Deli objavo na tej strani: Tweet about this on TwitterShare on FacebookEmail this to someone

DODATEK k poskusu za 6. in 7. razred 2022/2023

ZRAK V BALONU IN PLJUČIH

Balon je iz gumijaste opne, ki je elastična. To pomeni, da ga lahko raztegneš (kot ga na primer razteguješ na začetku tega poskusa). Ko ga ne vlečeš več narazen, se zopet skrči. Nič posebnega za elastike in balone, ne?

Ko je balon napihnjen, je očitno raztegnjen, kar pomeni, da ga nekaj razteguje. Razteguje ga zrak, ki je v njem (spet nič posebnega, ne?). Zrak v balon ni šel sam od sebe, ampak si ga vanj napihala, stlačila. Zrak, ki je v balonu natlačen, pritiska z notranje strani na stene balona in jih enakomerno razteguje. Če balona ne zavežeš ali ne stiskaš njegovega ustja, zrak iz njega uide in balon se skrči.

To, da je zrak v balonu stlačen, lahko izmerimo — izmerimo tlak zraka v balonu. Pri vremenskih poročilih včasih poleg podatkov o temperaturi povedo tudi podatke o zračnem tlaku.  Visok zračni tlak pomeni običajno lepo vreme, nizek pa slabo, deževno. Kaj pomeni visok ali nizek? To pomeni, da ga primerjamo s povprečno vrednostjo zračnega tlaka, ki je na Zemljini površini tik nad morjem približno 1 bar, na vrhu Triglava pa le še malo več kot 0,7 bar.

In kolikšen je tlak zraka v napihnjenem balonu? 

Če se zanesemo na meritve, na katere se sklicujemo v članku, je tlak zraka v običajnem napihnjenem balonu približno 15 mbar = 0,015 bar oziroma za 1,5 % večji od zračnega tlaka zunaj balona.

Plinski zakoni

Zrak je plin (natančneje: mešanica plinov). Za pline na splošno velja, da so med seboj povezane te količine, ki določajo stanje plina: temperatura T, tlak p in prostornina V. To pomeni, da se nekemu plinu (vrsti in masi plina, na primer, zraku v balonu) ne more spremeniti le ena od teh količin. Če se spremeni ena, se nujno spremeni vsaj še ena (lahko pa tudi obe).

Primerjajmo količine p, V in T zraka, ki je v balonu, s tlakom, prostornino in temperaturo istega zraka, preden je šel v balon. Temperatura je enaka (čeprav se je zrak, ko smo ga vdihnili, da bi ga napihali v balon, v pljučih nekoliko segrel; se je potem v balonu zopet ohladil na isto temperaturo, kot jo ima zrak v okolici). Ker je tlak zraka v balonu večji, je njegova prostornina manjša kot je prostornina iste količine (mase) zraka zunaj balona. 

Kakšne posledice ima to za naše meritve vitalne kapacitete?

Majhne. Ker je tlak zraka v napihnjenem balonu le za 1,5 % večji od tlaka zunaj balona, je prostornina zraka v balonu, ki jo merimo v poskusu, samo malo (pri naši natančnosti, ko rečemo celo, da je balon krogla, pa zanemarljivo) manjša od prostornine, ki jo je ta isti zrak zavzemal v naših pljučih.

Opomba o pljučih:

Tudi v pljučih je med vdihom in izdihom zraka tlak nekoliko različen od zunanjega zračnega tlaka. Da pretakanje zraka v pljuča in iz njih sploh poteka, mora obstajati tlačna razlika, ki to pretakanje poganja. Med normalnim vdihom je tlak v pljučnih mehurčkih za približno 1 mbar nižji od zunanjega zračnega tlaka (zrak vlečemo v pljuča), pri normalnem izdihu pa je tlak v pljučnih mehurčkih za prav toliko višji od zunanjega zračnega tlaka (zrak potiskamo iz pljuč).