Ottův slovník naučný/Vzduch

Ottův slovník naučný
Vzdělání	Vzduch	Vzducholoď

Údaje o textu
Titulek:	Vzduch
Autor:	Bohumil Kužma
Zdroj:	Ottův slovník naučný. Dvacátýsedmý díl. Praha : J. Otto, 1908. S. 87–89. Dostupné online.
Licence:	PD old 70
Heslo ve Wikipedii: Vzduch

Vzduch. Historický vývoj našich názorů o v-u jest úzce spiat s historií chemie vůbec. Nejstarší filosofové, kteří pátrali většinou pouze spekulativně o složení hmoty a o elementech, z nichž skládá se svět, pokládali v., vodu, zemi a oheň za čtyři hlavní živly či prvky světa. Empedoklés r. 440 př. Kr. i později Aristotelés nepokládali však živly tyto za různé látky definované, nýbrž za pouhé různé stavy, jejichž nositelkou je jediná pralátka. Každý z těchto prvků projevoval se dvěma ze čtyř hlavních vlastností, kteréž byly: teplo, studeno, sucho, vlhko. Seznáním pak, že vlastnosti tyto mohou u jednotlivých látek se měniti, vyslovena byla hypothesa i o možnosti vzájemné přeměny základních těchto látek vůbec. Této možnosti přeměny hájil jmenovitě Plinius, který nejen tvrdil, že lze vodu přeměniti ve v. a opačně v. ve vodu, nýbrž že z vody dokonce povstává země. Zdá se však, že názory Empedoklovy i Aristotelovy nejsou původní. V nejstarších indických spisech nacházejí se analogické zmínky o složení světa ze čtyř hořejších prvkův a zvláštního aetheru. Za látku elementárnou pokládán byl v. až do polovice XVII. stol. Nejen jeho stránka chemická, ale i fysikální byla úplně zanedbávána. Známe sice, že na různých fysikálních vlastnostech v-u pořízeny byly rozmanité přístroje, na př.: roztažlivosti v-u teplem bylo použito k pozorování změn temperatury Galileim již r. 1592, ale na př. kardinální vlastnost v-u, t. j. váha jeho, nebyla téměř až do pol. XVII. stol. přesně známa. Galilei byl sice již na stopě váhy v-u, ale teprve Torricelli r. 1643 otázku tuto rozřešil. Vivianiho pokus, který na podnět Torricelliův byl proveden, ukázal, že v. tlačí na 1 cm2 příbližně tlakem 1 kg. K pokusu Torricelliho druží se ihned znamenitý objev Perierův, k němuž však podnět dal slavný mathematik, Pascal, jenž r. 1648 požádal Périera, aby na vrchu Puy de Dôme, jehož vrchol jest o 1570 m výše nežli Paříž, opakoval pokus Torricelliho a tak potvrdil domněnku, že ve výškách tlaku ubývá. Podkladem pokusů Guerickových r. 1654, které prováděl na říšské schůzi v Řezně, byl většinou tlak v-u. Guericke, ač o fysické bytnosti v-u byl přesvědčen, o bližší jeho podstatu se nezajímal — pokládal v. za vůni a plynný výron všech látek, které nás obklopují.

V té době známy však již byly známky rozdílů různých plynů. Van Helmont (1577 až 1644), zakladatel nauky o plynech, pozoroval, že hořící předmět ve v-u v nádobě, která jest uzavřena vodou, uhasíná, když zmizí určitý objem v-u. Též Mayow († 1679) byl již na stopě různorodosti v-u, neboť tvrdil, že v atmosférickém v-u nachází se látka (spiritus igno-aëreus), která podporuje hoření, jest obsažena v ledku a má důležitou úlohu při dýchání.

Ke konci XVI. a poč. XVII. stol. počala uplatňovati se v badání přírodních věd methoda induktivní, ale hlavní vadou badání v té době bylo, že pozornost při pokusech věnována byla jejich stránce kvalitativní, a kvantitativní poměry a změny byly téměř úplně zanedbávány. A tak, ač značný pokrok methodou induktivní byl učiněn, přece z pozorování provedených po celou dobu theorie flogistonu byly činěny i o podstatě v-u mylné důsledky. Vysvětlování zjevů hoření a analogických processů pomocí hypothetického flogistonu, který při spalování hořlavých látek uniká, byla záhada, o jejíž správné objasnění přelise chemikové téměř celé XVIII. stol. (viz Flogiston). Cavendish, jenž věděl, že atmosférický v. je směs kyslíku a dusíku, jenž r. 1783 nalezl průměrem ve v-u 20,85% kyslíku, jenž r. 1785 byl na stopě přítomnosti argonu ve v-u, zůstával přece obhájcem theorie flogistické a naopak ještě větší chaos do ní vnášel tím, že vodík pokládal za identický s flogistonem. R. 1772 Rutherford, rovněž i Bergmann, seznali, že v. dýcháním nejen se obohacuje kysličníkem uhličitým a se kazí, nýbrž, že již od počátku obsahuje součástku, kteráž sama o sobě znemožňuje dýchání. Tuto součástku Rutherford skutečně též isoloval tak, že ze v-u, v němž dýchala zvířata, odstranil kysličník uhličitý louhem draselnatým a zbytek repraesentoval mu pak onu součástku inaktivní. Priestley (1733—1804) modifikoval tento pokus tak, že součástku, která udržuje hoření, odstranil ze v-u rozžhaveným uhlím a odstraniv vzniklý kysličník uhličitý vápennou vodou, dospěl k témuž netečnému plynu jako Rutherford a nalezl, že plyn ten obnáší ⅘ původního objemu v-u. Neméně významné pokusy o v-u a kyslíku provedl Scheele. Ač objevy jejich byly dalekosáhlé, přece mužové tito, jsouce ovládáni theorii flogistickou, nedospěli ke správnému významu jejich. Teprve Lavoisier (1743—94) dovedl všechna tato data příslušně shrnouti a učinil z nich důsledky jedině správné. Lavoisier poznal, že deflogistovaný v. Priestleyův neb v. života Scheeleho jest ona čásť atmosférického v-u, která při spalování se slučuje se spalitelným tělem, a nazval ji s počátku v-em eminentně čistým, později oxygenem a r. 1787 ukázal, že opačně ona čásť atmosfery, která zvala se flogistonovaným v-em, je tělem jednoduchým, které nazval podle jeho vlastností azotem, t. j. dusíkem.

Atmosférický v. je směsí příbližně se skládající z 1 objemu kyslíku a 4 objemů dusíku, obsahuje kromě toho nepoměrně menší množství jiných plynů, jmenovitě argonu, neonu, kryptonu, xenonu, helia, vodíku, dále jako pravidelné součástky kysličník uhličitý, vodu (ve stavu páry, tekutém i pevném), těkavé sloučeniny dusíku (ammoniak, různé soli ammonaté). Nahodile vyskytují se ve v-u veškeré plynné látky, které unikají ze země, na př. součástky plynů vulkanických, plynů z různých pramenů, dále plynné produkty unikající při spalování, hnití atd. Mimo to nacházejí se ve v-u pevné součástky, na př. prach původu tellurického i kosmického, saze, různé soli, na př. chlórid a síran sodnatý, v jemném rozptýlení, za jejichž pramen pokládána jest mořská voda, a konečně četné mikroorganismy.

Poněvadž poměr kyslíku k dusíku ve v-u byl shledán dosti konstantním, soudili Prout, Döbereiner a jiní, že v. je chemickou sloučeninou. Nesprávnost tohoto mínění dokazují však veškeré chemické i fysikální vlastnosti v-u. Součástky v-u lze odděliti pouhými processy fysikálnímí, diffussí, frakciovanou destillací, rozpustností ve vodě atd. Opačně pouhým smícháním složek v náležitém poměru obdrží se plyn shodný se v-em, aniž lze pozorovati jakýkoliv zjev thermický. Střední hodnota množství kyslíku ve v-u podle Hempela byla vypočtena = 20,93% podle objemu a zbytek pokládán byl za dusík. (O dobývání kyslíku a dusíku ze v-u viz Kyslík a Dusík.) Když Rayleigh a Ramsay nalezli ve v-u ještě řadu plynů nových, udává Leduc z hutnot dusíku, kyslíku a argonu množství hlavních těchto složek ve v-u:

dusíku	kyslíku	argonu
75,5%	23,2%	1,3%	podle váhy
78,06%	21,0%	0,94%	podle objemu

Měrou ještě mnohem menši vyskytují se ve v-u ostatní vzácné plyny, totiž:

1 díl kryptonu připadá na 7 mill. dílů v-u
1 » xenonu » » 40 »

Vodík ve v-u dokázán byl Gautierem, a to ve 100 l v-u nalézá se asi 11—18 cm³ vodíku. Rayleigh podle spektroskopických měření udává 1 objem vodíku na 30.000 objemů v-u.

Kysličníku uhličitého nachází se ve v-u průměrem 0,03% podle objemu a 0,045% podle váhy. Množství kysličníku uhličitého ve v-u nad pevninou a nad mořem je všeobecně shodné. Meze množství tohoto plynu bývají udávány od 0,025—0,035%, avšak byla pozorována též minima o 0,02% a maxima o 0,055%. Množství kysličníku uhličitého mění se denní dobou, a to za dne je menší než v noci, ve dne průměrem v 10.000 objemech v-u je kysličníku uhličitého méně o 0,2—0,3 objemu; ročním obdobím, v zimě je větší než v létě. Za mlhy, při zatažené obloze a klidném v-u je kysličníku uhličitého ve v-u více než za jasného nebe a proudění v-u. Mlhou je snad zabráněno diffusi kysličníku uhličitého ze spodních vrstev atmosfery do hořejších. Moře je vůbec hlavním regulátorem množství kysličníku uhličitého ve v-u; stoupá-li jeho parciálný tlak ve v-u, pohlcuje se mořskou vodou a měni nerozpustné uhličitany v dvojuhličitany; klesá-li jeho parciálný tlak ve v-u, nastává process opačný a kysličnik uhličitý uniká z moře do v-u. Množství kysličníku uhličitého ve v-u závisí také na barometrickém tlaku. Při značné barometrické depressi asi usnadněním unikání kysličníku uhličitého z půdy, pramenů a vod množství jeho ve v-u stoupá; ještě zřetelněji vliv tento se objevuje, když barometrická depresse je nad mořem a proudy větru od moře zanášejí v. obohacený kysličníkem uhličitým nad pevninu. Větší množství kysličníku uhličitého ve v-u nacházíme ve městech; množství jeho zde značně kolísá, na př. v Londýně na volných náměstích shledáno bylo 3,08, v okolí Temže 3,43, v ulicích 3,80 objemu kysličníku uhličitého v 10.000 objemech v-u. Ve městech průmyslových, kde v topeništích továren spalují se nesmírná kvanta uhlí, množství kysličníku uhličitého dostupuje až 0,12% podle objemu (Manchester). Přítomnost kysličníku uhličitého ve v-u lze dokázati pomocí vápenné vody, která prováděním v-u se kalí bíle od vyloučeného nerozpustného uhličitanu vápenatého. Kysličník uhličitý ve v-u je důležitý pro vzrůst rostlin (viz Assimilace 2) a má významnou úlohu v říši minerálné; vyjma uvedené již přeměny uhličitanů v moři spolupůsobí s vodou a kyslíkem na kypřeni půdy.

Další součástkou v-u je pára vodní, jejíž množství je velmi měnlivé a závislé na teplotě, vzdálenosti od moře, směru větru, na krajině samotné atd. Atmosférický v. je zřídka parami vodními nasycen, minimum vodních par zřídka kdy klesá pod $1/10$ množství, jež v. za daných poměrů maximálně pojmouti může. 1 l vodní parou úplně nasyceného v-u obsahuje podle Regnaulta

při	−10°	2,299 mg
»	0°	4,868 »
»	+10°	9,356 »
»	+20°	17,147 »
»	+30°	30,079 »
»	+40°	50,677 » vodní páry

Snížením teptoty pára vodní nad hranicí touto při určité teplotě ve v-u obsažená se sráží a jako mračna, mlha, rosa, déšť, sníh stává se zjevnou. Vlhkost v-u většinou měří se hygrometry, chemicky stanoví se prováděním známého objemu v-u přístroji naplněnými látkami páru vodní pohlcujícími, na př. koncentrovanou kyselinou sírovou, kysličníkem fosforečným.

Ammoniak je rovněž stálou součástkou v-u; vyskytuje se v něm zvláště v podobě solí, jako uhličitan, dusan a dusičnan ammonatý. Hlavním zdrojem ammoniaku ve v-u je podle Schlösingra moře, jehož voda obsahuje v jednom litru asi 0,4 mg ammoniaku, který při vypařování z části uniká do v-u. Původ solí ammonatých ve v-u lze odvoditi jednak hnitím dusíkatých organických látek (uhličitan ammonatý), jednak oxydací ammoniaku ve v-u ozonem, kysličníkem vodičitým (dusan a dusičnan ammonatý). Množství ammoniaku ve v-u značně kolísá a je podmíněno blízkosti nahodilých zdrojů jeho. Pierre v Paříži nalezl 16—30 č. ammoniaku, A. Smith v Londýně 50 č., v Manchestru 100 č. ammoniaku v 1,000.000 č. v-u. Blíže hnojnišť a chlévů nalézáme v témže množství v-u 250 až 300 č. ammoniaku. Soli ammonaté bývají strhovány ze v-u rosou, deštěm a sněhem.

Ozon nachází se ve svěžím v-u venkovském, jmenovitě na blízku jehličnatých lesů. Též po bouřích principem zvláštní charakteristické vůně v-u jest ozon. Maximum ozonu ve v-u objevuje se na jaře, minimum na podzim. V městech je v. úplně neb téměř úplně prost ozonu, ježto se rozkládá organickými látkami v ovzduší městském tak hojnými. V poslední době v divadlech a v místnostech, kde velmi mnoho lidí bývá shromážděno, ozon uměle vyrobený dodává se v-u v nepatrném množství.

Kysličník vodičitý podle Schoeneho je ve v-u v množství měnlivém, v zimě je ho méně než v létě, v noci méně než ve dne. Čím jasnější nebe, tím více kysličníku vodičitého nalézá se v atmosféře. Původ kysličníku vodičitého lze snad odvoditi od t. zv. pozvolné oxydace v přírodě tak hojně se vyskytující.

Mimo plynné součásti obsahuje atmosféra vždy suspendované pevné částečky prachu původu jak anorganického, tak organického. V 1 m³ v-u bývá obsaženo:

v bytě	1—2 mg prachu
v učírně	10 » »
v dolech uhelných	15 » »
ve mlýně	20—30 » »
v cementárně	224 » »

Mimo to jsou ještě součásti v-u rozličné mikroorganismy. Přítomností mikrobů vysvětluje se zdánlivě samostatně dostavující se kvašeni, hniloba, oxydace, nitrifikace atd. organických látek, kteréžto processy mívají v přírodě důležitou úlohu. Ve v-u velikých měst bylo pozorováno až 100.000 plísní a bakterií v 1 m³.

Lokálně zvláště na blízku různých továren, hutí může v. obsahovati všemožné přimíšeniny, na př. kysličník siřičitý, kysličník uhelnatý, kysličníky dusíku, chlór, sirovodík a jiné sloučeniny chemické.

Fysikální vlastnosti v-u odpovídají jeho složení chemickému, t. j. jsou vlastnostmi směsi plynů, ze kterých v. je složen. Jeden litr suchého, kysličníku uhličitého prostého v-u váží při 0° a 760 mm podle Rayleighe 1,29327 g; jeho schopnost voditi teplo je 3500kráte menší než u železa.

Silným ochlazením lze v. zkapalniti. Zkapalnění v-u děje se ve velikém v přístrojích Lindeho-Hampsona, jejichž zařízení zakládá se na principu protiproudovém, t. j. v. silně stlačený na 175—200 atmosfér náhle zbaví se tlaku, čímž značně se ochladí. Silně ochlazený v. proudí zpět ke kompressoru a cestou chladí nové partie v-u v koloběhu. Opakovaným tímto oběhem klesne temperatura v-u tak, že promění se v kapalinu. Tekutý v. je tekutina namodralá, snadno pohyblivá, od krystallků ledu a pevného kysličníku uhličitého poněkud zkalená. Vře při −192,2°. Přechovává se v dvojstěných nádobách t. zv. Dewarových. Upotřebuje se ho k dobývání kyslíku, k dosažení nízkých temperatur a značného vakua.

B. Kužma