Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Дышите глубже

Автолюбители никогда не отправляются в дальний путь, не бросив взгляд на указатель бензина. Закон сохранения энергии подсказывает нам, что машина не уедет далеко без энергии, «упакованной» в топливо. Гораздо менее очевидно, что машины нуждаются в воздухе, чтобы дышать. Совсем как люди. Процесс сгорания топлива в цилиндрах – химическая реакция между углеводородами (молекулами, в состав которых входят углерод и водород) в бензине и кислородом, содержащимся в воздухе. Если вокруг вас нет воздуха, вы никуда не уедете. Сколько же воздуха нужно машине? Спортивный автомобиль потребляет в минуту порядка 6000 л воздуха, что в 250 раз больше, чем за то же время использует велосипедист[53]. Так что, если вы проехали на своей машине без остановки около восьми часов, она всосала в себя столько воздуха, сколько содержится в олимпийском плавательном бассейне.

Наверняка вам кажется, что воздуха у нас везде предостаточно. Это действительно так. Теоретически единственным видом двигателей, которым может не хватать воздуха, являются ракетные. За очень короткий промежуток времени они выходят из атмосферы Земли в безвоздушное пространство, где нет кислорода, и им приходится везти с собой собственные «запасы» воздуха (окислители) и топливо в гигантских баках.

Есть ли на Земле места, где машина может оказаться без необходимого ей воздуха, как она оказывается без топлива, когда оно кончается? В принципе так бывает на большой высоте, где в воздухе относительно мало кислорода. Это может отрицательно повлиять на работу автомобильного двигателя. Всё очень просто: если мы имеем дело с химической реакцией между веществом А (топливо) и веществом Б (кислород), в ходе которой производится энергия (В), при недостатке реагента Б мы будем иметь и меньше продукта этой реакции В, если каким-то образом эту ситуацию не компенсируем. И действительно, ряд автомобильных компаний производят специальные типы двигателей для использования в высокогорной местности[54].

Наш организм тоже не очень любит высокогорье. Когда спортсмен бежит марафонскую дистанцию на большой высоте, в его легкие попадает меньше кислорода. А для дыхания этот важнейший газ так же нужен как и цилиндры двигателя автомобиля. Стайерам труднее соревноваться на высокогорье, потому что им необходимо много кислорода.

Интересно, что к спринтерам это не относится. Поскольку дистанция у них намного короче, они не вдыхают так много воздуха. И даже несмотря на меньшее содержание в нем кислорода, для них важнее то, что более разреженный воздух создает меньшее сопротивление, в результате чего на высоте они зачастую бегут быстрее. Этим, в частности, можно объяснить то, что в ходе Олимпиады в Мехико (расположенном на высоте 2250 м) спортсменам удалось поставить целый ряд выдающихся мировых рекордов[55].