Koliko tehta zrak v prostoru? Gostota in specifična prostornina vlažnega zraka Določanje teže zraka pri danih pogojih.

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 spet storili isto, le da bo treba na isto mesto pritisniti z dvema kazalcema, vendar z različne stranke. 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.

KAKŠNA JE GOSTOTA ZRAKA PRI 150 STOPINJ C (temperatura v Celziju), kakšna je v različnih enotah kg/m3, g/cm3, g/ml, lb/m3. referenca TABELA 1.

Kakšna je gostota zraka pri 150 stopinjah Celzija v kg/m3, g/cm3, g/ml, lb/m3 . Ne pozabite, da je takšna fizikalna količina, značilnost zraka, kot njegova gostota v kg / m3 (masa prostorninske enote atmosferskega plina, kjer je 1 m3, 1 kubični meter, 1 kubični meter, 1 kubični centimeter, 1 cm3 , 1 mililiter, 1 ml ali 1 lb) je odvisno od več parametrov. Med parametri, ki opisujejo pogoje za določanje gostote zraka (specifične teže zračnega plina), menim, da so najpomembnejši in jih je treba upoštevati naslednje:

1. Temperatura zrak plin.
2. Pritisk pri kateri je bila izmerjena gostota zračnega plina.
3. Vlažnost zračni plin ali odstotek vode v njem.

Če se kateri koli od teh pogojev spremeni, se bo vrednost gostote zraka v kg / m3 (in s tem prostorninsko težo, specifično težo, prostorninsko maso) spremenila v določenih mejah. Tudi če ostala dva parametra ostaneta stabilna (ne spreminjajte se). Naj podrobneje pojasnim, za naš primer, ko želimo vedeti kakšna je gostota zraka pri 150 stopinjah Celzija(v gramih ali kilogramih). Torej, temperaturo zračnega plina nastavite in izberete sami v zahtevi. Torej, da bi pravilno opisali, koliko gostote v kg / m3, g / cm3, g / ml, lb / m3 potrebujemo, ali navedite drugi pogoj - tlak, pri katerem se meri. Ali sestavite graf (tabelo), ki bo odražal spremembo gostote (specifična teža kg / m3, volumetrična masa kg / m3, prostorninska teža kg / m3) zraka glede na tlak, ustvarjen med poskusom.

Če vas zanima drugi primer gostota zraka pri T = 150 stopinj C, potem mi oprostite, ampak nimam želje kopirati tabelarnih podatkov, ogromen poseben priročnik za gostoto zraka pri različnih tlakih. Za tako ogromno delo se še ne morem odločiti in ne vidim potrebe po tem. Glej referenčno knjigo. Informacije o ozkem profilu ali redke posebne podatke, vrednosti gostote, je treba iskati v primarnih virih. Tako pametnejši.

Bolj realistično in verjetno bolj praktično z našega vidika je navesti kakšna je gostota zraka pri 150 stopinjah Celzija, za situacijo, kjer je tlak podan s konstanto in je atmosferski tlak(v normalnih pogojih - najbolj priljubljeno vprašanje). Mimogrede, se spomnite, kakšen je normalni atmosferski tlak? Čemu je enako? Naj vas spomnim, da je normalni atmosferski tlak enak 760 mm živega srebra ali 101325 Pa (101 kPa), načeloma so to normalni pogoji, prilagojeni temperaturi. kar pomeni, kolikšna je gostota zraka v kg/m3 pri določeni temperaturi zrak plin boste videli, našli, se naučili v tabeli 1.

Vendar je treba povedati, da so vrednosti, navedene v tabeli vrednosti gostote zraka pri 150 stopinjah v kg/m3, g/cm3, g/ml, ne bo veljalo za noben atmosferski, ampak samo za suhi plin. Takoj ko spremenimo začetne pogoje in spremenimo vlažnost zračnega plina, bo takoj drugačna fizične lastnosti. In njegova gostota (teža 1 kubičnega metra zraka v kilogramih) pri dano temperaturo v stopinjah C (Celzija) (kg/m3) se bo razlikovala tudi od gostote suhega plina.

Referenčna tabela 1. Kolikšna je GOSTOTA ZRAKA PRI 150 STOPINJ CELZIJA (C). KOLIKO TEHTA 1 KOCKA ATMOSFERskega PLINA(masa 1 m3 v kilogramih, teža 1 kubičnega metra v kg, teža 1 kubičnega metra plina v g). Gostota in specifični volumen vlažnega zraka 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

OPREDELITEV

atmosferski zrak je mešanica številnih plinov. Zrak ima kompleksno sestavo. Njegove glavne komponente lahko razdelimo v tri skupine: konstantne, spremenljive in naključne. Prvi vključujejo kisik (vsebnost kisika v zraku je približno 21 vol. %), dušik (okoli 86 %) in tako imenovane inertne pline (okoli 1 %).

Vsebina sestavnih delov praktično neodvisno od tega, kje globus vzet je bil vzorec suhega zraka. Druga skupina vključuje ogljikov dioksid (0,02 - 0,04%) in vodno paro (do 3%). Vsebnost naključnih komponent je odvisna od lokalnih razmer: v bližini metalurških obratov se v zrak pogosto primešajo opazne količine žveplovega dioksida, na mestih razpadanja organskih ostankov, amoniak itd. Poleg raznih plinov vsebuje zrak vedno več ali manj prahu.

Gostota zraka je vrednost, ki je enaka masi plina v zemeljski atmosferi, deljeni z enoto prostornine. Odvisno je od tlaka, temperature in vlažnosti. Obstaja standardna vrednost gostote zraka - 1,225 kg / m 3, kar ustreza gostoti suhega zraka pri temperaturi 15 o C in tlaku 101330 Pa.

Če iz izkušenj poznamo maso litra zraka pri normalnih pogojih (1,293 g), lahko izračunamo molekulsko maso, ki bi jo imel zrak, če bi bil posamezen plin. Ker gram-molekula katerega koli plina v normalnih pogojih zavzema prostornino 22,4 litra, je povprečna molekulska masa zraka

22,4 × 1,293 = 29.

To številko - 29 - si je treba zapomniti: če jo poznamo, je enostavno izračunati gostoto katerega koli plina glede na zrak.

Gostota tekočega zraka

Z zadostnim hlajenjem zrak postane tekoč. Tekoči zrak se lahko dolgo časa hrani v posodah z dvojnimi stenami, iz prostora med katerimi se črpa zrak, da se zmanjša prenos toplote. Podobne posode se uporabljajo na primer v termozah.

Pri normalnih pogojih prosto izhlapeva tekoči zrak, ki ima temperaturo približno (-190 o C). Njegova sestava je nestabilna, saj dušik lažje izhlapi kot kisik. Ko se dušik odstrani, se barva tekočega zraka spremeni iz modrikaste v bledo modro (barva tekočega kisika).

V tekočem zraku etilni alkohol, dietileter in mnogi plini zlahka preidejo v trdno stanje. Če na primer ogljikov dioksid prehaja skozi tekoči zrak, se ta spremeni v bele kosmiče, podobne v videz na sneg. Živo srebro, potopljeno v tekoči zrak, postane trdno in voljno.

Mnoge snovi, ohlajene s tekočim zrakom, močno spremenijo svoje lastnosti. Tako luknja in kositer postaneta tako krhka, da se zlahka spremenita v prah, svinčeni zvon jasno zazveni, zmrznjena gumijasta krogla pa se razbije, če ji pade na tla.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

PRIMER 2

telovadba	Ugotovite, kolikokrat je vodikov sulfid H 2 S težji od zraka.
rešitev	Razmerje med maso določenega plina in maso drugega plina, vzetega v isti prostornini, pri isti temperaturi in enakem tlaku, se imenuje relativna gostota prvega plina nad drugim. Ta vrednost kaže, kolikokrat je prvi plin težji ali lažji od drugega plina. Relativna molekulska masa zraka je enaka 29 (ob upoštevanju vsebnosti dušika, kisika in drugih plinov v zraku). Treba je opozoriti, da se koncept "relativne molekulske mase zraka" uporablja pogojno, saj je zrak mešanica plinov. D zrak (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (zrak); D zrak (H 2 S) = 34/29 = 1,17. M r (H 2 S) = 2 × A r (H) + A r (S) = 2 × 1 + 32 = 2 + 32 = 34.
Odgovori	Vodikov sulfid H 2 S je 1,17-krat težji od zraka.