Jaké faktory ovlivňují hustotu vzduchu?

Hustota je měření hmotnosti materiálu v daném objemu prostoru. U pevné látky zůstává hustota konstantní i při změně prostředí. Hustota zlatého prutu je stejná na úrovni moře, pod oceánem a na vrcholu Mount Everestu. U plynu, jako je vzduch, je hustota ovlivněna změnami tlaku, teploty a vlhkosti. Změny v hustotě vzduchu mohou modifikovat, jak snadno se objekt pohybuje, a dokonce mohou způsobit zdravotní problémy.

Vzduch je směsí dusíku, kyslíku a dalších stopových plynů. Molekuly těchto plynů se obvykle pohybují rychle a navzájem se odrazí. Když je prostředí konstantní bez změn teploty, tlaku nebo vlhkosti, zůstane hmotnost vzduchu v daném objemu prostoru stabilní. Hodnota hustoty vzduchu, obvykle uváděná v kilogramech na metr krychlový, se počítá spíše než přímo měřená.

Zvýšení nebo snížení tlaku vzduchu může ovlivnit hustotu vzduchu. Dva hlavní důvody změn tlaku vzduchu jsou výškové a povětrnostní systémy. Z nich je výška nejvýznamnější.

Při zvyšování tlaku vzduchu se vzduch z větší části stává hustší. Další tlak tlačí molekuly vzduchu blíže k sobě, což vede k větší hmotnosti v daném objemu. Jak se nadmořská výška zvyšuje, tlak vzduchu se snižuje: je menší tlak, který tlačí molekuly vzduchu k sobě. Toto snížení hustoty vzduchu znamená, že horolezec ve vysokých nadmořských výškách dostává méně kyslíku, když se nadechne. Plíce obsahují stejný objem, ale nižší hustota vzduchu znamená, že v prostoru je méně kyslíku.

Teplota je dalším hlavním faktorem, který může mít vliv na hustotu vzduchu. Když se teplota zvýší, molekuly vzduchu se pohybují rychleji a odrazí se dále od sebe; proto vyšší teploty vedou k nižší hustotě vzduchu. Když je vzduch hustší, vytváří přetahování objektů, které se jím pohybují. Například golfový míček zasažený v horkém dni na golfovém hřišti na vrcholu hory půjde dále než jeden zásah v chladném dni na hladinu moře. Vysoká teplota a nižší tlak vzduchu, které se vyskytují ve vysokých nadmořských výškách, se spojují a snižují hustotu vzduchu.

I když je relativně malý efekt, vlhkost nebo množství vlhkosti v atmosféře může také změnit hustotu vzduchu. Překvapivě čím více vlhkosti ve vzduchu vede k nižší hustotě vzduchu. Protože počet molekul je konstantní, musí-li se počet molekul vody zvyšovat, musí se počet molekul dusíku a kyslíku snížit. Molekulová hmotnost vody je mnohem nižší než hmotnost suchého vzduchu, jehož hmotnosti dominuje dusík a kyslík. Při vysoké vlhkosti vzduchu se proto hustota vzduchu snižuje v důsledku snížené hmotnosti v daném objemu.