С удалением от земной поверхности плотность воздуха уменьшается. Это происходит потому, что давление в верхних слоях атмосферы ниже, чем у земли.

Какая связь между давлением воздуха и его плотностью?

Плотность газа прямо пропорциональна его давлению. Зависимость плотности воздуха от давления описывает уравнение Клапейрона: для идеального газа

,

где ? - плотность воздуха, p - абсолютное давление, R - удельная газовая постоянная для сухого воздуха (287,058 Дж?(кг·К)) , T - абсолютная температура в Кельвинах.

Для вычисления плотности воздуха ? на определенной высоте над уровнем моря h используются следующие формулы:

, где

Здесь
p 0 - стандартное атмосферное давление на уровне моря (101325 Па);
T 0 - стандартная температура на уровне моря (288,15 K);
g - ускорение свободного падения над поверхностью Земли (9,8 м?сек 2);
L - скорость падения температуры с высотой, в пределах тропосферы (0,0065 K?м);
R - универсальная газовая постоянная (8,31447 Дж?(Мол·K));
M - молярная масса сухого воздуха (0,0289644 кг?Мол).

Это понятно и интуитивно: нижние слои воздуха находятся под наиболее сильным давлением, чем верхние.

А что значит пониженное давление и пониженная плотность воздуха? Это означает, что такой разреженный воздух содержит меньше молекул, в том числе и молекул кислорода. Вот почему на большой высоте тяжело дышать.

Кстати...

При 0°С масса одного кубометра (1 м 3) воздуха составляет:

• у поверхности земли - 1, 293 килограмма;
• на высоте 12 км - 319 грамма;
• на высоте 40 км - 4 грамма.

Что такое разреженный воздух? Объясните мне как дурочке что такое разрежённый воздух…

1. Так ребята хочу успокоить всех… Во первых молекул меньше не становится! они просто отдаляются друг от друга… Отсюда следует то, что концентрация газов не меняется, меняется объм системы газовой смеси! А происходит это из за понижения давления… Газовая смесь как пружина, чем сильнее е сдавливать, тем меньший объм в итоге она будет занимать… Чем меньше потенциальное давление, тем больше объм! При одинаковой концентрации но большем объме наш организм должен вентилировать больше воздуха, но так как объм легких имеет свой максимум, и неспособен принять больше, мы испытываем недомогание (гипоксия)
2. вот если воздух представить как воду, то в литровой банке будет меньше литра и больше ничего не будет.. . капли воды как бы будут отступать друг от друга.
   Вот так и с воздухом
3. Поднимаешься ты на высокую гору и опа! А дышать-то нечем))
   А вообще — это низкое атмосферное давление, наблюдается на больших высотах.
4. 
   
   Отсюда и смысл слова «разрежнный» — воздух. в котором реже расположены молекулы. Потому что их там просто меньше.

   Видела. как насосом накачивают мяч? В него закачивают воздух, молекул воздуха там становится больше, а поскольку они всегда хаотически движутся, то теперь чаще ударяются изнутри о стенки мяча и давят на него. Поэтому накачанный мяч такой упругий.
   Теперь представь себе, что насос работает в обратную сторону — выкачивает воздух. Конечно, мяч просто сплющится — и все. А вот если вместо мяча у нас жесткий сосуд — стеклянный, металлический, то он сохраняет форму и размеры. Но воздуха (и молекул) при откачивании в нем становится реально меньше. Вот такой воздух и называется разрежнным.

   Так разрежнный воздух получают искусственно. Но он бывает и в природе. А именно:
   чем выше от уровня моря подниматься в горы, тем все более разрежнным становится воздух. Поэтому высоко в горах трудно дышать, альпинисты даже надевают кислородные маски. А еще выше, там где летают самолеты, воздух еще более разрежнный. И если нарушится герметизация самолета, пассажиры очень быстро погибнут. Ты спросишь: зачем же самолеты забираются так высоко, если это опасно? К этому вынуждают жесткие экономические интересы: разрежнный воздух гораздо менее плотен, чем внизу, и поэтому оказывает меньшее сопротивление. Значит, самолет может лететь с большей скоростью, сокращается время полета, экономится топливо.

   PS А не пора ли отдохнуть от физики? . Загляни на мою страничку (в Мой мир) , полистай фотоальбомы…

5. Анатолий Шодоев Просветленный (48195) 5 лет назад
   Во-первых, как дурочке объяснять не буду. Объясню как нормальному ученику, который немного не понял тему.
   Во-вторых, молодец. что правильно пишешь слово разрежнный. Очень многие люди пишут разрЯжнный, может быть они даже думают, что это слово происходит от слова «разряд».
   На самом деле. конечно, в основе лежит слово «редко».
   ======================================================
   А как понять тогда разрядить Автомат АК 47? Если в этом слове в основе лежит «редко»?
6. Есть такое понятие — давление. представь что в поршне есть определенное количество воздуха, поршень оттягиваем, и вот прежний объем увеличился вдвое, а воздуха там осталось столько же сколько было раньше. вот это и будет разреженный воздух, как противоположность например например давлению избыточного воздуха в шинах автомобиля. И не называй себя дурочкой, это плохо
7. «А как понять тогда разрядить Автомат АК 47? Если в этом слове в основе лежит «редко»?»
   Разреженный происходит от слово редко.
   А разрядить происходит от слова разряд.

Количество кислорода и азота резко сокращается с высотой. Все дело в разности давлений между верхними и нижними слоями атмосферы. Верхние слои сильно давят на нижние, поэтому в последних намного больше воздуха и ниже его давление. Альпинисты, поднимаясь на большую высоту, испытывают некоторые трудности.

Все зависит от высоты, на которой находится человек. Если она не превышает 1 км, разница почти неощутима, и никакого вреда для организма не будет. Высота от 1 до 3 км также не может нанести вреда здоровому человеку (организм легко компенсирует недостаток кислорода). Больным же людям, особенно тем, кто страдает астмой, не следует отправляться в столь опасное путешествие.

На высоте от 5 до 6 км организм здорового человека мобилизирует все системы и заставляет их работать в усиленном режиме из-за недостатка кислорода. Подготовленный человек справляется с такой высотой, поэтому здесь часто располагаются различные исследовательские базы и обсерватории. Здоровый сон и правильное питание помогают организму ученых справляться со стрессовой ситуацией.

Места, расположенные на высоте от 7 км и выше, непригодны для жизни людей. Кислорода здесь настолько мало, что кровь не может в полной мере доставлять его всем органам. Они начинают испытывать кислородное голодание. Человек чувствует усталость, головную боль, ухудшается общее состояние. На высоте от 8 км и выше человек может провести не более 3 дней.

Жизнь в горной местности

Обитатели горных районов имеют гораздо лучшее здоровье и дольше живут, нежели жители равнин. Чем это объясняется? Кислород по своей природе - сильный окислитель. Любой окислитель в организме в большей или меньшей степени вызывает его старение. Но и жить человек не может. Для укрепления здоровья нужна несколько меньшее содержание кислорода в воздухе, чем на равнинах.

Оптимальная высота для комфортной жизни составляет около 1500 метров над уровнем моря. Организм испытывает небольшое кислородное голодание, что включает в работу все системы в усиленном режиме. Улучшается кровообращение и вентиляция легких, повышается уровень гемоглобина в крови.

Американские ученые заметили, что для людей, живущих в горах, характерны гортанные звуки в речи. На большой высоте гораздо легче произносить подобные звуки, так как для этого нужно сжать воздух в горле. Это легче всего сделать именно в высокогорных районах, так как здесь воздух более разреженный, чем на равнинах.

Горы влекут человека своей красотой и величием. Древние, как сама вечность, прекрасные, загадочные, завораживающие разум и сердце, они не оставляют равнодушным ни одного человека. Захватывающие дух виды горных вершин, покрытых никогда не тающим снегом, склоны поросшие лесом, высокогорные луга тянут вернуться всех, кто хоть однажды провел отдых в горах.

Давно уже замечено, что люди в горах живут дольше, чем на равнине. Многие из них, доживая до глубокой старости, сохраняют бодрость духа и ясность ума. Они меньше болеют и быстрее выздоравливают после болезней. Женщины среднегорья намного дольше сохраняют способность к деторождению, чем женщины равнин.

Захватывающие дух виды гор дополняются чистейшим воздухом, который так приятно вдыхать полной грудью. Горный воздух чист и наполнен ароматами целебных трав и цветов. В нем нет пыли, промышленной копоти и выхлопных газов. Им дышится легко и кажется, что никак не можешь надышаться.

Горы влекут человека не только своей красотой и величием, но и стойким улучшения самочувствия, заметным повышением работоспособности, приливом сил и энергии. В горах давление воздуха меньше, чем на равнине. На высоте 4 километра давление 460 мм.рт.ст., а на высоте 6 км - 350 мм.рт.ст. С увеличением высоты плотность воздуха уменьшается, уменьшается соответственно и количество кислорода во вдыхаемом объёме, но как ни парадоксально, это положительно сказывается на здоровье человека.

Кислород окисляет наш организм, способствует старению и возникновению массы болезней. В тоже время, совсем без него жизнь невозможна. Следовательно, если мы хотим существенно продлить жизнь, нам необходимо добиться сокращения притока кислорода в организм, но не слишком маленького и не слишком большого. В первом случае, лечебного эффекта не наступит, а во втором можно навредить себе. Такой золотой серединой является горный воздух среднегорья: 1200 – 1500 метров над уровнем моря, где содержание кислорода составляет примерно 10%.

В настоящее время уже совершенно точно выяснено, что есть только один фактор, продлевающий жизнь человека в горах – это горный воздух, содержание кислорода в котором понижено и это оказывает в высшей степени благотворное воздействие на организм.

Недостаток кислорода вызывает перестройку в работе различных систем организма (сердечнососудистой, дыхательной, нервной), заставляет включиться резервные силы. Это, как оказалось, весьма эффективный, недорогой, а главное всем доступный способ восстановления и укрепления здоровья. Когда во вдыхаемом воздухе уменьшается количество кислорода, сигнал об этом через специальные рецепторы передаётся дыхательному центру продолговатого мозга, а оттуда идет к мышцам. Усиливается работа грудной клетки и легких, человек начинает дышать чаще, соответственно улучшается вентиляция легких и доставка кислорода в кровь. Происходит учащение сердечных сокращений, что усиливает кровообращение, и кислород быстрее доходит к тканям. Этому способствует и выброс в кровь новых эритроцитов, а следовательно, и содержащегося в них гемоглобина.

Именно этим объясняется благотворное влияние горного воздуха на жизненный тонус человека. Приезжая на горные курорты многие замечают, что настроение у них улучшается, жизненные силы активизируются.

Но если подняться выше в горы, где горный воздух содержит ещё меньше кислорода, организм будет реагировать на его нехватку совсем по другому. Гипоксия (недостаток кислорода) будет уже опасна, и в первую очередь от неё пострадает нервная система, а если кислорода будет не хватать для поддержания работы головного мозга, человек может потерять сознание.

В горах гораздо сильнее солнечная радиация. Это связано с большой прозрачностью воздуха, так как с высотой понижается его плотность, содержание в нем пыли и паров воды. Солнечное излучение убивает многие вредные микроорганизмы, обитающие в воздухе, и разлагает органические вещества. Но главное, солнечная радиация ионизирует горный воздух, способствуя образованию ионов, в том числе и отрицательных ионов кислорода и озона.

Для нормального функционирования нашего организма в воздухе, которым мы дышим, должны обязательно присутствовать как отрицательно, так и положительно заряженные ионы, причем в строго определённом соотношении. Нарушение этого баланса в любую сторону очень неблагоприятно влияет на наше самочувствие и здоровье. При этом отрицательно заряженные ионы, по современным научным данным, необходимы человеку также как витамины в пище.

В деревенском воздухе концентрация ионов обоих зарядов в солнечный день доходит до 800-1000 на 1 куб.см. На некоторых горных курортах их концентрация поднимается до нескольких тысяч. Поэтому горный воздух целительно действует на большинство живых существ. Многие из долгожителей России живут именно в горной местности. Ещё один эффект от разреженного воздуха – повышение устойчивости организма к повреждающему действию радиации. Однако на больших высотах резко возрастает доля ультрафиолетового излучения. Воздействие ультрафиолетовых лучей на организм человека очень велико. Возможны ожоги кожи. Они вредно влияют на сетчатку глаз, вызывая резкую боль, а иногда и временную слепоту. Для предохранения глаз необходимо пользоваться очками со светозащитными стеклами, а для защиты лица носить головной убор с широкими полями.

В последнее время в медицине получают распространение такие методики как оротерапия (лечение горным воздухом) или нормобарическая гипокситерапия (лечение разреженным воздухом с пониженным содержанием кислорода). Точно установлено, что с помощью горного воздуха можно предупреждать, а также лечить следующие заболевания: профессиональные заболевания, связанные с поражением верхних дыхательных путей, различные формы аллергических и иммуннодефицитных состояний, бронхиальной астмы, широкой группы заболеваний нервной системы, заболеваний опорно-двигательного аппарата, заболеваний сердечнососудистой системы, заболеваний желудочно-кишечного тракта, заболеваний кожи. Гипокситерапия исключает побочные явления как без медикаментозный способ лечения.