Fizikalne lastnosti zraka: gostota, viskoznost, specifična toplotna kapaciteta. Koliko tehta zrak Spreminjanje gostote zraka z višino

Mnogi bodo morda presenečeni nad dejstvom, da ima zrak določeno težo, ki ni enaka nič. Natančne vrednosti te teže ni tako lahko določiti, saj nanjo močno vplivajo dejavniki, kot je npr kemična sestava, vlažnost, temperatura in tlak. Podrobneje razmislimo o tem, koliko tehta zrak.

Kaj je zrak

Preden odgovorite na vprašanje, koliko zraka tehta, je treba razumeti, kaj je ta snov. Zrak je plinska ovojnica, ki obstaja okoli našega planeta in je homogena mešanica različnih plinov. Zrak vsebuje naslednje pline:

• dušik (78,08%);
• kisik (20,94%);
• argon (0,93%);
• vodna para (0,40%);
• ogljikov dioksid (0,035%).

Poleg zgoraj naštetih plinov še neon (0,0018%), helij (0,0005%), metan (0,00017%), kripton (0,00014%), vodik (0,00005%), amoniak (0,0003%).

Zanimivo je, da lahko te komponente ločimo tako, da zrak kondenziramo, torej ga spremenimo v tekoče stanje z zvišanjem tlaka in zniževanjem temperature. Ker ima vsaka komponenta zraka svojo temperaturo kondenzacije, je na ta način možno izolirati vse komponente od zraka, kar se v praksi uporablja.

Teža zraka in dejavniki, ki nanjo vplivajo

Kaj vam preprečuje, da bi natančno odgovorili na vprašanje, koliko tehta kubični meter zraka? Seveda na to težo lahko močno vpliva vrsta dejavnikov.

Prvič, to je kemična sestava. Zgoraj so navedeni podatki za sestavo čistega zraka, vendar je trenutno ta zrak na mnogih mestih na planetu močno onesnažen, oziroma bo njegova sestava drugačna. Tako v bližini velikih mest zrak vsebuje več ogljikovega dioksida, amoniaka, metana kot zrak na podeželju.

Drugič, vlažnost, to je količina vodne pare, ki jo vsebuje ozračje. Bolj ko je zrak vlažen, manj tehta, če so druge stvari enake.

Tretjič, temperatura. To je eden od pomembni dejavniki, manjša kot je njegova vrednost, večja je gostota zraka in s tem večja njegova teža.

Četrtič, Atmosferski tlak, ki neposredno odraža število molekul zraka v določenem volumnu, to je njegovo težo.

Da bi razumeli, kako kombinacija teh dejavnikov vpliva na težo zraka, vzemimo preprost primer: masa enega metra suhega kubičnega zraka pri temperaturi 25 ° C, ki se nahaja blizu površine zemlje, je 1,205 kg, če upoštevamo enako količino zraka blizu morske površine pri temperaturi 0 ° C, potem bo njegova masa že enaka 1,293 kg, to je, da se bo povečala za 7,3%.

Spreminjanje gostote zraka z višino

Z naraščanjem nadmorske višine se zračni tlak zmanjšuje, njegova gostota in teža pa se zmanjšujeta. atmosferski zrak pri tlakih, ki jih opazimo na Zemlji, ga lahko v prvem približku obravnavamo kot idealen plin. To pomeni, da sta zračni tlak in gostota matematično povezana med seboj prek enačbe stanja idealnega plina: P = ρ*R*T/M, kjer je P tlak, ρ gostota, T temperatura v kelvinih, M molarna masa zraka, R je univerzalna plinska konstanta.

Iz zgornje formule lahko dobite formulo za odvisnost gostote zraka od višine, glede na to, da se tlak spreminja po zakonu P \u003d P 0 + ρ * g * h, kjer je P 0 tlak na zemeljski površini , g je pospešek prosti pad, h - višina. Če zamenjamo to formulo za tlak v prejšnji izraz in izrazimo gostoto, dobimo: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). S tem izrazom lahko določite gostoto zraka na kateri koli višini. V skladu s tem je teža zraka (pravilneje masa) določena s formulo m(h) = ρ(h)*V, kjer je V dana prostornina.

V izrazu za odvisnost gostote od višine lahko opazimo, da sta od višine odvisna tudi temperatura in pospešek prostega pada. Zadnjo odvisnost lahko zanemarimo, če govorimo o višinah največ 1–2 km. Kar zadeva temperaturo, je njena odvisnost od nadmorske višine dobro opisana z naslednjim empiričnim izrazom: T(h) = T 0 -0,65*h, kjer je T 0 temperatura zraka blizu zemeljske površine.

Da ne bomo nenehno računali gostote za vsako nadmorsko višino, spodaj predstavljamo tabelo odvisnosti glavnih značilnosti zraka od nadmorske višine (do 10 km).

Kateri zrak je najtežji

Če upoštevate glavne dejavnike, ki določajo odgovor na vprašanje, koliko zraka tehta, lahko razumete, kateri zrak bo najtežji. Skratka, hladen zrak vedno tehta več kot topel zrak, saj je gostota slednjega manjša, suh zrak pa tehta več kot vlažen zrak. Zadnja izjava je lahko razumljiva, saj je 29 g / mol, molska masa molekule vode pa je 18 g / mol, to je 1,6-krat manj.

Določanje teže zraka pri danih pogojih

Zdaj pa rešimo konkreten problem. Odgovorimo na vprašanje, koliko tehta zrak, ki zavzema prostornino 150 litrov, pri temperaturi 288 K. Upoštevajte, da je 1 liter tisočinka kubičnega metra, to je 1 liter = 0,001 m 3. Kar zadeva temperaturo 288 K, ustreza 15 ° C, kar je značilno za številna območja našega planeta. Naslednji korak je določitev gostote zraka. To lahko storite na dva načina:

1. Izračunajte z uporabo zgornje formule za nadmorsko višino 0 metrov. V tem primeru dobimo vrednost ρ \u003d 1,227 kg / m 3
2. Poglejte zgornjo tabelo, ki je zgrajena na podlagi T 0 \u003d 288,15 K. Tabela vsebuje vrednost ρ \u003d 1,225 kg / m 3.

Tako smo dobili dve števili, ki se med seboj dobro ujemata. Majhna razlika je posledica napake 0,15 K pri določanju temperature, pa tudi dejstva, da zrak še vedno ni idealen, ampak pravi plin. Zato za nadaljnje izračune vzamemo povprečje dveh dobljenih vrednosti, to je ρ = 1,226 kg / m 3.

Zdaj z uporabo formule za razmerje med maso, gostoto in prostornino dobimo: m \u003d ρ * V \u003d 1,226 kg / m 3 * 0,150 m 3 \u003d 0,1839 kg ali 183,9 grama.

Odgovorite lahko tudi, koliko tehta liter zraka pod danimi pogoji: m \u003d 1,226 kg / m 3 * 0,001 m 3 \u003d 0,001226 kg ali približno 1,2 grama.

Zakaj ne čutimo zraka, ki pritiska na nas

Koliko tehta 1 m3 zraka? Nekaj ​​več kot 1 kilogram. Celotna atmosferska miza našega planeta pritiska na človeka s svojo težo 200 kg! To je dovolj velika masa zraka, ki bi lahko človeku povzročila veliko težav. Zakaj tega ne čutimo? To je posledica dveh razlogov: prvič, v človeku samem obstaja tudi notranji pritisk, ki nasprotuje zunanjemu atmosferskemu tlaku, in drugič, zrak, ki je plin, pritiska v vseh smereh enako, to pomeni, da se pritiski v vseh smereh uravnotežijo drugo.

Čeprav zraka okoli sebe ne čutimo, zrak ni nič. Zrak je mešanica plinov: dušik, kisik in drugi. In plini so tako kot druge snovi sestavljeni iz molekul in imajo zato težo, čeprav majhno.

Izkušnje lahko dokazujejo, da ima zrak težo. V sredini šestdeset centimetrov dolge palice bomo utrdili vrv, na oba konca katere bomo privezali dve enaki vrvi. baloni. Palico obesimo za vrvico in glejmo, da visi vodoravno. Če zdaj z iglo prebodete enega od napihnjenih balonov, bo iz njega prišel zrak, konec palice, na katero je bil privezan, pa se bo dvignil. Če preluknjate drugo kroglico, bo palica ponovno zavzela vodoravni položaj.

To je zato, ker je zrak v napihnjenem balonu gostejši, kar pomeni, da težji kot tisti okoli njega.

Koliko zraka tehta, je odvisno od tega, kdaj in kje se stehta. Teža zraka nad vodoravno ravnino je atmosferski tlak. Tako kot vsi predmeti okoli nas je tudi zrak podvržen gravitaciji. To je tisto, kar daje zraku težo, ki je enaka 1 kg na kvadratni centimeter. Gostota zraka je približno 1,2 kg / m 3, kar pomeni, da kocka s stranico 1 m, napolnjena z zrakom, tehta 1,2 kg.

Zračni steber, ki se navpično dviga nad Zemljo, se razteza nekaj sto kilometrov. To pomeni, da stolpec zraka, ki tehta približno 250 kg, pritisne na človeka, ki stoji naravnost, na glavo in ramena, katerega površina je približno 250 cm 2!

Takšne teže ne bi zdržali, če ji ne bi nasprotoval enak pritisk v našem telesu. To nam bo pomagala razumeti naslednja izkušnja. Če z obema rokama raztegnete list papirja in nekdo nanj pritisne s prstom z ene strani, bo rezultat enak - luknja v papirju. Če pa z dvema kazalcema pritisnete na isto mesto, vendar s različne stranke, nič se ne bo zgodilo. Pritisk na obeh straneh bo enak. Enako se zgodi s tlakom zračnega stebra in protitlakom v našem telesu: enaka sta.

Zrak ima težo in pritiska na naše telo z vseh strani.
Ne more pa nas zdrobiti, ker je protitlak telesa enak zunanjemu.
Preprosta izkušnja, prikazana zgoraj, to pojasnjuje:
če pritisnete s prstom na list papirja na eni strani, se bo strgal;
če pa pritisnete nanj z obeh strani, se to ne bo zgodilo.

Mimogrede...

V vsakdanjem življenju, ko nekaj tehtamo, to počnemo v zraku in zato zanemarimo njegovo težo, saj je teža zraka v zraku enaka nič. Na primer, če stehtamo prazno bučko, bomo dobljeni rezultat upoštevali kot težo bučke, pri čemer zanemarimo dejstvo, da je napolnjena z zrakom. Če pa bučko hermetično zapremo in iz nje izčrpamo ves zrak, bomo dobili povsem drugačen rezultat ...

03.05.2017 14:04 1392

Koliko tehta zrak.

Kljub temu, da nekaterih stvari, ki obstajajo v naravi, ne moremo videti, to sploh ne pomeni, da ne obstajajo. Enako je z zrakom – je neviden, a ga dihamo, čutimo, torej je tam.

Vse, kar obstaja, ima svojo težo. Ga ima zrak? In če je tako, koliko tehta zrak? Pa ugotovimo.

Ko nekaj tehtamo (na primer jabolko, ki ga držimo za vejico), to počnemo v zraku. Zato zraka samega ne upoštevamo, saj je teža zraka v zraku nič.

Na primer, če vzamemo prazno steklenico in jo stehtamo, bomo dobljeni rezultat upoštevali kot težo bučke, ne da bi pomislili, da je napolnjena z zrakom. Če pa steklenico dobro zapremo in iz nje izčrpamo ves zrak, dobimo povsem drugačen rezultat. To je vse.

Zrak je sestavljen iz kombinacije več plinov: kisika, dušika in drugih. Plini so zelo lahke snovi, vendar imajo še vedno težo, čeprav ne veliko.

Da bi se prepričali, ali ima zrak težo, prosite odraslega, da vam pomaga izvesti naslednji preprost poskus: vzemite približno 60 cm dolgo palico in na njeno sredino privežite vrv.

Nato na oba konca naše palice pritrdimo 2 napihnjena balona enake velikosti. In zdaj bomo našo strukturo obesili na vrv, privezano na njeno sredino. Posledično bomo videli, da visi vodoravno.

Če zdaj vzamemo iglo in z njo prebodemo enega od napihnjenih balonov, bo iz nje prišel zrak, konec palice, na katero je bila privezana, pa se bo dvignil. In če prebodemo drugo kroglico, bodo konci palice enaki in bo spet visela vodoravno.

Kaj to pomeni? In dejstvo, da je zrak v napihnjenem balonu gostejši (torej težji) od tistega, ki je okoli njega. Zato je žoga, ko jo je odpihnilo, postala lažja.

Teža zraka je odvisna od različnih dejavnikov. Na primer, zrak nad vodoravno ravnino je atmosferski tlak.

Zrak, kot tudi vsi predmeti, ki nas obdajajo, je podvržen gravitaciji. Prav to daje zraku težo, ki je enaka 1 kilogramu na kvadratni centimeter. V tem primeru je gostota zraka približno 1,2 kg / m3, kar pomeni, da kocka s stranico 1 m, napolnjena z zrakom, tehta 1,2 kg.

Zračni steber, ki se navpično dviga nad Zemljo, se razteza nekaj sto kilometrov. To pomeni naravnost stoječi človek, na glavo in ramena (površina, ki je približno 250 kvadratnih centimetrov, pritisne stolpec zraka, ki tehta približno 250 kg!

Če tako ogromni teži ne bi nasprotoval enak pritisk v našem telesu, je enostavno ne bi zdržali in bi nas zdrobilo. Obstaja še ena zanimiva izkušnja, ki vam bo pomagala razumeti vse, kar smo povedali zgoraj:

Vzamemo list papirja in ga raztegnemo z obema rokama. Nato bomo nekoga (na primer mlajšo sestro) prosili, da nanj pritisne s prstom z ene strani. Kaj se je zgodilo? Seveda je bila v papirju luknja.

In zdaj bomo ponovili isto stvar, le da bo treba na isto mesto pritisniti z dvema kazalcema, vendar z različnih strani. Voila! Papir je nedotaknjen! Ali želite vedeti zakaj?

Samo pritisk na nas list papirja na obeh straneh je bil enak. Enako se zgodi s tlakom zračnega stebra in protitlakom v našem telesu: enaka sta.

Tako smo ugotovili: zrak ima težo in jo pritiska na naše telo z vseh strani. Ne more pa nas zdrobiti, saj je protitlak našega telesa enak zunanjemu, to je atmosferskemu tlaku.

Naš zadnji poskus je to jasno pokazal: če pritisnete na list papirja z ene strani, se bo strgal. Če pa to storite na obeh straneh, se to ne bo zgodilo.

Fizika na vsakem koraku Perelman Yakov Isidorovich

Koliko tehta zrak v prostoru?

Ali lahko vsaj približno poveste, kakšna je obremenitev zraka v vašem prostoru? Nekaj ​​gramov ali nekaj kilogramov? Ste sposobni dvigniti takšno breme z enim prstom ali bi ga komaj obdržali na ramenih?

Zdaj morda ni več ljudi, ki bi mislili, kot so verjeli stari, da zrak nič ne tehta. Toda tudi zdaj mnogi ne morejo reči, koliko tehta določena količina zraka.

Ne pozabite torej, da je litrski vrček zraka z gostoto, ki jo ima blizu zemeljske površine pod normalno sobna temperatura, tehta približno 1,2 g. Ker kubični meter vsebuje 1 tisoč litrov, tehta kubični meter zraka tisočkrat več kot 1,2 g, in sicer 1,2 kg. Zdaj je preprosto odgovoriti na prej zastavljeno vprašanje. Če želite to narediti, morate samo vedeti, koliko kubičnih metrov v vaši sobi, nato pa bo določena teža zraka, ki ga vsebuje.

Naj ima prostor površino 10 m 2 in višino 4 m, v takem prostoru je 40 kubičnih metrov zraka, ki tehta torej štiridesetkrat 1,2 kg. To bo 48 kg.

Torej, tudi v tako majhni sobi, zrak tehta malo manj od vas samih. Ne bi vam bilo lahko nositi takšnega bremena na svojih ramenih. In zrak dvakrat večje sobe, naložen na vaš hrbet, bi vas lahko zdrobil.

To besedilo je uvodni del. Iz knjige Najnovejša knjiga dejstev. Volume 3 [Fizika, kemija in tehnologija. Zgodovina in arheologija. Razno] avtor Kondrašov Anatolij Pavlovič

Iz knjige Zgodovina sveče avtor Faraday Michael

Iz knjige Pet nerešenih problemov znanosti avtor Wiggins Arthur

Iz knjige Fizika na vsakem koraku avtor Perelman Yakov Isidorovich

Iz knjige Gibanje. Toplota avtor Kitaygorodsky Alexander Isaakovič

Iz knjige Nikole Tesle. PREDAVANJA. ČLANKI. avtor Tesla Nikola

Iz knjige Kako razumeti kompleksne zakone fizike. 100 preprostih in zabavnih doživetij za otroke in njihove starše avtor Dmitrijev Aleksander Stanislavovič

Iz knjige Marie Curie. Radioaktivnost in elementi [Materija najbolje varovana skrivnost] avtor Paez Adela Munoz

Iz avtorjeve knjige

PREDAVANJE II SVEČA. SVETLOst PLAMENA. ZA ZGOREVANJE JE POTREBEN ZRAK. NASTANAK VODE V zadnjem predavanju smo si ogledali splošne lastnosti in lokacijo tekočega dela sveče ter kako ta tekočina pride do mesta, kjer poteka zgorevanje. Ste se prepričali, da ko sveča

Iz avtorjeve knjige

Lokalno proizveden zrak Ker se notranji planeti - Merkur, Venera, Zemlja in Mars - nahajajo blizu Sonca (slika 5.2), je povsem razumno domnevati, da so sestavljeni iz istih surovin. To je resnica. riž. 5.2. Orbite planetov v sončnem sistemu Poglej v merilu

Iz avtorjeve knjige

Koliko zraka vdihnete? Zanimiv je tudi izračun, koliko tehta zrak, ki ga v enem dnevu vdihnemo in izdihnemo. Z vsakim vdihom človek v pljuča vnese približno pol litra zraka. V minuti naredimo v povprečju 18 vdihov. Torej za eno

Iz avtorjeve knjige

Koliko tehta ves zrak na Zemlji? Zdaj opisani poskusi kažejo, da 10 metrov visok vodni stolpec tehta toliko kot stolpec zraka od Zemlje do zgornje meje atmosfere – zato se uravnotežita. Zato je enostavno izračunati, koliko

Iz avtorjeve knjige

Železna para in trden zrak Ali ni čudna kombinacija besed? Vendar to sploh ni neumnost: tako železova para kot trdni zrak obstajata v naravi, vendar ne v običajnih pogojih. pod vprašajem? Agregatno stanje določata dva

Iz avtorjeve knjige

PRVI POSKUS PRIDOBITVE SAMOAKTIVNEGA MOTORJA - MEHANSKI OSCILATOR - DELUJOČI DEWAR IN LINDE - TEKOČI ZRAK

Iz avtorjeve knjige

51 Ukročena strela kar v sobi - in na varnem! Za izkušnjo potrebujemo: dva balona. Vsi so videli strelo. Strašna električna razelektritev udari neposredno iz oblaka in sežge vse, kar zadene. Prizor je hkrati strašljiv in privlačen. Strela je nevarna, ubije vse živo.

Iz avtorjeve knjige

KOLIKO? Še preden je začela preučevati uranove žarke, se je Maria že odločila, da so odtisi na fotografskih filmih nenatančna metoda analize, zato je želela izmeriti intenziteto žarkov in primerjati količino sevanja, ki ga oddajajo različne snovi. Vedela je: Becquerel

Gostota in specifični volumen vlažen zrak so spremenljivke, ki so odvisne od temperature in zraka. Te vrednosti je treba poznati pri izbiri ventilatorjev, pri reševanju problemov, povezanih s premikanjem sušilnega sredstva skozi zračne kanale, pri določanju moči elektromotorjev ventilatorjev.

To je masa (teža) 1 kubičnega metra mešanice zraka in vodne pare pri določeni temperaturi in relativna vlažnost. Specifična prostornina je prostornina zraka in vodne pare na 1 kg suhega zraka.

Vsebnost vlage in toplote

Masa v gramih na enoto mase (1 kg) suhega zraka v njihovi skupni prostornini se imenuje vsebnost vlage v zraku. Dobimo ga tako, da gostoto vodne pare v zraku, izraženo v gramih, delimo z gostoto suhega zraka v kilogramih.

Če želite določiti porabo toplote za vlago, morate poznati vrednost toplotna vsebnost vlažnega zraka. Ta vrednost se razume kot vsebovana v zmesi zraka in vodne pare. Številčno je enaka vsoti:

toplotna vsebnost suhega dela zraka, segretega na temperaturo procesa sušenja

toplotna vsebnost vodne pare v zraku pri 0°С

toplotna vsebnost te pare, segrete na temperaturo postopka sušenja

Vsebnost toplote vlažnega zraka izraženo v kilokalorijah na 1 kg suhega zraka ali v joulih. Kilokalorija je tehnična enota toplote, ki se uporablja toplota 1 kg vode na 1°C (pri temperaturi od 14,5 do 15,5°C). V sistemu SI

 

Morda bi bilo koristno prebrati:

• zdravljenje v tujini. Ne bojte se. Zdravljenje v tujini - glavne smeri zdravstvenega turizma. Zdravljenje v tujini, kjer je bolje;
• Imam vprašanje: kako se znebiti stresa;
• Glavne tragedije v življenju Romine Power Albano Carrisi otroci, kaj počnejo;
• Kaj storiti, če otrok noče biti prijatelja v vrtcu;
• Koriander - koristne lastnosti in uporaba Eterično olje koriandra v kozmetologiji;
• Klasična vinaigrette s kislim zeljem - korak za korakom recept s fotografijo;
• V zdravem telesu zdrav duh?;
• Postopek odpusta upokojenca: obstoječi razlogi in omejitve ter kako lahko zaščitite svoje pravice?;