Proprietățile fizice ale aerului: densitate, vâscozitate, capacitate termică specifică. Cât cântărește aerul Schimbarea densității aerului cu înălțimea

Mulți pot fi surprinși de faptul că aerul are o anumită greutate diferită de zero. Valoarea exactă a acestei greutăți nu este atât de ușor de determinat, deoarece este puternic influențată de factori precum compoziție chimică, umiditate, temperatură și presiune. Să luăm în considerare mai detaliat întrebarea cât cântărește aerul.

Ce este aerul

Înainte de a răspunde la întrebarea cât cântărește aerul, este necesar să înțelegem ce este această substanță. Aerul este un înveliș de gaz care există în jurul planetei noastre și care este un amestec omogen de diferite gaze. Aerul conține următoarele gaze:

  • azot (78,08%);
  • oxigen (20,94%);
  • argon (0,93%);
  • vapori de apă (0,40%);
  • dioxid de carbon (0,035%).

Pe lângă gazele enumerate mai sus, neon (0,0018%), heliu (0,0005%), metan (0,00017%), cripton (0,00014%), hidrogen (0,00005%), amoniac (0,0003%).

Este interesant de observat că aceste componente pot fi separate prin condensarea aerului, adică transformându-l în stare lichida prin creșterea presiunii și scăderea temperaturii. Deoarece fiecare componentă a aerului are propria sa temperatură de condensare, în acest fel este posibilă izolarea tuturor componentelor de aer, care este utilizat în practică.

Greutatea aerului și factorii care îl afectează

Ce te împiedică să răspunzi exact la întrebarea cât cântărește un metru cub de aer? Desigur, o serie de factori care pot influența foarte mult această greutate.

În primul rând, este compoziția chimică. Mai sus sunt datele pentru compoziția aerului curat, cu toate acestea, în prezent acest aer este puternic poluat în multe locuri de pe planetă, respectiv, compoziția sa va fi diferită. Astfel, în apropierea orașelor mari, aerul conține mai mult dioxid de carbon, amoniac, metan decât aerul din mediul rural.

În al doilea rând, umiditatea, adică cantitatea de vapori de apă conținută în atmosferă. Cu cât aerul este mai umed, cu atât cântărește mai puțin, celelalte lucruri fiind egale.

În al treilea rând, temperatura. Acesta este unul dintre factori importanți, cu cât valoarea sa este mai mică, cu atât densitatea aerului este mai mare și, în consecință, cu atât greutatea sa este mai mare.

Al patrulea, Presiunea atmosferică, care reflectă direct numărul de molecule de aer dintr-un anumit volum, adică greutatea acestuia.

Pentru a înțelege modul în care combinația acestor factori afectează greutatea aerului, să luăm un exemplu simplu: masa unui metru de aer cub uscat la o temperatură de 25 ° C, situată lângă suprafața pământului, este de 1,205 kg, dacă considerăm același volum de aer lângă suprafața mării la o temperatură de 0 ° C, atunci masa lui va fi deja egală cu 1,293 kg, adică va crește cu 7,3%.

Modificarea densității aerului cu înălțimea

Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea aerului scade, respectiv, densitatea și greutatea acesteia scad. aerul atmosferic la presiuni care se observă pe Pământ, poate fi considerat un gaz ideal în prima aproximare. Aceasta înseamnă că presiunea aerului și densitatea sunt legate matematic între ele prin ecuația de stare a gazului ideal: P = ρ*R*T/M, unde P este presiunea, ρ este densitatea, T este temperatura în kelvin, M este molarul masa aerului, R este constanta universală a gazului.

Din formula de mai sus, puteți obține o formulă pentru dependența densității aerului de înălțime, având în vedere că presiunea se modifică conform legii P \u003d P 0 + ρ * g * h, unde P 0 este presiunea de la suprafața pământului , g este accelerația cădere liberă, h - înălțime. Înlocuind această formulă pentru presiune în expresia anterioară și exprimând densitatea, obținem: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). Folosind această expresie, puteți determina densitatea aerului la orice înălțime. În consecință, greutatea aerului (mai corect, masa) este determinată de formula m(h) = ρ(h)*V, unde V este un volum dat.

În expresia pentru dependența densității de înălțime, se poate observa că temperatura și accelerația căderii libere depind și de înălțime. Ultima dependență poate fi neglijată dacă vorbim de înălțimi de cel mult 1–2 km. În ceea ce privește temperatura, dependența acesteia de altitudine este bine descrisă prin următoarea expresie empirică: T(h) = T 0 -0,65*h, unde T 0 este temperatura aerului de lângă suprafața pământului.

Pentru a nu calcula constant densitatea pentru fiecare altitudine, mai jos vă prezentăm un tabel al dependenței principalelor caracteristici ale aerului de altitudine (până la 10 km).

Care aer este cel mai greu

Luând în considerare principalii factori care determină răspunsul la întrebarea cât cântărește aerul, puteți înțelege care aer va fi cel mai greu. Pe scurt, aerul rece cântărește întotdeauna mai mult decât aerul cald, deoarece densitatea acestuia din urmă este mai mică, iar aerul uscat cântărește mai mult decât aerul umed. Ultima afirmație este ușor de înțeles, deoarece este de 29 g / mol, iar masa molară a unei molecule de apă este de 18 g / mol, adică de 1,6 ori mai puțin.

Determinarea greutății aerului în condiții date

Acum să rezolvăm o problemă specifică. Să răspundem la întrebarea cât cântărește aerul, ocupând un volum de 150 de litri, la o temperatură de 288 K. Să ținem cont că 1 litru este o miime de metru cub, adică 1 litru = 0,001 m 3. În ceea ce privește temperatura de 288 K, aceasta corespunde cu 15°C, adică este tipică pentru multe regiuni ale planetei noastre. Următorul pas este determinarea densității aerului. Puteți face acest lucru în două moduri:

  1. Calculați folosind formula de mai sus pentru o altitudine de 0 metri deasupra nivelului mării. În acest caz, se obține valoarea ρ \u003d 1,227 kg / m 3
  2. Priviți tabelul de mai sus, care este construit pe baza T 0 \u003d 288,15 K. Tabelul conține valoarea ρ \u003d 1,225 kg / m 3.

Astfel, avem două numere care sunt în acord unul cu celălalt. O mică diferență se datorează erorii de 0,15 K în determinarea temperaturii și, de asemenea, faptului că aerul nu este încă un ideal, ci un gaz real. Prin urmare, pentru calcule ulterioare, luăm media celor două valori obținute, adică ρ = 1,226 kg / m 3.

Acum, folosind formula pentru relația dintre masă, densitate și volum, obținem: m \u003d ρ * V \u003d 1,226 kg / m 3 * 0,150 m 3 \u003d 0,1839 kg sau 183,9 grame.

De asemenea, puteți răspunde cât cântărește un litru de aer în condiții date: m \u003d 1,226 kg / m 3 * 0,001 m 3 \u003d 0,001226 kg sau aproximativ 1,2 grame.

De ce nu simțim aerul apăsând asupra noastră

Cât cântărește 1 m3 de aer? Puțin peste 1 kilogram. Întreaga masă atmosferică a planetei noastre pune presiune asupra unei persoane cu greutatea sa de 200 kg! Aceasta este o masă de aer suficient de mare care ar putea cauza multe probleme unei persoane. De ce nu o simțim? Acest lucru se datorează a două motive: în primul rând, există și presiune internă în interiorul persoanei în sine, care contracarează presiunea atmosferică externă, iar în al doilea rând, aerul, fiind un gaz, exercită presiune în toate direcțiile în mod egal, adică presiunile în toate direcțiile echilibrează fiecare. alte.

Deși nu simțim aerul din jurul nostru, aerul nu este nimic. Aerul este un amestec de gaze: azot, oxigen și altele. Și gazele, ca și alte substanțe, sunt compuse din molecule și, prin urmare, au greutate, deși mică.

Experiența poate dovedi că aerul are greutate. În mijlocul unui baston lung de șaizeci de centimetri, vom întări frânghia și vom lega două frânghii identice la ambele capete ale acesteia. baloane. Să atârnăm băţul de sfoară şi să vedem că atârnă orizontal. Dacă acum străpungeți unul dintre baloanele umflate cu un ac, aerul va ieși din el și capătul bățului de care a fost legat se va ridica. Dacă străpungeți a doua minge, atunci bastonul va lua din nou o poziție orizontală.



Acest lucru se datorează faptului că aerul din balonul umflat mai dens, ceea ce înseamnă că mai grele decât cel din jur.

Cât de mult aer cântărește depinde de când și unde este cântărit. Greutatea aerului deasupra unui plan orizontal este presiunea atmosferică. Ca toate obiectele din jurul nostru, aerul este, de asemenea, supus gravitației. Acesta este ceea ce conferă aerului o greutate egală cu 1 kg pe centimetru pătrat. Densitatea aerului este de aproximativ 1,2 kg / m 3, adică un cub cu latura de 1 m, umplut cu aer, cântărește 1,2 kg.

O coloană de aer care se ridică vertical deasupra Pământului se întinde pe câteva sute de kilometri. Aceasta înseamnă că o coloană de aer care cântărește aproximativ 250 kg apasă pe o persoană care stă drept, pe cap și umeri, zona de aproximativ 250 cm 2!

Nu am fi capabili să suportăm o asemenea greutate dacă nu i s-ar opune aceeași presiune din interiorul corpului nostru. Următoarea experiență ne va ajuta să înțelegem acest lucru. Dacă întindeți o foaie de hârtie cu ambele mâini și cineva apasă un deget pe ea dintr-o parte, atunci rezultatul va fi același - o gaură în hârtie. Dar dacă apăsați cu două degete arătător pe același loc, dar cu partide diferite, nu se va întâmpla nimic. Presiunea de ambele părți va fi aceeași. Același lucru se întâmplă și cu presiunea coloanei de aer și contrapresiunea din interiorul corpului nostru: sunt egale.



Aerul are greutate și ne apasă corpul din toate părțile.
Dar nu ne poate zdrobi, pentru că contrapresiunea corpului este egală cu cea exterioară.
Experiența simplă descrisă mai sus arată clar acest lucru:
dacă apăsați cu degetul pe o foaie de hârtie pe o parte, se va rupe;
dar dacă apăsați pe el din ambele părți, acest lucru nu se va întâmpla.

Apropo...

În viața de zi cu zi, atunci când cântărim ceva, o facem în aer și, prin urmare, îi neglijăm greutatea, deoarece greutatea aerului în aer este zero. De exemplu, dacă cântărim un balon de sticlă gol, vom considera rezultatul obținut drept greutatea balonului, neglijând faptul că acesta este umplut cu aer. Dar dacă balonul este închis ermetic și tot aerul este pompat din el, vom obține un rezultat complet diferit...


03.05.2017 14:04 1392

Cât cântărește aerul.

În ciuda faptului că nu putem vedea unele lucruri care există în natură, asta nu înseamnă deloc că ele nu există. La fel este și cu aerul - este invizibil, dar îl respirăm, îl simțim, deci este acolo.

Tot ceea ce există are propria sa greutate. Are aerul? Și dacă da, cât cântărește aerul? Să aflăm.

Când cântărim ceva (de exemplu, un măr, ținându-l de o crenguță), o facem în aer. Prin urmare, nu luăm în considerare aerul în sine, deoarece greutatea aerului în aer este zero.

De exemplu, dacă luăm o sticlă de sticlă goală și o cântărim, vom considera rezultatul obținut drept greutatea balonului, fără să ne gândim că este umplut cu aer. Cu toate acestea, dacă închidem bine sticla și pompăm tot aerul din ea, vom obține un rezultat complet diferit. Asta este.

Aerul este format dintr-o combinație de mai multe gaze: oxigen, azot și altele. Gazele sunt substanțe foarte ușoare, dar totuși au greutate, deși nu mult.

Pentru a vă asigura că aerul are greutate, cereți unui adult să vă ajute să efectuați următorul experiment simplu: Luați un băț de aproximativ 60 cm lungime și legați o frânghie în mijlocul lui.

Apoi, atașați 2 baloane umflate de aceeași dimensiune la ambele capete ale bastonului nostru. Și acum ne vom atârna structura de o frânghie legată de mijloc. Ca urmare, vom vedea că atârnă orizontal.

Dacă acum luăm un ac și străpungem unul dintre baloanele umflate cu el, aerul va ieși din el și capătul bățului de care a fost legat se va ridica. Și dacă străpungem a doua minge, atunci capetele bastonului vor fi egale și va atârna din nou pe orizontală.

Ce înseamnă? Și faptul că aerul din balonul umflat este mai dens (adică mai greu) decât cel din jurul lui. Prin urmare, atunci când mingea a fost suflată, a devenit mai ușoară.

Greutatea aerului depinde de diverși factori. De exemplu, aerul deasupra unui plan orizontal este presiunea atmosferică.

Aerul, precum și toate obiectele care ne înconjoară, sunt supuse gravitației. Acesta este cel care dă aerului greutatea sa, care este egală cu 1 kilogram pe centimetru pătrat. În acest caz, densitatea aerului este de aproximativ 1,2 kg / m3, adică un cub cu o latură de 1 m, umplut cu aer, cântărește 1,2 kg.

O coloană de aer care se ridică vertical deasupra Pământului se întinde pe câteva sute de kilometri. Asta înseamnă că drept om în picioare, pe cap și umeri (suprafața de aproximativ 250 de centimetri pătrați, o coloană de aer cântărind aproximativ 250 kg presă!

Dacă unei greutăți atât de uriașe nu i s-ar opune aceeași presiune în interiorul corpului nostru, pur și simplu nu am putea rezista și ne-ar zdrobi. Există o altă experiență interesantă care vă va ajuta să înțelegeți tot ce am spus mai sus:

Luăm o foaie de hârtie și o întindem cu ambele mâini. Apoi vom cere cuiva (de exemplu, o soră mai mică) să apese pe el cu un deget dintr-o parte. Ce s-a întâmplat? Desigur, era o gaură în hârtie.

Și acum vom face din nou același lucru, doar că acum va fi necesar să apăsăm pe același loc cu două degete arătător, dar din părți diferite. Voila! Hârtia este intactă! Vrei să știi de ce?

Doar apăsați-ne foaia de hârtie pe ambele părți a fost aceeași. Același lucru se întâmplă și cu presiunea coloanei de aer și contrapresiunea din interiorul corpului nostru: sunt egale.

Astfel, am aflat că: aerul are greutate și îl apasă pe corpul nostru din toate părțile. Cu toate acestea, nu ne poate zdrobi, deoarece contrapresiunea corpului nostru este egală cu cea externă, adică presiunea atmosferică.

Ultimul nostru experiment a arătat clar acest lucru: dacă apăsați pe o foaie de hârtie dintr-o parte, aceasta se va rupe. Dar dacă o faci de ambele părți, acest lucru nu se va întâmpla.


Fizica la fiecare pas Perelman Yakov Isidorovici

Cât cântărește aerul din cameră?

Puteți spune cel puțin aproximativ ce fel de încărcare este aerul pe care îl conține camera dvs.? Câteva grame sau câteva kilograme? Ești în stare să ridici o astfel de încărcătură cu un deget sau abia ai ține-o pe umeri?

Acum, poate, nu mai există oameni care să creadă, așa cum credeau anticii, că aerul nu cântărește deloc. Dar nici acum mulți nu pot spune cât cântărește un anumit volum de aer.

Amintiți-vă, așadar, că un litru de cană de aer cu densitatea pe care o are lângă suprafața pământului în condiții normale. temperatura camerei, cântărește aproximativ 1,2 g. Întrucât un metru cub conține 1 mie de litri, un metru cub de aer cântărește de o mie de ori mai mult decât 1,2 g și anume 1,2 kg. Acum este ușor să răspunzi la întrebarea pusă mai devreme. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să știi cât de mult metri cubiîn camera ta și apoi se va determina greutatea aerului conținut în ea.

Lăsați camera să aibă o suprafață de 10 m 2 și o înălțime de 4 m. Într-o astfel de cameră există 40 de metri cubi de aer, care cântărește, prin urmare, de patruzeci de ori 1,2 kg. Aceasta va fi de 48 kg.

Deci, chiar și într-o încăpere atât de mică, aerul cântărește puțin mai puțin decât tine. Nu ți-ar fi ușor să porți o astfel de încărcătură pe umeri. Iar aerul unei încăperi de două ori mai mare, încărcat pe spate, ar putea să te zdrobească.

Acest text este o piesă introductivă. Din cartea Cea mai nouă carte a faptelor. Volumul 3 [Fizica, chimie si tehnologie. Istorie și arheologie. Diverse] autor Kondrașov Anatoli Pavlovici

Din cartea Istoria lumânării autorul Faraday Michael

Din cartea Cinci probleme nerezolvate ale științei autorul Wiggins Arthur

Din cartea Fizica la fiecare pas autor Perelman Yakov Isidorovici

Din cartea Mișcarea. Căldură autor Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Din cartea lui Nikola Tesla. PRELEGII. ARTICOLE. de Tesla Nikola

Din cartea Cum să înțelegeți legile complexe ale fizicii. 100 de experiențe simple și distractive pentru copii și părinții lor autor Dmitriev Alexandru Stanislavovici

Din cartea lui Marie Curie. Radioactivitatea și elementele [secretul cel mai bine păstrat al materiei] autor Paez Adela Munoz

Din cartea autorului

PRELEGERE II LUMANARE. LUMINAREA FLACĂRII. AERUL ESTE NECESAR PENTRU ARDER. FORMAREA APEI În ultima prelegere, am analizat proprietățile generale și locația părții lichide a lumânării, precum și modul în care acest lichid ajunge acolo unde are loc arderea. Te-ai asigurat că atunci când lumânarea

Din cartea autorului

Aer produs local Deoarece planetele interioare - Mercur, Venus, Pământul și Marte - sunt situate aproape de Soare (Fig. 5.2), este destul de rezonabil să presupunem că sunt compuse din aceleași materii prime. Asta este adevărat. Orez. 5.2. Orbitele planetelor din sistemul solar Vizualizați la scară

Din cartea autorului

Cât aer inhalați? De asemenea, este interesant să calculăm cât cântărește aerul pe care îl inspirăm și expirăm pe parcursul unei zile. La fiecare respirație, o persoană introduce aproximativ o jumătate de litru de aer în plămâni. Facem într-un minut, în medie, 18 respirații. Deci pentru unul

Din cartea autorului

Cât cântărește tot aerul de pe Pământ? Experimentele descrise acum arată că o coloană de apă de 10 metri înălțime cântărește la fel de mult ca o coloană de aer de la Pământ până la limita superioară a atmosferei - de aceea se echilibrează reciproc. Este ușor de calculat, așadar, cât

Din cartea autorului

Aburi de fier și aer solid Nu este o combinație ciudată de cuvinte? Cu toate acestea, acest lucru nu este deloc o prostie: atât vaporii de fier, cât și aerul solid există în natură, dar nu în condiții obișnuite. în cauză? Starea materiei este determinată de doi

Din cartea autorului

PRIMA ÎNCERCARE DE A OBȚINE UN MOTOR AUTO-ACTIV - UN OSCILATOR MECANIC - DEWAR ȘI LINDE DE LUCRU - AER LICHID

Din cartea autorului

51 Fulger îmblânzit chiar în cameră - și în siguranță! Pentru experiență avem nevoie de: două baloane. Toată lumea a văzut fulgere.O descărcare electrică teribilă lovește direct din nor, arzând tot ceea ce lovește. Vederea este atât înfricoșătoare, cât și atrăgătoare. Fulgerul este periculos, omoară toate ființele vii.

Din cartea autorului

CÂȚI? Chiar înainte de a începe să studieze razele de uraniu, Maria decisese deja că imprimările pe filme fotografice sunt o metodă inexactă de analiză și dorea să măsoare intensitatea razelor și să compare cantitatea de radiație emisă de diferite substanțe. Ea știa: Becquerel

DensitateȘi volum specific aer umed sunt variabile care depind de temperatura si aer. Aceste valori trebuie cunoscute la selectarea ventilatoarelor pentru, la rezolvarea problemelor legate de deplasarea unui agent de uscare prin canalele de aer, la determinarea puterii motoarelor electrice a ventilatoarelor.

Aceasta este masa (greutatea) a 1 metru cub dintr-un amestec de aer și vapori de apă la o anumită temperatură și umiditate relativă. Volumul specific este volumul de aer și vapori de apă per 1 kg de aer uscat.

Conținut de umiditate și căldură

Se numește masa în grame pe unitatea de masă (1 kg) de aer uscat în volumul lor total conținutul de umiditate al aerului. Se obtine impartind densitatea vaporilor de apa continuti in aer, exprimata in grame, la densitatea aerului uscat in kilograme.

Pentru a determina consumul de căldură pentru umiditate, trebuie să cunoașteți valoarea conținutul de căldură al aerului umed. Această valoare este înțeleasă ca fiind conținută în amestecul de aer și vapori de apă. Este numeric egal cu suma:

  • conținutul de căldură al părții uscate a aerului încălzit la temperatura procesului de uscare
  • conținutul de căldură al vaporilor de apă în aer la 0°С
  • conținutul de căldură al acestui abur, încălzit la temperatura procesului de uscare
    • Conținutul de căldură al aerului umed exprimat în kilocalorii la 1 kg de aer uscat sau în jouli. Kilocalorie este unitatea tehnică de căldură folosită pentru căldură 1 kg de apă la 1°C (la o temperatură de 14,5 până la 15,5°C). În sistemul SI

     

    Ar putea fi util să citiți: