atmosferycznego, czy też jakiejś siły „ssania"? Mówiąc o sile ssania, zakładamy, że próżnia może wytwarzać siły. Lecz co to jest próżnia? Jest to brak materii, stan nicości. Nie sposób wyobrazić sobie, by to „nic" mogło być źródłem siły. Półkule nie przysysają się, również tłok nie jest wsysany do góry. Zarówno półkule, jak i tłok są.naciskane przez ciężar powietrza atmosferycznego. Podobnie jak ciśnienie hydrostatyczne jest wynikiem ciężaru wody, tak i ciśnienie atmosferyczne spowodowane jest ciężarem powietrza. Tak przyzwyczailiśmy się do niewidocznego powietrza, że czasami zapominamy, iż ma ono ciężar. Być może również ryba w podobny sposób „zapomina", że woda ma ciężar. Przyczyną tego braku odczuwania miażdżącego ciężaru powietrza jest to, że panujące w naszych organizmach ciśnienie ma taką samą wartość jak ciśnienie otaczającego nas powietrza.
Gaz | Gęstość (w kg/mJ) | |
Suche powietrze | |
0°C |
1,29 |
IO°C |
1,25 |
20°C |
1,21 |
30°C |
1,16 |
Wodór |
0,090 |
Hel |
0,178 |
1,25 | |
Tlen |
1,43 |
Gęstość niektórych gazów.
Na poziomie morza metr sześcienny powietrza ma masę ok. 1,25 kilograma. Tak więc
Gęstość powietrza maleje z wysokością. Na przykład na wysokości 10 kilometrów metr sześcienny powietrza ma masę 0,4 kilograma. Aby wyrównać tę różnicę, w samolotach sztucznie uzupełnia się powietrze. W odrzutowcu Jumbo Jet 747 ta dodatkowa ilość powietrza wynosi prawie 1000 kg. Powietrze w dużych ilościach jest ciężkie. Jeśli twoja mała siostra nie wierzy, że powietrze ma ciężar, zrób następujące doświadczenie. Najpierw daj jej plastikowy woreczek z wodą. Siostra stwierdzi oczywiście, że woda ma ciężar. Potem daj jej ten sam woreczek z wodą, gdy będzie nurkować w basenie. Wtedy nie poczuje żadnego ciężaru. Jest tak dlatego, że zarówno ona, jak i woreczek są otoczeni przez wodę. Podobnie otacza nas powietrze.
Rozważmy pewną ilość powietrza na szczycie długiej tyczki bambusowej o przekroju poprzecznym 1 centymetr kwadratowy, sięgającej wysokości 30 kilometrów. Gęstość powietrza wewnątrz tyczki jest równa gęstości powietrza na zewnątrz. Masa zawartego w niej powietrza wynosi więc ok. 1 kilogram. Odpowiada jej ciężar równy 10 niutonom. Zatem ciśnienie u podstawy tyczki równe jest 10 niutonów na centymetr kwadratowy (10 N/cm2). Oczywiście, taka sama wartość ciśnienia byłaby bez tyczki. Jeden metr kwadratowy zawiera 10 000 centymetrów kwadratowych, wobec czego pionowy słup powietrza o przekroju 1 metr kwadratowy ma masę 10.000 kilogramów. Jego ciężar wynosi ok. 100 000 niutonów (103 N). Odpowiada mu ciśnienie równe 100 000 niutonów na metr kwadratowy, czyli 100 000 paskali lub 100 kilopaskali. Mówiąc dokładniej, średnie ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza wynosi 101,3 kilopaskali (101,3 kPa).*
Ciśnienie atmosferyczne nie jest jednolite. Zmienia się nie