Téměř jej nevnímáme, ale je tu stále s námi. Je nejen kolem nás, ale dokonce i v nás - atmosférický tlak neboli tlak vzduchu. Stačí si uvědomit, že žijeme na dně vzdušného „oceánu“, ve spodní části pozemské atmosféry, jež obklopuje celou naši planetu.
Ač to není na první pohled patrné, i vzduch něco váží. A jestliže má atmosféra určitou hmotnost, musí na povrch všech předmětů i na lidi působit tlakem. Přibližná hodnota atmosférického tlaku činí sto tisíc pascalů. Atmosféra na nás tudíž vyvíjí podobný tlak jako deset metrů vysoký sloupec vody. S nadmořskou výškou tlak klesá nejen proto, že se snižuje množství vzduchu nad námi, ale především proto, že atmosféra řídne.
O poměrně velké síle atmosférického tlaku se lze přesvědčit i několika snadnými experimenty. Pro první pokus nebudete potřebovat víc než obyčejnou skleněnou lahev s úzkým hrdlem (třeba od piva) a malý arch tvrdšího papíru o velikosti dlaně.
Vejce v lahvi Nad umyvadlem naplňte lahev až po okraj vodou, hrdlo i okraje osušte od drobných kapek a přitiskněte střed archu na ústí lahve. Pak lahev za současného přidržování archu otočte vzhůru nohama. I poté, co přestanete papír držet, zůstane arch u hrdla lahve, aniž by voda vytekla. Aby totiž mohla vytéct, musel by se do lahve dostat vzduch, jehož vniknutí ovšem brání arch papíru. Tlak vody na papír je navíc menší než atmosférický tlak působící na papír z vnější strany. Voda tudíž nezvládne papír odtlačit, a proto ani nevyteče.
Ve druhém experimentu se velikost atmosférického tlaku projeví ještě více. Připravte si natvrdo uvařené, oloupané vejce, proužek papíru a vyšší lahev se širokým hrdlem. Ideální bude taková, jejíž hrdlo má průměr přibližně 2/3 šířky vejce. Zapalte proužek papíru, rychle ho vhoďte do lahve, vteřinu či dvě počkejte a poté posaďte vejce špičkou dolů na hrdlo lahve. Podmínkou je, aby vejce otvor zcela ucpalo. Během pár okamžiků bude vejce do lahve vtaženo. Jak je to možné? Vtlačil je tam atmosférický tlak!
Hořící papír ohřívá uvnitř lahve okolní vzduch, ten se díky tomu rozpíná a uniká z lahve pryč. Jakmile zacpete vejcem její hrdlo, vyhoří uvnitř kyslík a hoření ustane. Teplý vzduch se ochladí, zmenší svůj objem a v lahvi vznikne podtlak. Jinými slovy: tlak vzduchu v lahvi bude nižší než tlak vzduchu v jejím okolí. Mezi těmito dvěma tlaky stojí jako zátka uvařené vejce. A to se samozřejmě vydá na cestu ve směru působení vyššího tlaku, tedy přímo do lahve.
Na principu podtlaku funguje například vysavač nebo pití tekutiny pomocí brčka. Zatímco uvnitř vysavače vytváří podtlak elektrický ventilátor, v našich ústech k tomu využíváme svaly a dýchací soustavu. V obou případech je to pak atmosférický tlak, který žene prach a nečistoty do vysavače nebo vodu do našich úst.
Rozdrcená plechovka To, že účinky atmosférického tlaku mohou být skutečně drtivé, dokáže poslední pokus. Potřebovat budete kyblík s několika litry studené vody, prázdnou plechovku od nápoje (nejlépe o objemu 0,33 litru) a kleště. Do prázdné plechovky nalijte tolik vody, aby hladina sahala do výšky přibližně 2 cm ode dna. Poté plechovku postavte na velmi mírný plamen plynového sporáku nebo elektrickou plotýnku. Především u plynového sporáku dávejte pozor, některé typy potisků na plechovkách se mohou pálit!
Nechte vodu pár desítek vteřin vařit, nasaďte si ochrannou rukavici a plechovku pevně chytněte do kleští za její horní, asi 5 milimetrů vysoký kovový lem. Poté ji přeneste nad kyblík, otočte vzhůru nohama (samozřejmě tak, aby vás neopařila vytékající tekutina) a ústí plechovky ponořte několik centimetrů pod hladinu vody. Důležité je, aby byl zcela ponořen vstupní otvor. Za hlasitého praskání se plechovka rychle zdeformuje.
Princip experimentu se podobá pokusu s vejcem. V tomto případě se však uvnitř plechovky rozpíná horká vodní pára. Po ponoření do kbelíku vnikne do plechovky malé množství vody, pára se ochladí, bleskově zkondenzuje a zmenší svůj objem. Uvnitř plechovky tak vznikne podtlak a atmosférický tlak pak už vykoná své.
Je zřejmé, že tlak vzduchu rozhodně nemá zanedbatelnou velikost. Lidské tělo je mu však dokonale přizpůsobeno a vlastně je na něm i závislé. Fungování dýchací soustavy a plic totiž s velikostí atmosférického tlaku přímo souvisí.
Pokles tlaku vzduchu s výškou nakonec známe všichni. Každý už určitě zažil zalehnutí v uších, když během krátkého okamžiku překonal nějaký větší výškový rozdíl. K zalehnutí dochází proto, že se původní tlak vzduchu ve středoušní dutině rychle nesrovnal s menším atmosférickým tlakem v našem okolí. Přetlak vzduchu uvnitř ucha pak nepříjemně tlačí na bubínek a ucho zalehne.
***
KOUZLA S VEJCEM A PLECHOVKOU
Atmosférický tlak téměř nevnímáme, přesto má obdivuhodnou sílu. Dokáže vtlačit vejce do lahve nebo zdeformovat plechovku.
Pomůcky a chemikálie
pivní lahev plechovka
vyšší sklenice kbelík
se širokým hrdlem kleště
malý arch zápalky a voda
tvrdého papíru uvařené vejce
proužek papíru
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik a pracuje ve Hvězdárně a planetáriu v Brně
