ما الذي يحدد كثافة الهواء؟

الهواء هو مزيج من الغازات المتواجدة بالغلاف الجوي للكرة الأرضية، وهذا المزيج من الغازات يتشكل بتركيزات شبه محددة وبعضها غير محددة، ويتغير تركيزها على حسب المنطقة والوقت الذي يتواجد فيه الهواء، كما أن كثافة الهواء تتحدد ببعض العوامل، وفي هذا الموضوع سوف نتعرف على مفهوم الهواء، وغازاته، وأهميته، وطبقاته، وما الذي يحدد كثافته.

تعريف الهواء

الهواء كما تحدثنا في المقدمة عبارة عن غازات مندمجة مع بعضها البعض بتركيزات بعضها ثابتة والبعض الأخر متغيرة على حسب مكانها وزمانها، ويحافظ مزيج الهواء بغازاته على تماسكه كنتيجة للاندماج الناتج عن حركة الجو، ولكن تكون الأهمية المتعلقة بعملية الانتشار في الأعلى بارتفاع ما يقرب من تسعين كيلومتر أكثر من الاندماج، فتخف الغازات لأكبر قدر، وخصوصًا الهليوم والهيدروجين المتوفرين بأعلى من هذا المستوى.

تركيزات الغازات في الهواء

كما ذكرنا أنا مكونات الهواء هي غازات بتركيز ثابت وغير ثابت، وإليكم الأن تركيزات الغازات في الهواء الثابتة:

• نسبة تركيز النيتروجين N2 في الهواء هي 78,08 % تقريبًا.
• نسبة تركيز الأكسجين O2 في الهواء هي 20,94 % تقريبًا.
• نسبة تركيز الأرجون Ar في الهواء هي 0,934 % تقريبًا.
• نسبة تركيز ثاني اكسيد الكربون Co2 في الهواء هي 0,0314% تقريبًا.
• نسبة تركيز النيون Ne في الهواء هي 0,001818% تقريبًا.
• نسبة تركيز الميثان CH4 في الهواء هي 0,0002% تقريبًا.
• نسبة تركيز الهليوم He في الهواء هي 0,000524% تقريبًا.
• نسبة تركيز الكريبتون KR في الهواء هي 0,000114% تقريبًا.
• نسبة تركيز الهيدروجين H2 في الهواء هي 0,00005% تقريبًا.
• نسبة تركيز الزينون Xe في الهواء هي 0,0000087% تقريبًا.
• نسبة تركيز ثاني أكسيد النيتروجين NO2 في الهواء هي 0,000002% تقريبًا.
• نسبة تركيز اليود I2 في الهواء هي 0,000001% تقريبًا.
• تركيز أول أكسيد الكربون CO في الهواء بسيط جدًا.
• تركيز الأمونيا NH3 في الهواء بسيط جدًا.

ومن أبرز الغازات التي توجد في الهواء ولكن بتركيزات متغيرة وغير محددة بشكل ثابت ما يلي:

• تتراوح نسبة وجود بخار المياه في الهواء من صفر إلى 7 %.
• تتراوح نسبة وجود ثاني أكسيد الكربون CO2 في الهواء من 0,01 إلى 0,1%، ويُقدر المتوسط بنسبة 0,032%.
• تتراوح نسبة وجود الأوزون O3 في الهواء من صفر إلى 0,01%.
• تتراوح نسبة وجود ثاني أكسيد الكبريت SO2 في الهواء من صفر إلى 0,0001%.
• تتراوح نسبة وجود ثاني أكسيد النيتروجين NO2 في الهواء من صفر إلى 0,000002%.

شاهد أيضًا: سرعة الصوت في الهواء الساخن والبارد

أهمية الهواء

يعتبر الهواء من العوامل التي تساعد على استقرار الحياة على الكرة الأرضية، فهو بمثابة الطبقة العازلة التي تحافظ على سطح الكرة الأرضية من أشعة الشمس الحارة والدرجات الحرارة المرتفعة، كما أن الغلاف الجوي يعمل على حمايتها من الأضرار المرتبطة بالأشعة فوق البنفسجية، والأضواء الموجية القصيرة التي قد تتسبب في حدوث أضرار كبيرة في الأحماض النووية الخاصة بالكائنات الحية.

بدون وجود هواء تصبح الحرارة عالية جدًا في الفترة النهارية، ويتسم الجو بالبرودة الشديدة في الفترة الليلية، كما أنه من ضروريات الحياة بسبب احتواءه على غاز الأكسجين اللازم لتنفس الكائنات الحية المختلفة كالإنسان والحيوان، كما أنه يكون بمثابة الوسيط الذي يقوم بنقل مواد الكيمياء المختلفة كالمياه التي تكون على هيئة أمطار وثلوج وأبخرة وغيرها، وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والأكسجين الذي يقوم بدوره في زراعة النباتات ونموها، وبالجدير ذكره أن هناك ما يُعرف بالدورات البيوجيوكميائية التي تكون بين كتلة الأرض والمحيطات والهواء، وهو نظام إيكولوجي للأرض.

طبقات الهواء

الهواء عبارة عن طبقات متعددة والتي تتغير بالارتفاع عن سطح الكرة الأرضية، وتتمثل هذه الطبقات في النقاط التالية:

• الطبقة المتكورة الدوارة

وهي المعروفة إنجليزيًا باسم Troposphere، والممتدة من سطح الكرة الأرضية والمرتفعة بطول سبعة كيلو متر بالقطبين، وبطول سبعة عشر كيلو متر بخط الاستواء، وبها غازات بنسبة 9\10 من إجمالي الغازات الموجودة في الجو، ومن خلالها تتشكل ظواهر المناخ المختلفة، ودرجة الحرارة اليومية.

• طبقة الستراتوسفير

وهي الطبقة الوسطى من طبقات الهواء، والمعروفة إنجليزيًا باسم Stratosphere، وهي التي يتراوح طولها بين سبعة كيلو متر وسبعة عشر كيلو متر إلى خمسين كيلو متر، والمحتوية على طبقة الأوزون التي تحمي الأرض ومن عليها من حرارة الشمسية المضرة.

• طبقة المتكورة الوسطى

وهي الطبقة الهوائية المعروفة إنجليزيًا باسم Mesosphere، ويتراوح طولها من خمسين كيلو متر إلى ثمانين أو خمسة وثمانين كيلو متر.

• الطبقة المتكورة الحرارية

وهي الطبقة الهوائية المعروفة إنجليزيًا باسم Thermosphere، والتي يتراوح طولها بين ثمانين كيلو متر أو خمسة وثمانين كيلو متر إلى ستمائة وأربعين كيلو متر.

• الطبقة المتكورة الشاردية

وهي طبقة الهواء المعروفة إنجليزيًا باسم Ionosphere، وهي المتواجدة بالطبقة المتكورة الحرارية، وتتسم غازاتها المُكونة للجو بالتأين بسبب تعرضها للشمس وأشعتها، والذي بدوره يقوم بعكس الأمواج الخاصة بالراديو مثل المرآة، مما يجعل الاتصالات التي تعمل بشكل لاسلكي من الأمور المتاحة فيه.

• الطبقة المتكورة الخارجية

وهي الطبقة الهوائية المعروفة إنجليزيًا باسم Exosphere، والتي تأتي بعد الطبقة المتكورة الشاردية، والممتدة إلى الأعلى حتى تمتزج بالفراغ في الفضاء.

شاهد أيضًا: الغلاف الجوي وأهميته لسطح الارض

خصائص الهواء

هناك العديد من الخصائص التي تميز الهواء، ومن أبرزها ما يلي:

• الهواء ليس له لون أو طعم أو رائحة.
• الهواء ليس له هيئة أو شكل محدد، فشكله يتحدد بالوعاء الذي يحتوي عليه.
• الهواء قابل للتوسيع والضغط، فعند حبسه بمكبس، ونقوم بدفع المكبس إلى الداخل فإن ضغط الهواء يزداد وحجمه ينقص، وعندما نقوم بسحب المكبس فإن ضغط الهواء يقل ويزيد الحجم.
• الهواء له كتلة؛ فإن الكرة التي تم ملئها بواسطة الهواء تكون كتلتها أكبر من الكرة الفارغة، وهو ما يدل على كتلة الهواء.
• الهواء يمكن انتشاره؛ فعندما نضع فتحة بالون فارغ لا يحتوي على هواء بفتحة بالون مليء بالهواء فإن هذا الهواء ينتقل من المملوء إلى الفارغ.
• الهواء يمكن تمدده؛ فالحرارة تعمل على تمدد الهواء، كما أنه يتقلص بتعريضه للحرارة المنخفضة والبرد، ومن الممكن التأكد من ذلك بعمل تجربة بالقيام بتغطية عبوة بواسطة بالون، مع وضعها بحوض مملوء بالماء، ثم نقوم بتسخينه؛ فسوف نلاحظ تعر البالون للانتفاخ، فحرارة الحوض المرتفعة وزيادته تعمل على تصاعد الهواء للأعلى ومن ثم ينتفخ البالون
• الهواء غير موصل للتيار الكهربائي.

الخصائص الفيزيائية للهواء

تتعدد الخاصائص الفيزيائية للهواء، وهي التي تتمثل في النقاط التالية:

• كتلة الهواء وحجمه.
• كثافته التي تساوي 1,229 كيلو جرام /مᶺ3.
• حجمه النوعي والذي يساوي 0,814 مᶺ3/ كيلو جرام.
• ضغطه الجوي والذي يساوي 101,3 كيلو نيوتن / مᶺ2.
• درجة حرارته والتي تصل إلى خمسة عشر درجة مئوية.
• لزوجته والتي تساوي 1,73*10ᶺ-15 نيوتن- بمستوى سطح البحر / مᶺ2.

قد يهمك: بحث عن مصادر تلوث الهواء

ما الذي يحدد كثافة الهواء ؟

حتى نستطيع التعرف على ما الذي يحدد كثافة الهواء علينا أولًا تعريف كثافة الهواء، وهي الكتلة الخاصة بالهواء لكل وحدة من حجمه، ويتم التعرف على حجم الهواء بواسطة كتلته الواحدة الجافة، وتعتمد كثافة الهواء على الضغط الخاص به ودرجة حرارته، ولذلك فإن الذي يحدد كثافة الهواء ما يلي:

• الارتفاع

فإن كثافة الهواء تقل عند ارتفاعه عن سطح الكرة الأرضية أو سطح البحر، والعكس تزيد عند انخفاضه نحو الأرض.

• الضغط الجوي

الضغط الجوي يعمل على تحديد كثافة الهواء وتغيره.

• درجة الحرارة والرطوبة

من أهم العوامل التي تؤثر في تحديد كثافة الهواء درجات الحرارة والرطوبة.

وفي نهاية الموضوع وبعد أن تعرفنا على مفهوم الهواء، وتركيزات الغازات في الهواء، وأهمية الهواء، وما هي طبقات الهواء وخصائصه المختلفة العامة والفيزيائية، وتعرفنا على ما الذي يحدد كثافة الهواء، عليكم فقط مشاركة هذا الموضوع في جميع وسائل التواصل الاجتماعي.