Induljunk el a kályhától 4.

 A levegő természetrajza

 
Az energiahatékonyság irányában kialakult elvárások olyan feladatok elé állítják szakmatársainkat, amelyek szakszerű kezelése szerteágazó ismereteket igényel – mások mellett a levegő fizikai tulajdonságairól és viselkedéséről.  Szándékaink szerint következő lapszámainkban részletesen foglalkozunk a légfűtés, a friss légbevezetés és az égéstermék elvezetésének (kémény) aktuális problémáival.
 
A levegővel való közelebbi ismerkedés, természetrajzának felelevenítése – a tudományoskodás mellőzésével – nélkülözhetetlen szakmánk gyakorlása szempontjából. Már csak azért is, hiszen a tűz éltető eleme a levegő oxigénje, ugyanakkor az épületek hőszigetelésének és légtömörségének erőteljes javítása negatív következményeket is eredményez, mivel a természetes filtráció (szellőzés) hasonló arányú romlásával jár.
 
Napi rendszerességgel felmerülő probléma a külső levegő, a légbevezető csatorna, légbevezető rendszer, levegő utánpótlás, légtömegáram, stb. Mind-mind levegővel kapcsolatos fogalmak, és még nem is említettük a légfűtés és kémény, szintén a levegővel szorosan összefüggő problematikáját.
Tehát adódik az elkerülhetetlen feladat, hogy vegyük nagyon komolyan a levegőt. Szó szerint is értendő, hogy „vegyünk egy nagy levegőt” és beszéljünk illő mértékkel, de kellő nyomatékkal és szakszerűséggel a levegőről. Fontosnak tartom feleleveníteni régen tanult ismereteinket a levegő fizikájáról, természetéről, mert tapasztalatom szerint szakmatársaink sokszor helytelenül konvertálják a fizika törvényszerűségeit a gyakorlati feladatok megoldása során. Olykor közömbösök vagyunk a levegő iránt. 
Ezen magam nem csodálkozom, mert akik naponta gyúrják, faragják, formálják és cipelik az ANYAGOT, hajlamosak megfeledkezni a levegőről. Pedig az is anyag, akárcsak a samott tégla, pusztán más megjelenésű formában. Nyomatékosan rögzíthetjük: a levegő gáz halmazállapotú anyag. Ugyanúgy atomokból, molekulákból, ionokból tevődik össze, mint a szilárd vagy folyékony anyagok. Ezeket az elemi összetevőket gyűjtő néven elemi anyagi részecskéknek nevezzük. 
A levegőnek e parányi összetevői mindegyikére hat a Föld gravitációs vonzó ereje. Nagyon fontos megjegyezni, hogy a levegő részecskéi fizikailag úgy viselkednek, mintha önmaguk töltenék be a teret, sőt autonóm (független) mobilitásukból adódóan nincsenek kölcsönhatásban egymással. A részecskék között nincs erőhatás, mert távol vannak egymástól, de ugyanakkor mozgásuk során rugalmasan ütköznek. (1. ábra)
 
Ez a tulajdonság fontos ahhoz, hogy helyesen értelmezzük a meleg levegő felfelé irányuló mozgását. Helytelen az a magyarázat, hogy a fölmelegített levegő gravitációsan mozog fölfelé, hiszen a gravitációs mozgás mindig földközép irányú, vagyis lefelé, a Föld középpontja felé ható erő okozza. A meleg levegőre is hat a gravitációs erő, de mivel a hideg levegő részecskéinek fajsúlya nagyobb, ezért a Föld vonzása – a gravitációs törvény alapján – hatásosabb ezekre. Tehát a lefelé törekvő hideg levegő szorítja ki a helyéről a meleg levegőt, amely ezáltal fölfelé torlódik. Ezt nevezzük okkupációnak vagy helyfoglalásnak, de mondhatjuk helycserének is. A légfűtést valóban a gravitációs erő generálja, de a meleg levegő felemelkedését a hideg levegő kiszorító hatása idézi elő. 
Fölmerülhet nyomban a kérdés, hogy miért nem sűrűsödik – tapad – a földfelszínre minden anyagi részecske, így a meleg levegő is. Ennek magyarázata a centrifugális erő. Ugyanis a levegőburok együtt forog a Földdel és a levegő minden részecskéje ennek az erőnek a hatására távolodni próbál. Ebben az összefüggésben könnyen beláthatjuk, hogy a pár tíz kilométeres légburok ott ér véget, ahol a centrifugális erő és a gravitációs erő kölcsönösen kioltják egymást. 
Hogy még jobban rávilágítsunk a levegő anyagi jellegére néhány érdekes és szemléletes összehasonlítást említünk példaként:
- A légköri nyomás földfelszínen megközelítőleg 100 000 Pa, mely iszonyatos nyomást – amit mi nyilvánvalóan nem érzékelünk – a levegő tömege idézi elő (1 mᶟ levegő tömege ~ 1,3 kg)
- Az anyagot alkotó részecskék annyiszor kisebbek egy teniszlabdánál, mint ahányszor a teniszlabda kisebb a Földnél.
- 1cm3 térfogatú levegő (gyűszűnyi) annyi részecskét tartalmaz, hogy ugyanannyi mákszem több focipálya területét is elborító hegykupacot alkotna
- A hidrogénmolekulák átlagos sebessége 1800 m/s; összehasonlításképpen a géppuska lövedék sebessége 700 m/s.
- A levegő részecskéinek gyors mozgására példa az, hogy ha a szomszéd szalonnát süt, annak csábító illata majdnem azonnal eljut hozzánk. Az illatot természetesen (szélcsendben) az anyagi részecskék hordozzák.
Fenti példákból merítkezve érdemes továbbgondolni, hogy éltető közegünk a levegő – melyet egyébként nem látunk, és nem tapintunk – miként jelenik meg környezetünkben és hat minden körülöttünk lévő fizikai folyamatra. Ennek tudatában következő számainkban tovább elemezzük a levegőt, de már a légfűtéses technológia, a friss légbevezetés és égéstermék-elvezetés összefüggésében, bízva abban, hogy mindez hasznos eligazításul szolgál gyakorlati munkánk során. 
 
Gyergyay Csaba 
Okl. Gépészmérnök