Vzduch a voda

Vzduch

Je to směs látek, které vytvářejí plynný obal Země. Jeho základními složkami jsou kyslík, dusík, vzácné plyny, oxis uhličitý.

Teplotní inverze zabraňuje promíchávání vzduchu nad povrchem Země. Ve znečištěném ovzduší způsobuje teplotní inverze vznik smogu.

Smog je zdraví škodlivá směs mlhy, prachu a kouřových zplodin.

Kyslík má široké uplatnění v průmyslu – při výrobě oceli, při řezání a sváření kovů, v raketové technice, v lékařství.

Dusík se používá jako ochranná atmosféra, jako chladivo (hluboko zmražené potraviny) a k výrobě amoniaku, který je základem pro výrobu kyseliny dusičné a průmyslových hnojiv.

Vzácné plyny se používají jako ochranná atmosféra pro osvětlovací tělesa – výbojky, žárovky.

Vzdušný kyslík může i škodit, protože se účastní dějů, které způsobují ztráty – například při kažení potravin, rezavění ocelových konstrukcí a automobilových karosérií, tlení dřeva, požáry.

Kyslík tvoří 1/ objemu vzduchu. Plícemi člověka denně projde asi 12 kg vzduchu.

Výroba kapalného vzduchu – získává se několikanásobným stlačováním, ochlazováním a rozpínáním plynu. Je to podobný děj jako při vytlačování vzduchu hustilkou do úzkého otvoru na konci hadičky pumpičky na kolo. Pumpička se v místě, kde je vzduch stlačován, zahřívá. Oproti tomu vzduch, který uniká zúženým otvorem v hadičce, je chladnější než stlačovaný vzduch. Při výrobě po každém rozepnutí stlačeného vzduchu se směs ochladí, až dojde k jejímu zkapalnění.

Jednotlivé složky vzduchu se z kapalné směsi oddělují destilací. Dusík destiluje při -196 °C, kyslík při -183 °C, argon při -186 °C.

Kyslík a dusík se pro další použití přepravují v tlakových nádobách. Nádoby s kyslíkem jsou označeny modrým pruhem, nádoby s dusíkem zeleným pruhem.

Jak vzniká teplotní inverze

Za běžných podmínek se stoupající nadmořskou výškou, klesá tlak i teplota vzduchu. Změna ale může nastat za jasných nocí a v bezvětří, kdy se spodní vrstva vzduchu ochlazuje například od sněhu. V těchto případech může teplota vzduchu směrem vzhůru naopak stoupat a vzniká teplotní inverze (z latiny obrat, zvrat). Teplotní inverze brání promíchávání vzduchu a zplodiny z továrních komínů a výfukové plyny z aut zůstávají při zemi. Často vzniká i mlha. Povětrnostní zprávy hovoří o velmi špatných rozptylových podmínkách.

Ve znečištěném ovzduší velkých měst a průmyslových oblastí se vytváří smog (z anglického smoke – kouře, fog – mlha). Smog působí nepříznivě na lidské zdraví a může způsobit i vážná onemocnění.

Ozón v atmosféře – ochránce života na Zemi

Jedním z léčebných postupů je používání tzv. Horského slunce. Po zapnutí výbojky v přístroji cítíme ve vzduchu zvláštní zápach, který je způsoben vznikem ozónu. Ozón vzniká ze vzdušného kyslíku. V přírodě vzniká například vlivem slunečního záření a elektrických výbojů při bouřce.

Nejvyšší výskyt ozonu je v atmosféře ve výškách 25 až 35 km nad zemí (ozonosféra). Ozon v této vrstvě zabraňuje vstupu životu nebezpečných kosmických záření na zemský povrch. V současnosti dochází k porušování této ozonové vrstvy působením zplodin z motorů nadzvukových letadel, z freonů – náplní do chladičů ledniček.  

Zdroj: Pixabay

Voda

Neustálý oběh vody v přírodě je založen na proměnách jejích skupenství. Měkká voda obsahuje velice málo rozpuštěných minerálních látek. Tvrdá voda obsahuje větší množství rozpuštěných minerálních látek. Minerální voda obsahuje značné množství rozpuštěných minerálních látek a rozpuštěných plynů.

Ponecháme-li skleněnou nádobu s vodou na mraze – praskne. Při přechodu ze skupenství kapalného v pevné se zvětšuje objem vody.

Vodní pára zaujímá větší objem než voda kapalná. Toto zvětšení objemu se využívá k pohonu parní turbíny. Pára o vysoké teplotě a tlaku roztáčí kola turbíny. Otáčení turbíny pak může být pohonem zařízení, která jsou zdrojem elektrické energie.

Dešťová voda rozpuštěné minerální látky neobsahuje. Pitná voda je obsahuje v malém množství a nejvíce je jich v minerální vodě.

Pitná voda má být zdravotně nezávadná. Získává se z podzemních pramenů nebo průmyslově ve vodárnách.

Užitkovou vodu nesmíme pít ani z ní vařit.

Odpadní voda je zdraví škodlivá a je nutné ji čistit v čistírnách vod.

Nasycený roztok je roztok, ve kterém se již více látky nerozpustí.

Nenasycený roztok obsahuje méně rozpuštěné látky než roztok nasycený.

Schéma čistění vody ve vodárnách:

Odpadní voda je přes síto čerpána do první usazovací nádrže, která je umístěna nejvýše. Pak voda proudí přes pískový filtr (mechanické čištění) a zásobník chloru, který je do vody přidáván (chemické čištění). Nakonec voda končí v zásobníku čisté vody, který je umístěný níže, než je usazovací nádrž. A čerpadlem je čerpána dále.

Odpadní voda je zdraví škodlivá, proto je třeba ji filtrací vyčistit. Kromě chemického čištění chlorem se využívá i čištění biologické, při kterém se některé látky rozloží působením kyslíku a zdravotně nezávadných mikroorganismů. Vedlejším produktem biologického čištění odpadních vod jsou biologické kaly a plynné produkty. Biologické kaly se využívají jako hnojivo v zemědělství. Plynné produkty se spalují a používají se k ohřevu vody v čisticích nádržích.

Pitná voda z mořské vody

V místech, kde málo prší, musejí pitnou vodu získávat z mořské vody. Takto to dělají například na Středním východě. Mořská voda se zahřívá slunečním zářením, vypařuje se čistá vodní pára, která se ochlazením zkapalňuje.

Rozpouštění pevných látek v kapalině závisí na rychlosti rozetření pevné látky, urychluje se mícháním a zahříváním kapaliny.

Mrtvé moře

Na hranici mezi Izraelem a Jordánskem se nachází Mrtvé moře. To obsahuje vysoké množství rozpuštěné soli. Ve slunečním žáru se voda odpařuje, ale množství soli zůstává stejné. Sůl už nemá dostatek vody, aby se všechna rozpustila, takže se tvoří pevné krystaly. Když roztok nemůže pojmout více rozpouštěné látky, je nasycený.