Колко тежи въздухът, който заема обем от 1 m3? Какво е плътност на въздуха и на какво е равна при нормални условия? Определяне на теглото на въздуха при дадени условия

Мнозина може да се изненадат от факта, че въздухът има определено ненулево тегло. Точна стойностТова тегло не е толкова лесно за определяне, тъй като се влияе силно от фактори като химичен състав, влажност, температура и налягане. Нека разгледаме по-подробно въпроса колко тежи въздухът.

Какво е въздух

Преди да отговорите на въпроса колко тежи въздухът, е необходимо да разберете какво е това вещество. Въздухът е газова обвивка, която съществува около нашата планета и представлява хомогенна смес от различни газове. Въздухът съдържа следните газове:

  • азот (78,08%);
  • кислород (20,94%);
  • аргон (0,93%);
  • водна пара (0,40%);
  • въглероден диоксид (0,035%).

В допълнение към изброените по-горе газове във въздуха в минимални количества присъстват и неон (0,0018%), хелий (0,0005%), метан (0,00017%), криптон (0,00014%), водород (0,00005%), амоняк ( 0,0003%).

Интересно е да се отбележи, че тези компоненти могат да бъдат разделени чрез кондензиране на въздуха, тоест превръщането му в течно състояние чрез повишаване на налягането и намаляване на температурата. Тъй като всеки компонент на въздуха има своя собствена температура на кондензация, по този начин е възможно да се изолират всички компоненти от въздуха, което се използва на практика.

Въздушно тегло и фактори, които го влияят

Какво ви пречи да отговорите точно на въпроса колко тежи един кубичен метър въздух? Разбира се, има редица фактори, които могат значително да повлияят на това тегло.

Първо, това е химическият състав. Горните данни са за състава на чистия въздух, но в момента този въздух на много места на планетата е силно замърсен и съответно съставът му ще бъде различен. Да, близо големи градовевъздухът съдържа повече въглероден диоксид, амоняк и метан, отколкото въздухът в селските райони.

Второ, влажността, тоест количеството водни пари, съдържащи се в атмосферата. Колкото по-влажен е въздухът, толкова по-малко тежи при равни други условия.

Трето, температура. Това е един от важните фактори; колкото по-ниска е стойността му, толкова по-висока е плътността на въздуха и съответно по-голямо е теглото му.

четвърто, Атмосферно налягане, което пряко отразява броя на въздушните молекули в определен обем, тоест неговото тегло.

За да разберем как комбинацията от тези фактори влияе върху теглото на въздуха, нека дадем прост пример: масата на един метър кубичен сух въздух при температура 25 ° C, разположен близо до повърхността на земята, е 1,205 kg, ако разглеждаме подобен обем въздух близо до повърхността на морето при температура 0 ° C, тогава неговата маса вече ще бъде равна на 1,293 kg, тоест ще се увеличи със 7,3%.

Промяна на плътността на въздуха с надморска височина

С увеличаването на надморската височина налягането на въздуха пада и неговата плътност и тегло съответно намаляват. Атмосферният въздух при налягането, наблюдавано на Земята, може, в първо приближение, да се счита за идеален газ. Това означава, че налягането и плътността на въздуха са математически свързани помежду си чрез уравнението на състоянието на идеален газ: P = ρ*R*T/M, където P е налягане, ρ е плътност, T е температура в келвини, M е моларна маса на въздуха, R е универсалната газова константа.

От горната формула можете да получите формула за зависимостта на плътността на въздуха от височината, като вземете предвид, че налягането се променя според закона P = P 0 +ρ*g*h, където P 0 е налягането на повърхността на земята, g е ускорението на гравитацията, h е височината. Замествайки тази формула за налягане в предишния израз и изразявайки плътността, получаваме: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). Използвайки този израз, можете да определите плътността на въздуха на всяка надморска височина. Съответно теглото на въздуха (по-правилно би било да се каже маса) се определя по формулата m(h) = ρ(h)*V, където V е дадения обем.

В израза за зависимостта на плътността от височината може да се отбележи, че температурата и гравитационното ускорение също зависят от височината. Последната зависимост може да се пренебрегне, ако говорим за височини не повече от 1-2 км. Що се отнася до температурата, нейната зависимост от височината е добре описана от следния емпиричен израз: T(h) = T 0 -0,65*h, където T 0 е температурата на въздуха в близост до земната повърхност.

За да не изчисляваме непрекъснато плътността за всяка надморска височина, по-долу предоставяме таблица на зависимостта на основните характеристики на въздуха от надморската височина (до 10 km).

Кой въздух е най-тежкият

Като вземете предвид основните фактори, които определят отговора на въпроса колко въздух тежи, можете да разберете кой въздух ще бъде най-тежкият. Казано накратко, студен въздухвинаги тежи повече от топлия въздух, тъй като плътността на последния е по-ниска, а сухият въздух тежи повече от влажния въздух. Последното твърдение е лесно за разбиране, тъй като е 29 g/mol, а моларната маса на водната молекула е 18 g/mol, тоест 1,6 пъти по-малко.

Определяне на теглото на въздуха при дадени условия

Сега нека решим конкретен проблем. Нека да отговорим на въпроса колко тежи въздухът, заемащ обем от 150 литра, при температура 288 K. Нека вземем предвид, че 1 литър е хилядна от кубичен метър, т.е. 1 литър = 0,001 m 3. Що се отнася до температурата от 288 K, тя съответства на 15 ° C, тоест е типична за много области на нашата планета. След това трябва да определите плътността на въздуха. Можете да направите това по два начина:

  1. Изчислете, като използвате горната формула за надморска височина от 0 метра над морското равнище. В този случай получената стойност е ρ = 1,227 kg/m 3
  2. Погледнете таблицата по-горе, която е изградена на базата на T 0 = 288,15 K. Таблицата съдържа стойността ρ = 1,225 kg/m 3.

Така имаме две числа, които се съгласуват добре едно с друго. Малката разлика се дължи на грешка от 0,15 K при определяне на температурата, а също и на факта, че въздухът все още не е идеален газ, а реален газ. Следователно за по-нататъшни изчисления ще вземем средната стойност на двете получени стойности, т.е. ρ = 1,226 kg/m 3.

Сега, като използваме формулата за връзката между маса, плътност и обем, получаваме: m = ρ*V = 1,226 kg/m 3 * 0,150 m 3 = 0,1839 kg или 183,9 грама.

Можете също така да отговорите колко тежи един литър въздух при дадени условия: m = 1,226 kg/m3 * 0,001 m3 = 0,001226 kg или приблизително 1,2 грама.

Защо не усещаме въздуха да ни притиска?

Колко тежи 1 m3 въздух? Малко повече от 1 килограм. Цялата атмосферна маса на нашата планета оказва натиск върху човек с теглото си от 200 кг! Това е доста голяма маса въздух, която може да причини много проблеми на човек. Защо не го усещаме? Това се обяснява с две причини: първо, вътре в самия човек има и вътрешно налягане, което противодейства на външното атмосферно налягане, и второ, въздухът, като газ, упражнява налягане във всички посоки еднакво, тоест наляганията във всички посоки се балансират друго.

Въздух под наляганее въздух под налягане, по-високо от атмосферното.

Сгъстеният въздух е уникален енергиен носител наред с електричеството, природен гази вода. В промишлени условия сгъстеният въздух се използва главно за задвижване на устройства и механизми с пневматично задвижване (пневматично задвижване).

В ежедневието, ежедневието ние практически не забелязваме въздуха около нас. Но през цялата човешка история хората са използвали уникални свойствавъздух. Изобретяването на платното и ковачницата, вятърната мелница и балон с горещ въздухстанаха първите стъпки в използването на въздуха като енергиен носител.

С изобретяването на компресора започва ерата на промишленото използване на сгъстен въздух. И въпросът: „Какво е въздух и какви свойства притежава? - стана далеч от празен ход.

Когато започвате да проектирате нова пневматична система или да модернизирате съществуваща, би било полезно да запомнитеза някои свойства на въздуха, термини и мерни единици.

Въздухът е смес от газове, състояща се главно от азот и кислород.

Състав на въздуха

елемент*

Обозначаване

По обем, %

По тегло, %

Кислород

Въглероден двуокис

CO2

CH 4

H2O

Средната относителна моларна маса е -28,98. 10 -3 kg/mol

* Съставът на въздуха може да варира. Обикновено в индустриалните зони въздухът съдържа

Плътността на въздуха е физична величина, която характеризира специфичното тегло на въздуха при естествени условия или масата на газа в земната атмосфера на единица обем. Стойността на плътността на въздуха е функция от височината на направените измервания, неговата влажност и температура.

Стандартната плътност на въздуха се приема за 1,29 kg/m3, което се изчислява като съотношение на неговата моларна маса (29 g/mol) към моларния обем, еднакъв за всички газове (22,413996 dm3), съответстващ на плътността на сухия въздух при 0° C (273,15°K) и налягане от 760 mmHg (101325 Pa) на морското равнище (т.е. при нормални условия).

Неотдавна информация за плътността на въздуха беше получена индиректно чрез наблюдения на полярни сияния, разпространение на радиовълни и метеори. От създаването си изкуствени спътнициПлътността на въздуха на Земята започна да се изчислява благодарение на данните, получени от тяхното спиране.

Друг метод е да се наблюдава разпространението на изкуствени облаци от натриева пара, създадени от метеорологични ракети. В Европа плътността на въздуха на земната повърхност е 1,258 kg/m3, на височина пет km - 0,735, на височина двадесет km - 0,087, на височина четиридесет km - 0,004 kg/m3.

Има два вида плътност на въздуха: маса и тегло (специфично тегло).

Плътността на теглото определя теглото на 1 m3 въздух и се изчислява по формулата γ = G/V, където γ е плътността на теглото, kgf/m3; G е теглото на въздуха, измерено в kgf; V е обемът на въздуха, измерен в m3. Реши това 1 m3 въздух при стандартни условия(барометрично налягане 760 mmHg, t=15°C) тежи 1,225 kgf, въз основа на това, плътността на теглото (специфичното тегло) на 1 m3 въздух е γ = 1,225 kgf/m3.

Трябва да се има предвид, че теглото на въздуха е променлива величинаи се променя в зависимост от различни условия, като географската ширина и силата на инерцията, която възниква, когато Земята се върти около оста си. На полюсите теглото на въздуха е с 5% по-голямо, отколкото на екватора.

Плътността на въздушната маса е масата на 1 m3 въздух, обозначена с гръцката буква ρ. Както знаете, телесното тегло е постоянна величина. За единица маса се приема масата на тежест от платинен иридид, която се намира в Международната камара за мерки и теглилки в Париж.

Плътността на въздушната маса ρ се изчислява по следната формула: ρ = m / v. Тук m е масата на въздуха, измерена в kg×s2/m; ρ е неговата масова плътност, измерена в kgf×s2/m4.

Плътността на масата и теглото на въздуха зависи от: ρ = γ / g, където g е коефициентът на гравитационно ускорение, равен на 9,8 m/s². От това следва, че масовата плътност на въздуха при стандартни условия е 0,1250 kg × s2/m4.

Когато барометричното налягане и температурата се променят, плътността на въздуха се променя. Въз основа на закона на Бойл-Мариот, колкото по-голямо е налягането, толкова по-голяма е плътността на въздуха. Въпреки това, тъй като налягането намалява с надморската височина, плътността на въздуха също намалява, което въвежда свои собствени корекции, в резултат на което законът за промяна на вертикалното налягане става по-сложен.

Уравнението, което изразява този закон за промяна на налягането с височина в атмосфера в покой, се нарича основно уравнение на статиката.

Той гласи, че с увеличаване на надморската височина налягането се променя надолу и когато се издига до същата височина, колкото по-голямо е намаляването на налягането, толкова по-голяма е силата на гравитацията и плътността на въздуха.

Промените в плътността на въздуха играят важна роля в това уравнение. В резултат на това можем да кажем, че колкото по-високо се издигнете, толкова по-малко налягане ще падне, когато се издигнете на същата височина. Плътността на въздуха зависи от температурата, както следва: в топъл въздух налягането намалява по-малко интензивно, отколкото в студен въздух, следователно на същата височина налягането в топла въздушна маса е по-високо, отколкото в студена.

При променящи се стойности на температурата и налягането, масовата плътност на въздуха се изчислява по формулата: ρ = 0,0473xB / T. Тук B е барометричното налягане, измерено в mm живачен стълб, T е температурата на въздуха, измерена в Келвин .

Как да изберем, според какви характеристики, параметри?

Какво е промишлен изсушител за сгъстен въздух? Прочетете за това, най-интересната и подходяща информация.

Какви са текущите цени на озонотерапията? Ще научите за това в тази статия:
. Прегледи, показания и противопоказания за озонотерапия.

Плътността се определя и от влажността на въздуха. Наличието на водни пори води до намаляване на плътността на въздуха, което се обяснява с ниската моларна маса на водата (18 g/mol) на фона на моларната маса на сухия въздух (29 g/mol). Влажният въздух може да се разглежда като смес от идеални газове, във всеки от които комбинацията от плътности позволява да се получи необходимата стойност на плътността на тяхната смес.

Този вид интерпретация дава възможност да се определят стойности на плътността с ниво на грешка по-малко от 0,2% в температурния диапазон от −10 °C до 50 °C. Плътността на въздуха ви позволява да получите стойността на неговото съдържание на влага, което се изчислява чрез разделяне на плътността на водната пара (в грамове), съдържаща се във въздуха, на плътността на сухия въздух в килограми.

Основното уравнение на статиката не ни позволява да решаваме постоянно възникващи практически проблеми в реалните условия на променяща се атмосфера. Следователно, той се решава при различни опростени допускания, които съответстват на действителните реални условия, като се правят редица частични допускания.

Основното уравнение на статиката позволява да се получи стойността на вертикалния градиент на налягането, който изразява промяната на налягането по време на изкачване или спускане на единица височина, т.е. промяната на налягането на единица вертикално разстояние.

Вместо вертикален градиент, те често използват неговата обратна стойност - нивото на налягането в метри на милибар (понякога се използва и остаряла версия на термина „градиент на налягането“ - барометричен градиент).

Ниската плътност на въздуха определя малко съпротивление при движение. Много сухоземни животни са еволюирали, за да се възползват от предимствата на това свойство за околната среда. въздушна среда, благодарение на което са придобили способността да летят. 75% от всички видове сухоземни животни са способни на активен полет. Те са предимно насекоми и птици, но има и бозайници и влечуги.

Видео по темата "Определяне на плътността на въздуха"

Въздухът е неосезаема величина, не може да се пипне и помирише, има го навсякъде, но за хората е невидим, не е лесно да се разбере колко тежи въздухът, но е възможно. Ако повърхността на Земята, както в детска игра, се начертае на малки квадратчета с размери 1x1 cm, тогава теглото на всеки от тях ще бъде равно на 1 kg, тоест 1 cm 2 атмосфера съдържа 1 kg въздух.

Може ли това да се докаже? Съвсем. Ако изградите скала от обикновен молив и две балони, след като закрепите конструкцията към конеца, моливът ще бъде в равновесие, тъй като теглото на двете надути топки е еднакво. След като един от балоните бъде пробит, предимството ще бъде в посоката на надутия балон, тъй като въздухът от повредения балон е излязъл. Съответно простият физически опит доказва, че въздухът има определено тегло. Но ако претеглите въздуха на равна повърхност и в планината, масата му ще се окаже различна - планинският въздух е много по-лек от въздуха, който дишаме близо до морето. Причини различни тежестинякои:

Теглото на 1 m 3 въздух е 1,29 kg.

  • колкото по-високо се издига въздухът, толкова по-разреден става, тоест високо в планините налягането на въздуха няма да бъде 1 kg на cm 2, а наполовина по-малко, но съдържанието на кислород, необходимо за дишане, също намалява точно наполовина , което може да причини замаяност, гадене и болка в ушите;
  • водно съдържание във въздуха.

Въздушната смес включва:

1. Азот – 75,5%;

2. Кислород – 23,15%;

3. Аргон – 1.292%;

4. Въглероден диоксид – 0,046%;

5. Неон – 0.0014%;

6. Метан – 0,000084%;

7. Хелий – 0.000073%;

8. Криптон – 0,003%;

9. Водород – 0.00008%;

10. Ксенон – 0.00004%.

Количеството на съставките във въздуха може да се променя и съответно масата на въздуха също претърпява промени в посока на увеличаване или намаляване.

  • въздухът винаги съдържа водна пара. Физическият закон гласи, че колкото по-висока е температурата на въздуха, толкова повече водасъдържа. Този показател се нарича влажност на въздуха и влияе върху теглото му.

В какво се измерва теглото на въздуха? Има няколко показателя, които определят неговата маса.

Колко тежи куб въздух?

При температура 0° по Целзий теглото на 1 m 3 въздух е 1,29 kg. Тоест, ако мислено разпределите място в стая с височина, ширина и дължина, равна на 1 м, то този въздушен куб ще съдържа точно това количество въздух.

Ако въздухът има тежест и тежест, която е доста забележима, защо човек не чувства тежест? Това физическо явление, подобно на атмосферното налягане, предполага, че всеки жител на планетата е притиснат от въздушен стълб с тегло 250 кг. Средната площ на дланта на възрастен е 77 cm2. Тоест, в съответствие с физичните закони, всеки от нас държи 77 кг въздух в дланта си! Това е еквивалентно на факта, че постоянно носим тежести от 5 паунда във всяка ръка. IN Истински животДори щангист не може да направи това, но всеки от нас може лесно да се справи с такова натоварване, защото атмосферното налягане притиска от двете страни, както извън човешкото тяло, така и отвътре, тоест разликата в крайна сметка е нула.

Свойствата на въздуха са такива, че той влияе различно на човешкото тяло. Високо в планините, поради липса на кислород, хората изпитват зрителни халюцинации, а на големи дълбочини комбинацията от кислород и азот в специална смес - "смеещ се газ" - може да създаде усещане за еуфория и усещане за безтегловност.

Познавайки тези физически величини, можем да изчислим масата на земната атмосфера - количеството въздух, което се задържа в околоземното пространство от гравитационните сили. Горната граница на атмосферата завършва на надморска височина от 118 km, тоест, знаейки теглото на m 3 въздух, можете да разделите цялата повърхност на въздушни колони с основа 1x1 m и да добавите получената маса на такива колони. В крайна сметка то ще бъде равно на 5,3 * 10 на петнадесета степен на тона. Теглото на въздушната броня на планетата е доста голямо, но е само една милионна от общата маса глобус. Земната атмосфера служи като своеобразен буфер, който предпазва Земята от неприятни космически изненади. Само от слънчевите бури, които достигат повърхността на планетата, атмосферата губи до 100 хиляди тона от масата си годишно! Такъв невидим и надежден щит е въздухът.

Колко тежи един литър въздух?

Човек не забелязва, че постоянно е заобиколен от прозрачен и почти невидим въздух. Възможно ли е да се види този нематериален елемент на атмосферата? Визуално, движещ се въздушни масиизлъчват ежедневно на телевизионния екран - топло или студен фронтноси дългоочаквано затопляне или обилен снеговалеж.

Какво друго знаем за въздуха? Вероятно фактът, че е жизнено необходим за всички живи същества, живеещи на планетата. Всеки ден човек вдишва и издишва около 20 кг въздух, една четвърт от които се консумира от мозъка.

Теглото на въздуха може да се измерва в различни физически единици, включително литри. Теглото на един литър въздух ще бъде равно на 1,2930 грама при налягане 760 mm Hg. колона и температура от 0°C. Освен в обичайното газообразно състояние, въздухът може да се намери и в течна форма. За да може дадено вещество да премине в това състояние на агрегиране, то ще изисква излагане на огромно налягане и много ниски температури. Астрономите предполагат, че има планети, чиято повърхност е напълно покрита с течен въздух.

Източниците на кислород, необходими за човешкото съществуване, са горите на Амазонка, които произвеждат до 20% от него важен елементпо цялата планета.

Горите наистина са „зелените“ бели дробове на планетата, без които човешкото съществуване е просто невъзможно. Следователно живите стайни растения в апартамент не са просто мебел, те пречистват въздуха в помещенията, чието замърсяване е десетки пъти по-високо от това навън.

Чистият въздух отдавна се е превърнал в недостиг в мегаполисите; замърсяването на въздуха е толкова голямо, че хората са готови да купуват чист въздух. „Продавачите на въздух“ се появяват за първи път в Япония. Те произвеждаха и продаваха чист въздух в кутии и всеки жител на Токио можеше да отвори кутия с чист въздух за вечеря и да се наслади на най-свежия му аромат.

Чистотата на въздуха оказва значително влияние не само върху човешкото здраве, но и върху здравето на животните. В замърсените райони на екваториалните води, близо до населените с хора райони, умират десетки делфини. Причината за смъртта на бозайниците е замърсената атмосфера; при аутопсии на животни белите дробове на делфините приличат на белите дробове на миньорите, запушени с въглищен прах. Жителите на Антарктика, пингвините, също са много чувствителни към замърсяването на въздуха, ако въздухът съдържа голям бройвредни примеси, те започват да дишат тежко и на прекъсвания.

За човек чистият въздух също е много важен, така че след работа в офиса лекарите препоръчват ежедневни едночасови разходки в парка, гората или извън града. След такава "въздушна" терапия, жизненосттялото се възстановява и благосъстоянието значително се подобрява. Рецептата за това безплатно и ефективно лекарство е известна от древността, много учени и владетели са го смятали за задължителен ритуал ежедневни разходкина чист въздух.

За съвременния градски жител лечението с въздух е много актуално: малка порция живителен въздух с тегло 1-2 кг е панацея за много съвременни заболявания!

моб_инфо