Ауаның бір тынысында неше молекула бар?

Бізді қоршаған әлем көзге көрінбейтін нысандар мен құбылыстарға толы. Күнделікті кездесетін қарапайым үдерістердің өзі алғаш қарағанда байқалмайтын күрделі заңдылықтарға негізделген. Әр адам тәулігіне мыңдаған рет тыныс алады, бірақ сол сәтте өкпеге қаншалықты көп бөлшек енетіні туралы сирек ойланады. Шын мәнінде, ауа әртүрлі газдардың күрделі қоспасынан тұрады және олардың құрамында сансыз молекула бар. Осындай бөлшектердің санын есептеуге тырысқанда, нәтиже адам қиялын таңғалдыратын көрсеткіштерге жеткізеді және микродүниенің ауқымын жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді.

Ауа неден тұрады

Жердің ауа қабаты бірнеше негізгі газдардың қоспасынан құралған. Оның ең үлкен бөлігін азот құрайды, ал одан кейін оттегі, аргон және басқа да құрамдастар орналасады.

Тұрақты құрамнан бөлек, атмосферада су буы, көмірқышқыл газы және әртүрлі қоспалар кездеседі. Олардың мөлшері қоршаған орта жағдайына байланысты өзгеріп отыруы мүмкін.

Құрамы әртүрлі болғанына қарамастан, барлық газдар молекулалардан тұрады. Олар үздіксіз қозғалып, бір-бірімен соқтығысып тұрады. Дәл осы қасиет ауаның кеңістікті біркелкі толтыруына мүмкіндік береді.

Адам бір рет тыныс алғанда қанша ауа жұтады

Молекулалардың санын бағалау үшін алдымен өкпеге түсетін ауаның көлемін анықтау қажет.

Ересек адамның тыныш күйдегі бір тыныс алуы шамамен 500 миллилитр ауаны қамтиды. Бұл көрсеткіш тыныс алу көлемі деп аталады.

Дене жүктемесі кезінде бұл мән едәуір артуы мүмкін. Мысалы, спортшылар қарқынды жаттығу барысында бірнеше литр ауа жұта алады.

Өкпеге түсетін ауа мөлшеріне әртүрлі факторлар әсер етеді:

• адамның жасы өкпенің көлеміне және тыныс алу ерекшеліктеріне ықпал етеді;
• дене дайындығының деңгейі тыныс алу жүйесінің тиімді жұмыс істеу қабілетін өзгертеді;
• денсаулық жағдайы ағзаның оттегін пайдалану мүмкіндігіне және қалыпты тыныс ырғағын сақтауға әсер етеді;
• жүктеменің қарқындылығы бір тыныс алу кезінде өкпеге енетін ауа көлемін тікелей анықтайды.

Тіпті қалыпты жағдайда тыныс алған кезде де адам ағзасы арқылы айтарлықтай көлемдегі ауа өтеді.

Ғалымдар молекулалардың санын қалай есептейді

Алғаш қарағанда ауадағы молекулалардың санын анықтау мүмкін емес сияқты көрінеді. Алайда физика мен химия ғылымдары мұндай есептеулерді жүргізуге мүмкіндік береді.

Ең маңызды ұғымдардың бірі — Авогадро саны. Ол заттың бір молінде қанша бөлшек бар екенін көрсетеді.

Бұл тұрақтының мәні шамамен 6,02 × 10²³-ке тең. Мұндай үлкен санды күнделікті өмірде елестету өте қиын.

Есептеу барысында мамандар бірнеше негізгі кезеңді пайдаланады:

1. Өкпеге бір тыныс алу кезінде түсетін ауаның көлемі анықталады. Қалыпты жағдайда шамамен жарты литр көрсеткіші алынады.
2. Көрсетілген көлемдегі зат мөлшері есептеледі. Бұл үшін физика мен химияның белгілі заңдары қолданылады.
3. Алынған нәтиже Авогадро санына көбейтіледі. Осындай тәсіл бөлшектердің шамамен қанша екенін анықтауға мүмкіндік береді.
4. Есептеу аяқталғаннан кейін онның жиырма екінші дәрежесі шамасындағы нәтиже алынады. Бір қалыпты тыныс алу кезінде өкпеге дәл осындай мөлшердегі молекула енеді.

Мұндай әдіс орташа көрсеткіштерді пайдаланғанның өзінде жеткілікті дәл бағалау жасауға мүмкіндік береді.

Нақты нәтиже қандай болады

Егер көлемі шамамен 500 миллилитр болатын қалыпты тыныс алуды қарастырсақ, өкпеге шамамен 1,2 × 10²² молекула түседі.

Бұл шамамен он екі секстиллион бөлшек дегенді білдіреді. Салыстыру үшін айтсақ, Жердегі барлық жағажайларда кездесетін құм түйіршіктерінің саны бұдан әлдеқайда аз деп есептеледі.

Егер әрбір молекуланы бұршақ көлеміндей етіп елестетсек, олардың жалпы көлемі орасан зор болар еді. Осындай мысалдар микродүниенің қаншалықты ауқымды екенін жақсырақ түсінуге көмектеседі.

Ауа неліктен үнемі араласып тұрады

Ауа молекулалары ешқашан тыныш күйде болмайды. Олар өте жоғары жылдамдықпен қозғалып, бір-бірімен үздіксіз соқтығысады.

Сол себепті атмосферадағы газдар біртіндеп бүкіл ғаламшар бойынша араласады. Белгілі бір жерде болған бөлшектер бірнеше жылдан кейін Жердің басқа бөлігінен табылуы мүмкін.

Бұл үдеріс бірқатар қызықты салдарға алып келеді:

• мыңдаған жыл бұрын атмосфераға түскен кейбір молекулалар қазіргі ауа құрамында әлі де болуы ықтимал;
• тарихи тұлғалар бір кездері шығарған бөлшектердің жекелегендері бүгінгі күні біздің тынысымызға түсуі мүмкін;
• тұрақты араласу атмосфера құрамының салыстырмалы түрде біркелкі сақталуына көмектеседі;
• молекулалардың қозғалысы жылу, ылғал және газдардың ғаламшар бойынша таралуында маңызды рөл атқарады.

Дәл осы үздіксіз араласудың арқасында атмосфера Жерді толық қамтитын біртұтас жүйе ретінде әрекет етеді.

Жеке молекуланы көруге бола ма

Молекулалардың өлшемі соншалықты кішкентай болғандықтан, оларды кәдімгі оптикалық құралмен көру мүмкін емес. Олардың диаметрі нанометрдің өте аз үлестерімен өлшенеді.

Заманауи ғылыми әдістер мұндай нысандарды тікелей бақылаудан гөрі олардың әсерін және орналасуын анықтауға мүмкіндік береді. Бұл мақсатта арнайы микроскоптар мен жоғары дәлдікті құрылғылар қолданылады.

Өлшемдерінің өте кішкентай болуына қарамастан, дәл осы бөлшектер күнделікті пайдаланатын заттардың қасиеттерін анықтайды. Олардың мінез-құлқын түсінбейінше қазіргі химияны, физиканы және көптеген технологияларды дамыту мүмкін болмас еді.

Әрбір тыныс алу қоршаған әлемнің қаншалықты таңғажайып екенін еске салады. Молекулаларды есептеу кезінде алынатын алып сандар адам өмірінің ауқымы мен микроскопиялық әлемнің көлемі арасындағы айырмашылықты айқын көрсетеді. Осындай құбылыстарды зерттеу табиғаттың құрылымын және ғаламшардағы барлық үдерістердің өзара байланысын жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді. Ғылым көзге көрінбейтін бөлшектер дүниесін тереңірек зерттеген сайын, біз күнделікті кездесетін заттар туралы жаңа әрі таңғаларлық мәліметтерге ие боламыз.