Atmosféra Země, atmosférický tlak

Plyny obecně:

• plyny nezachovávají tvar, ani objem
• vždy vyplní celou nádobu
  • jsou rozpínavé
• jsou tekuté
• mají velmi dobrou stlačitelnost

Atmosféra:

• je plynný obal Země (ale i jiných mnohých těles ve vesmíru)
• atmosféru Země tvoří:
  • cca 78 % dusíku
  • cca 21 % kyslíku
  • cca 1 % dalších plynů, hlavně oxid uhličitý (CO₂), Argon (Ar), a další plyny a jejich sloučeniny
• jak je možné, že se atmosféra Země nerozplyne do okolního prostoru, když plyny vyplňují vždy celou nádobu (v tomto případě by to byl celý vesmír)
  • Země má poměrně velkou gravitaci a s ní spojenou gravitační sílu, která atmosféru udrží okolo Země
    • lehčí tělesa mají menší gravitaci a atmosféru si buď vůbec neudržela (Měsíc, Merkur), nebo je velmi řídká (Mars)

Atmosférický tlak (dále jen tlak):

• gravitace působí na atmosféru
• horní vrstvy atmosféry působí tlakovou silou na vrstvy, které jsou pod nimi.
  • vzniká tlak vzduchu - atmosférický tlak p_a
• tlak s výškou nad povrchem Země klesá
• nejvyšší tlak je u hladiny moře
  • s výjimkami zemských proláklin, které jsou níže, než je hladina moře, tam je pak tlak ještě vyšší
• s nadmořsou výškou tlak klesá
  • proto někteří horolezci v nejvyšších horách používají kyslíkové přístroje
  • např. v letadlech je uměle udržován tlak, který odpovídá přibližně tlaku na nejvyšších vrcholech našich, resp. slovenských nejvyšších hor (Krkonoše, Tatry)
• z uvedeného plyne, že atmosférický tlak je obdobou tlaku hydrostatického, který je také způsoben gravitační silou
  • s jednou podstatnou výjimkou: na rozdíl od kapaliny je plyn dobře stlačitelný
    • hustota vzduchu směrem k povrchu významně roste
      • běžně říkáme na horách je řídký vzduch
• o velikosti tlaku si lze udělat doma představu - viz obr.:
  • do skleničky s rovným krajem nalijte až po okraj vodu
  • na horní část skleničky položte kus kancelářského papíru tak, aby o něco okraj skleničky překrýval
  • přitiskněte dlaní, držte a skleničku otočte dnem vzhůru
  • poté přestaňte papír držet
  • voda nevyteče - papír ji udrží ve sklenici
  • proč?
    • hydrostatický tlak vody ( p_h) působící na papír p_h shora je výrazně menší, než atmosférický tlak (p_a) působící na papír zdola
    • jelikož účinná plocha papíru S je shora i zdola stejná je ihydrostatická tlaková síla (F_h) působící na papír shora menší, než atmosférická tlaková síla (F_a) působící na papír zdola (F_h  = p_hS;  F_a = p_aS)
  • pokud by to šlo vyrobit, mohli bychom takto udržet skoro 10 m vysoký sloupec vody!!!