Overal om ons heen is lucht: boven ons, beneden ons, naast ons en zelfs . . . in ons lichaam. We kunnen die lucht niet zien, niet ruiken en niet proeven en alleen als we ons zeer snel bewegen kunnen we ze soms voelen.
Er zijn om ons heen echter talrijke tekenen, die op de aanwezigheid van lucht wijzen.Een lege fles is in werkelijkheid niet leeg, maar ze is gevuld met onzichtbare lucht. Op het moment, dat zo’n lege fles gevuld wordt met water, wordt de lucht verdreven. Maar ze keert in de fles terug op het moment, dat we het water eruit gieten. Wérkelijk leeg is een fles pas als er helemaal niets in zit, zelfs geen lucht. Zo’n absoluut lege ruimte noemen we een ‘vacuum’.
Dat lucht onzichtbaar is, is niet zo vreemd. Lucht immers is een gas en de meeste gassen zijn onzichtbaar. Rondom de aarde ligt een mantel van lucht, die vele honderden kilometers dik is. We noemen die mantel de ‘atmosfeer’ van de aarde. In de lagere regionen van de atmosfeer zitten de luchtdeeltjes dicht op elkaar gepakt; hogerop is er veel meer ruimte tussen de deeltjes. Als de luchtdeeltjes dicht opeen zitten, spreken we van een ‘dichte’ atmosfeer; is er meer ruimte dan noemen we de atmosfeer ‘ijl’. Door die luchtmantel rondom de aarde lijkt het alsof de hemel blauw is.
Lucht verspreidt namelijk de blauwe lichtgolven van het zonlicht. Als die luchtmantel er niet zou zijn, zou de hemel volkomen zwart zijn.
Zoals de tekening hiernaast laat zien, is de atmosfeer opgebouwd uit verschillende lagen. Talrijke onderzoekers hebben tochten in de atmosfeer gemaakt om meer over haar samenstelling te weten te komen. Ook onbemande ballons en raketten hebben veel bijgedragen tot onze kennis van de aardatmosfeer. In plaats van mensen vervoerden ze instrumenten, die hoog boven het aardoppervlak waarnemingen deden en deze automatisch registreerden of via een radiozender doorseinden naar de aarde.
Lucht weegt niet veel. Er is er echter zóveel van dat het gewicht van de gehele atmosfeer miljoenen en miljoenen kilo’s bedraagt. Hoewel we daar niets van merken, oefent al die lucht een verschrikkelijk grote druk uit op ons lichaam. We zouden platgedrukt worden als de druk van de lucht in ons lichaam niet even groot zou zijn en daardoor de uitwendige druk zou opheffen. Op elke vierkante centimeter van deze pagina oefent de lucht bijvoorbeeld een druk uit van ruim één kilogram. Of anders gezegd: aan de oppervlakte van de aarde bedraagt de luchtdruk ruim 1000 gram per vierkante centimeter.
Het oppervlak van het menselijk lichaam bestaat uit honderden vierkante centimeters; op ons lichaam oefent de lucht dus een druk uit van verscheidene tonnen.
Op de top van een berg is de luchtdruk kleiner dan op zeeniveau. Waarom dat zo is, is niet zo moeilijk te begrijpen: omdat een berg zo hoog is, is de luchtkolom er boven korter en lichter dan boven een lager gelegen punt. Lucht kan samengeperst worden in een kleine ruimte; we spreken dan van samengeperste of gecomprimeerde lucht. Zulke samengeperste lucht wordt bijvoorbeeld gebruikt in fiets- en autobanden en in voetballen.
Wie een speelgoedballon met lucht vult en dicht bij een warme kachel houdt, zal merken dat de ballon opzwelt en vervolgens uit elkaar klapt. Als lucht verwarmd wordt zet ze namelijk uit; ze krimpt daarentegen in als ze afgekoeld wordt. Op zeer warme dagen kunnen fietsbanden wel eens springen als ze lange tijd in de zon staan. De lucht in de band wordt dan verwarmd en begint uit te zetten. Lucht kan op allerlei manieren gebruikt worden. Wind (niets anders dan bewegende lucht) drijft zeilschepen voort en doet windmolens werken; luchtdruk zorgt er voor, dat stofzuigers, pompen en spuiten hun werk kunnen doen.
Lucht is echter ook nog om een andere reden belangrijk. Ze verschaft ons namelijk de zuurstof, die we nodig hebben om in leven te blijven.
Lucht bestaat voor ongeveer een vijfde deel uit zuurstof en voor de rest uit stikstof en enkele andere gassen zoals koolzuur, krypton en argon. Bovendien bevat lucht meestal nog wat waterdamp en een bepaalde hoeveelheid stofdeeltjes.
Behalve de aarde cirkelen er nog acht andere planeten om de zon. Van die acht hebben waarschijnlijk alleen Mars en Venus een atmosfeer, die een klein beetje lijkt op die van de aarde. De andere planeten hebben zo’n atmosfeer niet. En dat betekent, dat er geen mensen, planten of dieren kunnen leven. Althans niet in vormen zoals die op aarde voorkomen.
Hoewel lucht dus een gas is, kan ze onder bepaalde omstandigheden vloeibaar gemaakt worden. Als ze wordt afgekoeld tot 183° Celsius onder nul gaat ze van de gasvormige in de vloeibare toestand over. We spreken dan van ‘vloeibare lucht’.
Vloeibare lucht lijkt op water en kan evenals elke andere vloeistof overgeschonken worden. Ze moet echter bewaard worden in speciale flessen, die elke warmte weren en de vloeistof bovendien onder een bepaalde druk houden. In een gewone fles zou vloeibare lucht binnen de kortste keren gaan koken en vervolgens verdampen.
Een experiment, dat op tentoonstellingen altijd grote belangstelling trekt, is het plaatsen van een bak vloeibare lucht op een blok ijs. Omdat ijs niet koud genoeg is om lucht vloeibaar te houden, blijft de vloeistof voortdurend ‘aan de kook’. Bezoekers die niet weten wat vloeibare lucht is, kijken zich de ogen uit van verbazing. Is dit een nieuwe vloeistof die niet verwarmd maar afgekoeld moet worden om te kunnen koken? Natuurlijk zou vloeibare lucht op een doodgewone tafel nog iets eerder gaan koken; het blok ijs houdt dat slechts heel even tegen, omdat de temperatuur van ijs aanzienlijk hoger is dan die van vloeibare lucht.
Vloeibare lucht is een gevaarlijke vloeistof; niet alleen omdat ze zo koud is, maar vooral omdat ze de neiging heeft snel te ontploffen. Een roos, die slechts enkele seconden in vloeibare lucht wordt ondergedompeld, wordt zo bros dat ze breekt als dun glas. Hetzelfde is het geval met een rubberbal. Het vloeibare metaal kwik kan in vloeibare lucht bevroren worden tot een blok, dat zo hard is als ijzer. Er zou niet veel vloeibare lucht worden gemaakt als we er alleen maar rozen mee bros zouden kunnen maken. Toen de geleerden er pas in waren geslaagd lucht vloeibaar te maken, meenden ze aanvankelijk, dat de nieuwe vloeistof gebruikt zou kunnen worden als brandstof in motoren.
Het materiaal bleek echter moeilijk hanteerbaar. Tegenwoordig wordt lucht vaak vloeibaar gemaakt, omdat het op die manier mogelijk is er zuurstof en stikstof aan te onttrekken. In gasvormige toestand is dat praktisch onmogelijk; in vloeibare toestand is het gemakkelijker stikstof en zuurstof van elkaar te scheiden.