Miért nem hullnak a Földre az atmoszférát alkotó gázok molekulái?
2013/10/03 10:37
1038 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.

Az atmoszféra létezése azt bizonyítja, hogy a gázmolekulákra, hasonlóan bármely más testekhez, a Föld vonzóerőt fejt ki. Ha nem így lenne, akkor semmi sem akadályozná meg őket abban, hogy a világűrbe repüljenek, és így a Földön nem lenne semmilyen atmoszféra, tehát élet sem.

A molekulák ugyan a Föld felszíne felé "törekszenek", de - mint ezt szerencsére mindannyian tapasztaljuk - nem esnek le.

Mi akadályozza meg a gázmolekulákat abban, hogy leessenek?

A kérdésre viszonylag egyszerű a válasz, ha ismerjük a gázmolekulák mozgásának törvényszerűségeit. A kinetikus gázmodell szerint a gázmolekulák kis, kemény golyók, amelyek egymással és (ha van ilyen), az őket tartalmazó edény falával energiaveszteség nélkül ütköznek. Mivel e részecskék közötti erőhatások elhanyagolhatóak, ezért a két ütközés között a gázmolekulák egyenes vonalú egyenletes mozgást végeznek.

hullocsillag-468

Ezt a mozgást szokás a molekulák sajátmozgásának is nevezni.

A molekulák sajátmozgása akadályozza meg őket abban, hogy a Földre essenek. A nehézségi erő hatására a gázmolekulák természetesen közelednek a Föld felszínéhez, azonban minél több molekula halmozódik fel a felszín közelében, annál gyakrabban ütköznek egymással, és ennek eredményeként annál nagyobb részük kerül az atmoszféra magasabb rétegeibe.

Ennek a sajátmozgásnak a következménye tehát az, hogy a légkörben lévő gázmolekulák nem ülepednek le a Földre.

Hogyan épül fel a légkör?

A légkör sűrűsége nagyobb a Föld felszínének közelében, mint attól távolodva. Tapasztalat szerint a felszíntől indulva a légkörben az oxigén sűrűsége öt kilométerenként csökken kb. a felére. Ugyancsak tapasztalati tény, hogy minél nagyobb egy molekula tömege, annál kisebb a sebessége, és így a Föld vonzó hatása jobban tud érvényesülni. Ez azt is jelenti, hogy a nehezebb gázrészecskék koncentrációja a Föld felszíne közelében nagyobb. Ha ezt az első közelítést szeretnénk pontosítani, akkor azt mondhatjuk, hogy annak a rétegnek a vastagsága, amelynek határai között az ott tartózkodó molekulák sűrűsége a felére csökken, fordítottan arányos a molekula tömegével. Ha a Föld atmoszférája hidrogénből állna, amelynek molekulatömege tizenhatoda az oxigénének, akkor nem öt kilométer, hanem 5*16=80 km magasságban lenne a sűrűsége feleakkora.

legkor

Perrin kísérlete

Jean Perrin francia fizikus feladatul tűzte ki magának, hogy készítse el a légkör mesterséges modelljét. A kísérlethez olyan részecskékre volt szüksége, amelyek elég nagyok ahhoz, hogy mikroszkóp alatt meg tudja figyelni őket, másrészt viszont legyenek ahhoz elég kicsik, hogy a molekuláris mozgás ne engedje az őket tartalmazó edény aljára leülepedni őket.

A méréseket vízben szuszpendált (egyenletesen eloszlatott) gumigyanta gömböcskék segítségével végezte. A gömbök oly kicsinyek voltak, hogy a vízzel töltött edényben egy évig tartott, amíg 1 méter magasból leülepedtek. Perrin mikroszkóppal megmérte a kis gömböcskék sugarát, meghatározta azt a magasságot, ahol a gömböcskék koncentrációja a felére csökkent. Ennek ismeretében pedig meg tudta határozni egy oxigénmolekula tömegét. Innen már csak egy lépés vezet az Avogadro-szám meghatározásához. (Az Avogadro-szám, (vagy Avogadro-állandó) egy állandó, melyet a kémiában és a fizikában használnak. Egy mol bármely anyag (atom, ion, molekula) Avogadro-számnyi részecskéjét jelenti, azaz 6,022*1023-kon darab részecskét.)

További érdekes oldalak 

Zsigó Zsolt cikke

Csatlakozz hozzánk!

Kapcsolódó oldalak

Scientix A természettudományos oktatás közössége
All you need is code Minden a kódolás tanulásáról
Go Lab Laboratóriumok online
CodeWeek A Kódolás Hetének honlapja
Jövő osztályterme Modern tanulási környezetekről a Sulineten

Csoportot ajánlunk