Quais fatores afetam a densidade do ar?
Densidade é a medida da massa de um material em um determinado volume de espaço. Para um sólido, a densidade permanece constante, mesmo quando o ambiente muda. A densidade de uma barra de ouro é a mesma ao nível do mar, sob o oceano e no topo do Monte Everest. Para um gás como o ar, a densidade é afetada por mudanças de pressão, temperatura e umidade. Alterações na densidade do ar podem modificar a facilidade com que um objeto se move e até causar problemas de saúde.
O ar é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e outros gases traços. As moléculas desses gases normalmente se movem rapidamente, saltando umas nas outras. Quando o ambiente é constante, sem alterações de temperatura, pressão ou umidade, a massa de ar em um determinado volume de espaço permanecerá estável. O valor da densidade do ar, geralmente dado em quilogramas por metro cúbico, é calculado e não diretamente medido.
Aumentos ou diminuições na pressão do ar podem afetar a densidade do ar. As duas principais razões para mudanças na pressão do ar são os sistemas de altitude e clima. Destes, a altitude é a mais significativa.
Na maior parte, o ar se torna mais denso à medida que a pressão do ar aumenta. A pressão adicional força as moléculas de ar mais próximas, resultando em mais massa no volume fornecido. À medida que a altitude aumenta, a pressão do ar diminui: há menos pressão para unir as moléculas de ar. Essa diminuição na densidade do ar significa que um alpinista em grandes altitudes recebe menos oxigênio quando respira. Os pulmões contêm o mesmo volume, mas a menor densidade do ar significa que há menos oxigênio no espaço.
A temperatura é o outro fator principal que pode afetar a densidade do ar. Quando a temperatura aumenta, as moléculas de ar se movem mais rapidamente e se afastam mais; portanto, temperaturas mais altas resultam em menor densidade do ar. Quando o ar é mais denso, cria atrito nos objetos que se movem através dele. Por exemplo, uma bola de golfe atingida em um dia quente em um campo de golfe no topo de uma montanha vai além de uma ocorrência em um dia frio ao nível do mar. A alta temperatura e a menor pressão do ar encontradas em grandes altitudes combinam-se para diminuir a densidade do ar.
Embora seja um efeito relativamente menor, a umidade ou a quantidade de umidade na atmosfera também pode alterar a densidade do ar. Surpreendentemente, quanto mais umidade houver no ar, menor a densidade do ar. Como o número de moléculas é constante, quando o número de moléculas de água aumenta, o número de moléculas de nitrogênio e oxigênio deve diminuir. O peso molecular da água é muito menor do que o do ar seco, cujo peso é dominado por nitrogênio e oxigênio. Em alta umidade, portanto, a densidade do ar diminui devido à massa reduzida em um determinado volume.