อากาศมีความสำคัญต่อชีวิตของเรา เราหายใจตลอดเวลาเพื่อให้มีชีวิตอยู่ได้ แต่เราจะมองเห็นได้หรือไม่? เราจะได้กลิ่นไหม เรารู้สึกหรือสัมผัสได้หรือไม่? ก็ไม่ แต่แม้ว่าอากาศจะมองไม่เห็น ไม่มีรสหรือกลิ่น หรือเราไม่สามารถรู้สึกหรือสัมผัสมันได้ เราก็รู้ว่ามันมีอยู่ทุกหนทุกแห่งรอบตัวเราด้วยการสัมผัสถึงการมีอยู่ของมัน เรารู้สึกได้เมื่อนั่งอยู่หน้าพัดลม เมื่อชักว่าวในวันที่ลมแรง เมื่อใบไม้สั่นไหวหรือกิ่งก้านแกว่งไกว จริงๆ แล้ว อากาศมีอยู่ทุกที่บนโลก อากาศยังตั้งอยู่ในชั้นผิวโลก ในดิน และยังตั้งอยู่รอบโลกในชั้นอากาศที่เรียกว่าชั้นบรรยากาศ อากาศในชั้นบรรยากาศทำให้โลกไม่เย็นหรือร้อนเกินไป ปกป้องเราจากแสงแดดที่มากเกินไป หรือปกป้องเราจากอุกกาบาต น่าสนใจ?
ในบทเรียนนี้ เราจะได้เรียนรู้:
เนื่องจากมองไม่เห็น รู้สึก หรือได้กลิ่น จึงเป็นคำถามว่าอากาศมีอยู่จริงหรือไม่ มาดูกันว่าเราจะพิสูจน์ได้อย่างไรว่าอากาศมีอยู่จริง วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเป่าลูกโป่ง ถ้าคุณเอาลูกโป่งเปล่ามา มันก็จะไร้รูปร่าง เมื่อคุณเป่าลูกโป่ง ลูกโป่งจะขยายตัวและเป็นรูปเป็นร่าง (ปกติจะเป็นทรงกลม) และเราจะรู้สึกได้ถึงลมที่ดันลูกโป่ง บอลลูนจะใหญ่ขึ้นทุกครั้งที่เราเป่าลมเข้าไป ซึ่งหมายความว่าอากาศ จะกินพื้นที่ ลูกโป่งกำลังขยายตัวเนื่องจากก๊าซ ไอน้ำ และสสารอื่นๆ ที่อากาศประกอบขึ้น พวกมันให้มวลอากาศ เราจึงสรุปได้ว่าอากาศ มีมวล
ถ้าอากาศกินพื้นที่และมีมวล เราสามารถสรุปได้ว่าอากาศประกอบด้วยสสาร เพราะเรารู้แล้วว่าสสารก็คือสสารใดๆ ที่มีมวลและกินพื้นที่ ใช่แล้ว อากาศมีอยู่จริง!
ภายใต้สภาวะปกติ สสารมีอยู่ในรูปของของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ อากาศเป็นก๊าซ เป็นส่วนผสมที่มองไม่เห็นของก๊าซและฝุ่นละอองจำนวนมากซึ่งสิ่งมีชีวิตอาศัยและหายใจ อากาศประกอบด้วยสารสำคัญ เช่น ออกซิเจนและไนโตรเจน ซึ่งสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ต้องการในการดำรงชีวิต มีรูปร่างและปริมาตรไม่แน่นอน มีมวลและน้ำหนัก ทีนี้มาดูองค์ประกอบของอากาศกัน
อากาศในบรรยากาศของเราประกอบด้วยโมเลกุลของก๊าซต่างๆ ก๊าซที่พบมากที่สุดคือ ไนโตรเจน (78%) ออกซิเจน (ประมาณ 21%) ก๊าซอื่นๆ เช่น อาร์กอน (น้อยกว่า 1%) และก๊าซอื่นๆ ในอากาศ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ฮีเลียม และ นีออน อากาศยังมี ไอน้ำ ปริมาณไอน้ำจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสถานที่ (เช่น สถานที่ในเขตร้อนหรือทะเลทราย) นอกจากนี้ อากาศยังมี ฝุ่นละออง ละอองเกสรดอกไม้ และ แบคทีเรีย
นอกเหนือจากคุณสมบัติสองประการของอากาศ นั่นคือ อากาศใช้พื้นที่และมีมวล ซึ่งเราได้กล่าวถึงไปแล้วในบทเรียนนี้ ยังมีคุณสมบัติอื่นๆ ของอากาศด้วย
อากาศประกอบด้วยโมเลกุลที่เคลื่อนที่ตลอดเวลา เมื่ออากาศอุ่นขึ้น โมเลกุลจะเริ่มสั่น เพิ่มพื้นที่รอบๆ แต่ละโมเลกุล นั่นจะทำให้อากาศขยายตัวและมีความหนาแน่นน้อยลงหรือเบาลง หรืออาจกล่าวได้ว่าจำนวนโมเลกุลของอากาศเท่ากันจะครอบครองพื้นที่ขนาดใหญ่กว่าหรือพื้นที่ขนาดเดียวกันด้วยความกดอากาศที่เพิ่มขึ้น เมื่ออากาศเย็นลง ผลตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น เมื่ออุณหภูมิลดลง โมเลกุลจะเคลื่อนที่ช้าลง ใช้พื้นที่น้อยลง
อนุภาคของอากาศผลักไปทุกทิศทางและแรงที่กระทำเรียกว่าความดันอากาศ แม้ว่าความกดอากาศจะหมายถึงความกดอากาศภายในพื้นที่จำกัด (บอลลูนหรือลูกบาสเกตบอล) ความกดอากาศหมายถึงความกดอากาศที่กระทำโดยโมเลกุลของอากาศเหนือจุดที่กำหนดในชั้นบรรยากาศของโลก แม้ว่าอากาศจะดูเหมือนเบา แต่ก็มีจำนวนมากที่ดันลงมาบนพื้นผิวโลก เราสามารถสัมผัสกับความกดอากาศสูงที่ระดับน้ำทะเลได้เนื่องจากบรรยากาศทั้งหมดกดดันเรา ความกดอากาศต่ำบนยอดเขาเพราะมีชั้นบรรยากาศน้อยกว่ากดดันเรา
ความแตกต่างของความดันและอุณหภูมิทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอากาศซึ่งมีประสบการณ์เหมือน ลม
เมื่อเรารับอากาศในชั้นบรรยากาศแล้วบังคับให้มีปริมาตรน้อยลง เป็นผลให้โมเลกุลเข้าใกล้กันมากขึ้น โมเลกุลใช้พื้นที่น้อยลงและ อากาศจะถูกบีบอัด อากาศอัดทำจากอากาศชนิดเดียวกับที่เราหายใจ แต่อากาศนั้นจะถูกบีบอัดให้มีขนาดเล็กลงและอยู่ภายใต้ความกดดัน การอัดอากาศทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้นซึ่งทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "ความร้อนของการบีบอัด"
ระดับความสูง หมายถึง ความสูงเหนือพื้นดินหรือเหนือระดับน้ำทะเล เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ปริมาณของโมเลกุลของก๊าซในอากาศจะลดลง และอากาศจะมีความหนาแน่นน้อยลงเมื่อเทียบกับอากาศที่อยู่ใกล้กับระดับน้ำทะเล อากาศจะ "เบาบาง" อากาศเบาบางมีแรงดันน้อยกว่าอากาศที่ระดับความสูงต่ำกว่า
อากาศประกอบด้วยหนึ่งในก๊าซหลักที่หล่อเลี้ยงชีวิตซึ่งเรียกว่าออกซิเจน สิ่งมีชีวิตหายใจเข้าและหายใจออกอากาศนี้ ในมนุษย์ อากาศถูกดึงเข้าสู่ร่างกายโดยปอดและใช้เพื่อเติมถุงลมเล็ก ๆ ที่ช่วยให้เซลล์เม็ดเลือดรับออกซิเจน ซึ่งจากนั้นจะกระจายไปทั่วเซลล์ของร่างกาย จากนั้นออกซิเจนจะถูกนำมาใช้เพื่อสลายน้ำตาลและสร้างพลังงานผ่านกระบวนการหายใจระดับเซลล์
ไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ยังเป็นก๊าซอื่นๆ ที่มีความสำคัญต่อพืชและการเจริญเติบโต พืชต้องการคาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสร้างอาหาร เรียกว่า การสังเคราะห์ด้วยแสง พวกเขานำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศ และเป็นผลจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ปล่อยออกซิเจนกลับคืนสู่อากาศ
การเผาไหม้เป็นกระบวนการทางเคมีที่สารทำปฏิกิริยากับออกซิเจนอย่างรวดเร็วและให้ความร้อนออกมา ออกซิเจนในอากาศสนับสนุนกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างเกิดไฟไหม้ เมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ มันจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจากอากาศโดยรอบ ปล่อยความร้อนและสร้างผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ (ก๊าซ ควัน ฯลฯ)
อากาศช่วยรักษาอุณหภูมิบนพื้นผิวโลกโดยการหมุนเวียนอากาศร้อนและเย็น อากาศทำหน้าที่เป็นตัวนำความร้อนเช่นกัน
