La densidad del aire no es la misma. Donde es más pequeño, el aire es más fino. Averigüemos qué significa el aire enrarecido y qué características lo caracterizan.
Capa de gas de la Tierra
El aire es un componente intangible, pero extremadamente importante, de nuestro planeta. Participa en el proceso de intercambio de energía, apoyando todas las funciones vitales de los organismos. Favorece la transmisión de sonidos, previene la hipotermia de la Tierra y la protege de la influencia excesiva de la radiación solar.
El aire es la capa exterior del planeta, llamada atmósfera. Está formado por muchos gases: neón, argón, hidrógeno, metano, helio, criptón, etc. La mayor parte está compuesta por oxígeno y nitrógeno, que constituyen entre el 98% y el 99% del aire.
La proporción de gases y su cantidad pueden variar. Por lo tanto, debido a los gases de escape de los automóviles y las emisiones de las fábricas, el aire de la ciudad está más saturado de dióxido de carbono. En los bosques, en zonas donde no hay industria, aumenta la cantidad de oxígeno. Pero en las zonas de pasto está aumentando la proporción de metano que las vacas emiten durante la digestión.
Densidad del aire
La densidad de la capa de gas está influenciada por muchos factores; difiere en diferentes partes del planeta y en diferentes altitudes. El aire de baja densidad es aire enrarecido (de la palabra "raro"). Cuanto más raro es, más alejadas están sus moléculas unas de otras.
La densidad muestra cuánto aire hay en un metro cúbico de volumen. El valor elegido como estándar para este valor es 1,293 kilogramos por metro cúbico en condiciones normales y aire seco.
En la ciencia física, se acostumbra distinguir entre densidades específicas y de masa. Específico determina un metro cúbico. Depende de la latitud geográfica y de la inercia de la rotación del planeta. La masa se determina en función de la presión barométrica, la temperatura absoluta y la constante específica de los gases.
Los principales patrones de aparición y principios del aire enrarecido se describen mediante las leyes de Gay-Lussac y Boyle-Marriott. Según ellos, cuanto mayor es la temperatura y menor la presión, más escaso es el aire. Al mismo tiempo, su humedad también es importante: a medida que aumenta, la densidad disminuye.
Aire enrarecido y altitud
La fuerza de gravedad de la Tierra, como un imán, atrae hacia sí todos los cuerpos accesibles a ella. Por eso caminamos y no flotamos caóticamente en el espacio. Por lo tanto, se acumulan más moléculas de materia en el fondo, lo que significa que su densidad y presión también son mayores cerca de la superficie terrestre. Cuanto más lejos esté de él, más bajos serán estos indicadores.
¿Has notado que a medida que subes a mayores altitudes, como en las montañas, se vuelve más difícil respirar? Esto se debe a la falta de aire que hay allí. Con la altitud, el contenido total de oxígeno en un litro de aire disminuye. No satura la sangre adecuadamente y experimentamos dificultad para respirar.
La altura del Monte Everest es de 8488 metros. En su cima, la densidad del aire es un tercio de la densidad estándar al nivel del mar. Una persona puede notar cambios ya a una altitud de 1500 a 2500 metros. Otros cambios en la densidad y la presión se sienten con mayor intensidad y ya suponen un riesgo potencial para la salud.
El aire más enrarecido es característico de la exosfera, la capa exterior de la atmósfera. Comienza desde una altitud de 500 a 1000 kilómetros de altura y se mueve suavemente hacia el espacio exterior, donde el espacio se encuentra cerca de un estado de vacío. La presión y densidad del gas en el espacio es muy baja.
Helicóptero y aire enrarecido
Mucho depende de la densidad del aire. Por ejemplo, define un "techo" para elevarse sobre la superficie de la tierra. Para una persona son diez mil metros. Pero llegar tan alto requiere mucha preparación.
Los aviones también tienen sus límites. Para helicópteros es de aproximadamente 6 mil metros. Mucho menos que los aviones. Todo se explica por las características de diseño y los principios de funcionamiento de este "pájaro".
El helicóptero gana sustentación mediante hélices. Giran, dividiendo el aire en dos corrientes: encima y debajo de ellos. En la parte superior el aire se mueve en dirección a los tornillos, en la parte inferior en dirección contraria. Por lo tanto, la densidad debajo del ala del dispositivo se vuelve mayor que encima. El helicóptero parece apoyarse en el aire y despega.
El aire enrarecido no le permite crear la presión requerida. En tales condiciones, será necesario aumentar considerablemente la potencia del motor y la velocidad de las hélices, que los propios materiales no resistirán. Como regla general, los helicópteros vuelan en aire más denso a altitudes de 3 a 4 mil metros. Sólo una vez el piloto Jean Boulet levantó su coche a 12,5 mil metros, sin embargo, el motor se incendió.
A medida que nos alejamos de la superficie terrestre, la densidad del aire disminuye. Esto sucede porque la presión en la atmósfera superior es menor que la del suelo.
¿Cuál es la relación entre la presión del aire y su densidad?
La densidad de un gas es directamente proporcional a su presión. La dependencia de la densidad del aire de la presión se describe mediante la ecuación de Clapeyron: para un gas ideal
,Dónde ? - densidad del aire, pag- presión absoluta, R- constante específica de los gases para aire seco (287,058 J? (kg K)), t- temperatura absoluta en Kelvin.
Para calcular la densidad del aire. ? a cierta altitud sobre el nivel del mar h Se utilizan las siguientes fórmulas:
, Dónde
Aquí
página 0- presión atmosférica estándar al nivel del mar (101325 Pa);
T0- temperatura estándar al nivel del mar (288,15 K);
gramo- aceleración de la caída libre sobre la superficie de la Tierra (9,8 m? s 2);
l- tasa de caída de temperatura con la altura, dentro de la troposfera (0,0065 K? m);
R- constante universal de los gases (8,31447 J? (Mol K));
METRO- masa molar de aire seco (0,0289644 kg? Mol).
Esto es claro e intuitivo: las capas inferiores de aire están sometidas a mayor presión que las capas superiores.
¿Qué significa baja presión y baja densidad del aire? Esto significa que ese aire enrarecido contiene menos moléculas, incluidas las de oxígeno. Por eso es difícil respirar a gran altura.
Por cierto...
A 0°C, la masa de un metro cúbico (1 m3) de aire es:
- en la superficie de la tierra: 1.293 kilogramos;
- a una altitud de 12 km - 319 gramos;
- a una altitud de 40 km - 4 gramos.
Las montañas atraen a la gente por su belleza y grandeza. Antiguos, como la eternidad misma, hermosos, misteriosos, hechizantes de la mente y del corazón, no dejan indiferente a nadie. Las impresionantes vistas de los picos de las montañas cubiertas de nieve que nunca se derrite, las laderas boscosas y las praderas alpinas atraen a regresar a todos los que al menos una vez han pasado unas vacaciones en la montaña.
Desde hace mucho tiempo se ha observado que la gente de las montañas vive más que la de las llanuras. Muchos de ellos, que viven hasta una edad avanzada, conservan el buen humor y la claridad mental. Se enferman menos y se recuperan más rápido de las enfermedades. Las mujeres de las montañas medias conservan la capacidad de tener hijos durante mucho más tiempo que las mujeres de las tierras bajas.
Las impresionantes vistas de las montañas se complementan con el aire más puro, tan agradable de respirar profundamente. aire de montaña Limpio y lleno de aromas de hierbas y flores medicinales. No hay polvo, hollín industrial ni gases de escape. Es fácil respirar y parece que no puedes tener suficiente.
Las montañas atraen a la gente no sólo por su belleza y grandeza, sino también por una mejora duradera del bienestar, un aumento notable del rendimiento y una oleada de fuerza y energía. En las montañas la presión del aire es menor que en la llanura. A una altitud de 4 kilómetros, la presión es de 460 mmHg, y a una altitud de 6 km, de 350 mmHg. A medida que aumenta la altitud, la densidad del aire disminuye y, en consecuencia, la cantidad de oxígeno en el volumen inhalado disminuye, pero, paradójicamente, esto tiene un efecto positivo en la salud humana.
El oxígeno oxida nuestro organismo, contribuye al envejecimiento y a la aparición de muchas enfermedades. Al mismo tiempo, la vida es completamente imposible sin él. Por lo tanto, si queremos prolongar significativamente la vida, debemos reducir el flujo de oxígeno al cuerpo, pero ni demasiado ni demasiado poco. En el primer caso, no habrá ningún efecto terapéutico, pero en el segundo, puedes hacerte daño. Este punto medio es el aire de montaña de media montaña: 1200 - 1500 metros sobre el nivel del mar, donde el contenido de oxígeno es aproximadamente del 10%.
Actualmente ya está claramente demostrado que sólo hay un factor que prolonga la vida de una persona en la montaña: el aire de la montaña, cuyo contenido de oxígeno se reduce y esto tiene un efecto muy beneficioso para el organismo.
La falta de oxígeno provoca una reestructuración en el funcionamiento de varios sistemas del cuerpo (cardiovascular, respiratorio, nervioso) y obliga a activar las fuerzas de reserva. Resulta que esta es una forma muy eficaz, económica y, lo más importante, accesible de restaurar y mejorar la salud. Cuando la cantidad de oxígeno en el aire inhalado disminuye, una señal al respecto se transmite a través de receptores especiales al centro respiratorio del bulbo raquídeo y de allí a los músculos. El trabajo del pecho y los pulmones aumenta, la persona comienza a respirar con más frecuencia y, en consecuencia, mejora la ventilación de los pulmones y el suministro de oxígeno a la sangre. El ritmo cardíaco aumenta, lo que aumenta la circulación sanguínea y el oxígeno llega más rápido a los tejidos. Esto se ve facilitado por la liberación de nuevos glóbulos rojos a la sangre y, por tanto, de la hemoglobina que contienen.
Esto explica el efecto beneficioso del aire de la montaña sobre la vitalidad humana. Al llegar a las estaciones de montaña, muchos notan que su estado de ánimo mejora y su vitalidad se activa.
Pero si se asciende a las montañas, donde el aire de la montaña contiene aún menos oxígeno, el cuerpo reaccionará ante su falta de una manera completamente diferente. La hipoxia (falta de oxígeno) ya será peligrosa y, en primer lugar, el sistema nervioso la sufrirá y, si no hay suficiente oxígeno para mantener el funcionamiento del cerebro, la persona puede perder el conocimiento.
En las montañas, la radiación solar es mucho más fuerte. Esto se debe a la alta transparencia del aire, ya que su densidad y el contenido de polvo y vapor de agua disminuyen con la altitud. La radiación solar mata muchos microorganismos dañinos que viven en el aire y descompone la materia orgánica. Pero lo más importante es que la radiación solar ioniza el aire de las montañas, favoreciendo la formación de iones, incluidos los iones negativos de oxígeno y ozono.
Para el funcionamiento normal de nuestro cuerpo, en el aire que respiramos deben estar presentes iones con carga tanto negativa como positiva, y en una proporción estrictamente definida. La violación de este equilibrio en cualquier dirección tiene un efecto muy adverso en nuestro bienestar y salud. Al mismo tiempo, según los datos científicos modernos, los iones cargados negativamente son necesarios para el ser humano al igual que las vitaminas en los alimentos.
En el aire rural, la concentración de iones de ambas cargas en un día soleado alcanza 800-1000 por 1 cm cúbico. En algunas estaciones de montaña su concentración se eleva a varios miles. Por tanto, el aire de la montaña tiene un efecto curativo en la mayoría de los seres vivos. Muchos de los hígados largos de Rusia viven en zonas montañosas. Otro efecto del aire enrarecido es el aumento de la resistencia del cuerpo a los efectos dañinos de la radiación. Sin embargo, en altitudes elevadas la proporción de radiación ultravioleta aumenta considerablemente. El impacto de los rayos ultravioleta en el cuerpo humano es muy grande. Es posible que se produzcan quemaduras en la piel. Tienen un efecto nocivo sobre la retina de los ojos, provocando dolores intensos y, en ocasiones, ceguera temporal. Para proteger sus ojos, debe usar anteojos con lentes protectores de la luz y, para proteger su rostro, usar un sombrero de ala ancha.
Recientemente, se han generalizado en medicina técnicas como la oroterapia (tratamiento con aire de montaña) o la terapia hipóxica normobárica (tratamiento con aire enrarecido con bajo contenido de oxígeno). Se ha demostrado con precisión que con la ayuda del aire de la montaña se pueden prevenir y tratar las siguientes enfermedades: enfermedades profesionales asociadas con daños en el tracto respiratorio superior, diversas formas de enfermedades alérgicas e inmunodeficientes, asma bronquial, un amplio grupo de enfermedades del sistema nervioso, enfermedades del sistema musculoesquelético, enfermedades del sistema cardiovascular, enfermedades gastrointestinales, enfermedades de la piel. La hipoxiterapia elimina los efectos secundarios como método de tratamiento sin fármacos.
En primer lugar, cabe mencionar que hablaremos del significado de la palabra “escaso” y no “descargado”. "Descartado" significa "ser privado de cargo".
El revólver puede estar descargado, pero el aire puede enrarecerse.
¿Qué es el aire?
La palabra "escaso" proviene del adjetivo "escaso". Es decir, con densidad reducida. Este es un estado del aire en el que el número de moléculas por centímetro cúbico de espacio es menor que el del aire que todo el mundo está acostumbrado a respirar.
En la naturaleza se encuentra en altitud. Por ejemplo, en las montañas o en capas de la atmósfera a las que se puede llegar en avión. Cuanto más te eleves sobre el nivel del océano, más fino se volverá el aire. Como resultado, se convertirá en un vacío, es decir, una ausencia total de moléculas de aire en el espacio.
La disminución de la densidad al aumentar la altitud se produce porque cuanto más lejos estás del suelo, menos afecta la fuerza gravitacional de la tierra a las partículas de oxígeno. Resulta que la densidad máxima del aire se encuentra cerca de la superficie, especialmente donde crecen muchas plantas, pero en el espacio abierto no hay nada de aire, hay un vacío total. También puedes diluir el aire artificialmente.
en aviones
Un avión de pasajeros se eleva sobre la superficie terrestre a unos 10-12 km. Los vehículos voladores con motores de cohetes y turborreactores pueden volar hasta 100 km, pero la gente corriente no puede volar en ellos, sólo personas especialmente entrenadas para este vuelo; A tal altura, la vida del cuerpo humano es imposible. Si se abre la puerta de un avión en vuelo o se produce una despresurización de emergencia de la cabina, todos los pasajeros del avión morirán instantáneamente.
Pero incluso en una cabina cerrada y sellada, las personas experimentarán molestias:
- hipertensión;
- orejas de peones;
- las piernas se hinchan.
Los vuelos frecuentes en avión no son buenos para la salud. Cambios de presión, niveles elevados de monóxido de carbono, demasiada aceleración: todo esto afecta al sistema cardiovascular. Por lo general, no se recomienda que las mujeres embarazadas y los pacientes con hipertensión se muevan de esta manera.
En las montañas
El punto más alto de la tierra es la cumbre del Monte Everest. El punto máximo de esta montaña alcanza más de 8 mil metros, y es muy alto.
Instintivamente, una persona tiene miedo a las alturas y se esfuerza por bajar. Esto sucede no sólo porque uno puede caer desde un lugar alto, sino también porque la altura puede tener un efecto perjudicial e incluso fatal para la salud humana.
Es imposible acostumbrarse por completo a las propiedades del aire, pero puedes adaptarte. Los escaladores que escalan altas montañas pasan años preparándose para ello. También saben que es necesario subir gradualmente, habiendo ganado cierta altura; es necesario acostumbrarse. Si una persona no preparada sube bruscamente al Everest o incluso a una montaña mucho más baja, probablemente sufrirá mal de altura. Para una persona sana y fuerte, la altitud crítica es de 2,5 km o más, y para una persona enferma o anciana, de 1 km o más. Los síntomas de esta enfermedad son los siguientes:
- dolor de cabeza y mareos;
- disnea;
- vomitar;
- una fuerte pérdida de fuerza y luego un repentino aumento de fuerza;
- percepción inadecuada de la realidad.
Si una persona tiene la sensación de que de repente se ha vuelto feliz, entonces es una muy mala señal. Le seguirá la somnolencia y, si se queda dormido, no se despertará.
Lo peor es que el mal de montaña puede ser prácticamente asintomático durante mucho tiempo y luego la persona pierde repentinamente el conocimiento. Si no hace nada y no baja inmediatamente, la persona morirá. Lo más destructivo es la hipoxia o falta de oxígeno para el sistema nervioso central.
Tratamiento con aire enrarecido.
Pero existe la opinión de que el aire de la montaña es muy saludable. Y esta opinión es cierta; además, existe incluso la oroterapia: tratamiento y restauración con aire enrarecido.
El principio de la terapia es colocar a una persona en una cápsula con aire enrarecido en una determinada concentración.
La oroterapia es eficaz en los siguientes casos:
- reacciones alérgicas del cuerpo;
- enfermedades del sistema nervioso central;
- prevención de patologías del embarazo;
- anemia;
- la necesidad de estimular la regeneración.
La técnica se utiliza en Rusia desde 1987. Dicho tratamiento debe realizarse exclusivamente en un entorno clínico y bajo la supervisión de un médico. Después de todo, tanto la corriente eléctrica como la radiación radiactiva en dosis incorrectas matan, pero en dosis calculadas con precisión curan. Un generador de aire de montaña le permite diluir el aire en condiciones clínicas.
La cantidad de oxígeno y nitrógeno disminuye drásticamente con la altitud. Se trata de la diferencia de presión entre las capas superior e inferior de la atmósfera. Las capas superiores ejercen mucha presión sobre las inferiores, por lo que estas últimas tienen mucho más aire y menor presión. Los escaladores, al ascender a grandes alturas, experimentan algunas dificultades.
Todo depende de la altura a la que se encuentre la persona. Si no supera 1 km, la diferencia es casi imperceptible y no habrá daño al cuerpo. Una altitud de 1 a 3 km tampoco puede dañar a una persona sana (el cuerpo compensa fácilmente la falta de oxígeno). Los enfermos, especialmente los que padecen asma, no deberían emprender un viaje tan peligroso.
A una altitud de 5 a 6 km, el cuerpo de una persona sana moviliza todos los sistemas y los obliga a trabajar en modo acelerado debido a la falta de oxígeno. Una persona entrenada puede hacer frente a tal altura, por lo que aquí se encuentran a menudo varias bases de investigación y observatorios. Un sueño saludable y una nutrición adecuada ayudan al cuerpo de los científicos a afrontar situaciones estresantes.
Los lugares ubicados a una altitud de 7 km o más son inadecuados para la vida humana. Aquí hay tan poco oxígeno que la sangre no puede transportarlo por completo a todos los órganos. Comienzan a experimentar falta de oxígeno. La persona se siente cansada, tiene dolores de cabeza y su estado general empeora. Una persona no puede pasar más de 3 días a una altitud de 8 km o más.
La vida en las tierras altas
Los residentes de las zonas montañosas gozan de mucha mejor salud y viven más tiempo que los residentes de las llanuras. ¿Qué explica esto? El oxígeno por su naturaleza es un fuerte agente oxidante. Cualquier agente oxidante en el organismo provoca el envejecimiento en mayor o menor medida. Pero una persona tampoco puede vivir. Para mejorar la salud se necesita un contenido de oxígeno en el aire ligeramente menor que en las llanuras.
La altitud óptima para una vida cómoda es de unos 1.500 metros sobre el nivel del mar. El cuerpo experimenta una ligera falta de oxígeno, lo que activa todos los sistemas en modo mejorado. La circulación sanguínea y la ventilación de los pulmones mejoran y aumenta el nivel de hemoglobina en la sangre.
Los científicos estadounidenses han observado que las personas que viven en las montañas se caracterizan por tener sonidos guturales en su habla. En altitudes elevadas, es mucho más fácil pronunciar estos sonidos, ya que para ello es necesario comprimir el aire en la garganta. Esto es más fácil de hacer en las tierras altas, ya que el aire aquí es más ligero que en las llanuras.
