Что происходит с воздухом при нагревании?

Было бы здорово, если бы, налив всего половник супа и разогрев его, можно было бы получить 2 половника, ведь, как известно, тела при нагреве увеличиваются в объеме. :) Это, конечно, шутка, но, что касается воздуха, то с ним происходит именно так, о чем и будет мой ответ.

Что происходит с воздухом при повышении его температуры

При нагревании воздуха происходит его расширение, а при охлаждении он сжимается. Все дело в молекулах, которые, по мере нагрева, двигаются интенсивнее, а значит, отдаляются друг от друга. Поскольку увеличивается расстояние, возрастает объем, а в противном случае происходит обратное. В твердых телах «сцепление» молекул самое крепкое, вот и объем они меняют не так заметно. В жидкостях эти связи чуть слабее, ну, а в газах - так и вовсе ничтожны, поэтому воздух, как и другие газообразные вещества, меняет объем гораздо легче и более заметно.

Наглядный опыт

Главное условие — температура, причем, чем больше скорость ее возрастания, а также разница с температурой внешней среды, тем быстрее буден виден эффект. Итак, для опыта потребуются обычная пластиковая бутылка и надувной шарик, который будет выступать в роли индикатора. Следует:

• одеть шарик на горлышко бутылки и поместить последнюю в горячую воду;
• индикатор — шарик, начнет надуваться;
• переместив конструкцию в холодную воду, можно наблюдать уменьшение объема воздуха в бутылке — шарик начнет сдуваться.

На первый взгляд, никакой это не опыт, ведь здесь ничего не крутится и не вертится, не взрывается и не летает. Но важен результат: было получено наглядное подтверждение тому, что воздух увеличился в объеме при нагреве. Многие считают, что, поскольку наполненные горячим воздухом шары взмывают вверх, воздух теряет массу — становится легче. Это не так, воздух просто становится разреженным, увеличивая объем.

Допустим, есть 5 л воздуха, вес которого примерно 5 г. При нагреве объем возрос до 10 л, а значит, тот же воздух как бы стал легче в 2 раза, ведь теперь уже 10 л весят все те же 5 г. Никуда воздух не делся, а просто стал более разреженным.

Воздух — это восхитительное понятие в мире природы. Мне с детства нравятся птицы, и дома у меня живет парочка голосистых попугаев. А известно ли вам то, благодаря чему птички способны летать? Дело тут не только в особенностях строения их тела, а еще и в окружающей среде. Для птиц воздух выступает аналогом воды для рыбы, только он обладает гораздо меньшей плотностью, и этим список особенностей воздуха только начинается.

Как влияет изменение температуры на воздух

Каждый день погода меняется: сегодня — хорошая, завтра — плохая, а послезавтра наступит зима. С приходом холодов, которые обусловлены рельефом и климатом, атмосферный воздух сжимается — это та причина, по которой синоптики сообщают нам о росте атмосферного давления, поскольку газы в тропосфере стремятся быть ближе к земной поверхности, и оказывают большее давление на все предметы внизу.

Низкое давление приводит к возникновению антициклонов. Они формируют вихри в атмосфере, которые вращаются против часовой стрелки. Антициклоны не пускают в зону своего действия океанические воздушные массы — погода становится штилевой с незначительным количеством осадков.

Когда воздух в атмосфере под действием солнечной энергии начинает прогреваться, атмосферное давление идет вниз. Газы расширяются и разлетаются по атмосфере.

В теплое время года зоны с низким атмосферным давлением часто испытывают на себе действие циклонов:

• рост количества выпадающих осадков;
• снижение количества безоблачных дней;
• ветер.

Циклон является полной противоположностью антициклона.

Рекорды в прогретом воздухе

Первенство в категории высотных полетов среди птиц принадлежит грифам Рюппеля. Эти птички способны подняться на высоту более 12 километров благодаря расширившемуся под действием тепла атмосферному воздуху.

Разумеется, что в прохладный период высота полета грифов несколько ниже.

Африканские сипы оказались выше рукотворных вертолетов. Железные птицы поднимаются на высоту не более 9 км. Выше воздух становится слишком разреженным и винту просто не от чего отталкиваться дальше.

Помню, как в 7 классе изучала это в школе на уроках физики. Тогда я любила эту науку и даже почти всё понимала. Правда, дальше всё пошло-поехало в дальние дали, но речь сейчас не об этом. А о том, что я могу поделиться некоторыми знаниями о «поведении» воздуха при нагревании и охлаждении.

Как «ведёт себя» нагретый воздух

Первым делом стоит вспомнить, что воздух — газообразное вещество. Соответственно, он имеет общие свойства веществ этого агрегатного состояния. То бишь, увеличивается в объёме и занимает всё большее пространство, когда нагревается. За счёт того, что прежнее количество вещества занимает больший объём, его относительная масса уменьшается, соответственно, тёплый воздух поднимается выше, чем холодный. Именно поэтому так сложно обогреть квартиру в холода — всё тепло отправляется наверх, к потолку.
Я не буду повторяться и снова рассказывать о движении молекул в газах, ведь о воздухе можно рассказать ещё много интересного.

Интересные свойства воздуха

Для меня самое интересное свойство — это возможность превращения воздуха в жидкость. В природе это невозможно, ведь температура –150 градусов не встречается нигде, к счастью. Но создать такие условия в лаборатории и прибавить к ним давление, которое больше атмосферного в 50–60 раз, не проблема.
Но вскипятить воздух не получится, ведь он состоит из нескольких газов, у которых разная температура кипения:

• кислород — почти 183 °C;
• азот — 195,75 °C;
• углекислый газ имеет самую высокую температуру кипения — 57 °C, соответственно, начнёт испаряться раньше всего;
• аргон — пусть его в воздухе только 1%, но этот газ практически всегда выделяют из общей массы малочисленных составляющих, температура его кипения — 186 градусов.

Поэтому, если попытаться довести воздух до кипения, он разложится на отдельные газообразные вещества, которые начнут закипать при абсолютно разной температуре, характерной для них. Да и создать необходимые условия стоит немалых усилий даже в лаборатории с самым современным техническим обеспечением.