FOREDRAG II LYS. FLAMMENS LYSSTYRKE. LUFT KRÆVES TIL FORBRÆNDING. VANDDANNELSE I det sidste foredrag så vi på generelle egenskaber og placeringen af ​​den flydende del af stearinlyset, samt hvordan denne væske kommer dertil, hvor forbrændingen sker. Er du overbevist om, at når stearinlyset

Lokalt produceret luft siden indre planeter- Merkur, Venus, Jorden og Mars er placeret tæt på Solen (Fig. 5.2), det er ganske rimeligt at antage, at de består af de samme råstoffer. Det er rigtigt. Ris. 5.2. Baner af solsystemets planeter Skalabilleder

Hvor meget luft indånder du? Det er også interessant at beregne, hvor meget den luft, vi indånder og udånder, vejer i løbet af en dag. Med hvert åndedrag indfører en person omkring en halv liter luft i sine lunger. Vi tager i gennemsnit 18 inhalationer i minuttet. Altså i en

Hvor meget vejer al luften på Jorden? De nu beskrevne forsøg viser, at en 10 m høj vandsøjle vejer det samme som en luftsøjle fra Jorden til atmosfærens øvre grænse, hvorfor de balancerer hinanden. Derfor er det ikke svært at beregne, hvor meget den vejer

Strygedamp og fast luft Er det ikke en mærkelig kombination af ord? Det er dog slet ikke noget pjat: både jerndamp og fast luft findes i naturen, men ikke under almindelige forhold, hvilke forhold taler vi om? Materiens tilstand bestemmes af to

FØRSTE FORSØG PÅ AT FÅ EN SELVVIRKENDE MOTOR - MEKANISK OSCILLATOR - ARBEJDE AF DEWARD OG LINDE - FLYDENDE LUFT Da jeg indså denne sandhed, begyndte jeg at lede efter måder at udføre min idé på, og efter megen overvejelse fandt jeg endelig op med et apparat, der kunne modtage

51 Tæmmet lyn lige i rummet - og sikkert! Til eksperimentet skal vi bruge: to balloner. Alle har set lynet En frygtelig elektrisk udladning slår direkte fra skyen og brænder alt, hvad det rammer. Skuespillet er både skræmmende og attraktivt. Lyn er farligt, det dræber alt levende.

HVOR MANGE? Allerede før hun begyndte at studere uranstråler, havde Maria allerede besluttet, at print på fotografiske film var en unøjagtig analysemetode, og hun ønskede at måle intensiteten af ​​strålerne og sammenligne mængden af ​​udsendt stråling forskellige stoffer. Hun vidste: Becquerel

Dette er massen (vægten) af 1 kubikmeter af en blanding af luft og vanddamp ved en bestemt temperatur og relativ luftfugtighed. Specifik volumen er mængden af ​​luft og vanddamp pr. 1 kg tør luft.

Fugt- og varmeindhold

For at bestemme varmeforbruget for fugt skal du kende værdien varmeindhold i fugtig luft. Denne værdi forstås som indeholdt i en blanding af luft og vanddamp. Det er numerisk lig summen:

De grundlæggende fysiske egenskaber ved luft overvejes: luftdensitet, dens dynamiske og kinematisk viskositet, specifik varme, termisk ledningsevne, termisk diffusivitet, Prandtl-tal og entropi. Luftens egenskaber er angivet i tabeller afhængig af temperatur ved normalt atmosfærisk tryk.

Luftdensitet afhængig af temperatur

En detaljeret tabel med værdier for tør lufttæthed ved forskellige temperaturer og normalt atmosfærisk tryk er præsenteret. Hvad er tætheden af ​​luft? Luftens massefylde kan bestemmes analytisk ved at dividere dens masse med det volumen, den optager. på givne forhold(tryk, temperatur og fugtighed). Du kan også beregne dens massefylde ved hjælp af formlen for den ideelle gasligning for tilstand. For at gøre dette skal du vide absolut pres og lufttemperatur, såvel som dens gaskonstant og molvolumen. Denne ligning giver dig mulighed for at beregne den tørre tæthed af luft.

På praksis, for at finde ud af, hvad luftens massefylde er ved forskellige temperaturer, det er praktisk at bruge færdige borde. For eksempel viser tabellen nedenfor tætheden af ​​atmosfærisk luft afhængigt af dens temperatur. Luftdensiteten i tabellen er udtrykt i kilogram pr. kubikmeter og er angivet i temperaturområdet fra minus 50 til 1200 grader Celsius ved normalt atmosfærisk tryk (101325 Pa).

Ved 25°C har luft en massefylde på 1,185 kg/m3. Ved opvarmning falder luftdensiteten - luften udvider sig (dens specifikke volumen øges). Når temperaturen stiger, for eksempel til 1200°C, opnås en meget lav lufttæthed, svarende til 0,239 kg/m 3, hvilket er 5 gange mindre end dens værdi ved stuetemperatur. Generelt tillader reduktion under opvarmning en proces som naturlig konvektion at finde sted og bruges f.eks. i aeronautik.

Hvis vi sammenligner luftens tæthed i forhold til , så er luft tre størrelsesordener lettere - ved en temperatur på 4°C er vandtætheden 1000 kg/m3, og luftens massefylde er 1,27 kg/m3. Det er også nødvendigt at notere lufttætheden ved normale forhold. Normale betingelser for gasser er dem, hvor deres temperatur er 0°C, og trykket er lig med normalt atmosfærisk tryk. Således ifølge tabellen, luftdensiteten under normale forhold (ved NL) er 1,293 kg/m 3.

Dynamisk og kinematisk viskositet af luft ved forskellige temperaturer

Når du udfører termiske beregninger, er det nødvendigt at kende værdien af ​​luftviskositet (viskositetskoefficient) ved forskellige temperaturer. Denne værdi er påkrævet for at beregne Reynolds-, Grashof- og Rayleigh-tallene, hvis værdier bestemmer strømningsregimet for denne gas. Tabellen viser værdierne af de dynamiske koefficienter μ og kinematisk ν luftviskositet i temperaturområdet fra -50 til 1200°C ved atmosfærisk tryk.

Luftens viskositetskoefficient stiger markant med stigende temperatur. For eksempel er luftens kinematiske viskositet lig med 15,06 10 -6 m 2 /s ved en temperatur på 20 °C, og med en stigning i temperaturen til 1200 °C bliver luftens viskositet lig med 233,7 10 -6 m 2 /s, det vil sige, den stiger 15,5 gange! Luftens dynamiske viskositet ved en temperatur på 20°C er 18,1·10 -6 Pa·s.

Når luften opvarmes, stiger værdierne for både kinematisk og dynamisk viskositet. Disse to mængder er relateret til hinanden gennem luftdensiteten, hvis værdi falder, når denne gas opvarmes. En stigning i den kinematiske og dynamiske viskositet af luft (såvel som andre gasser) ved opvarmning er forbundet med en mere intens vibration af luftmolekyler omkring deres ligevægtstilstand (ifølge MKT).

Bemærk: Vær forsigtig! Luftens viskositet er givet til potensen 10 6 .

Specifik varmekapacitet af luft ved temperaturer fra -50 til 1200°C

Der vises en tabel over luftens specifikke varmekapacitet ved forskellige temperaturer. Varmekapaciteten i tabellen er angivet ved konstant tryk (isobarisk varmekapacitet af luft) i temperaturområdet fra minus 50 til 1200°C for luft i tør tilstand. Hvad er luftens specifikke varmekapacitet? Den specifikke varmekapacitet bestemmer mængden af ​​varme, der skal tilføres et kilogram luft ved konstant tryk for at øge dens temperatur med 1 grad. For eksempel, ved 20°C, for at opvarme 1 kg af denne gas med 1°C i en isobarisk proces, kræves der 1005 J varme.

Luftens specifikke varmekapacitet stiger med stigende temperatur. Imidlertid er afhængigheden af ​​luftens massevarmekapacitet af temperaturen ikke lineær. I området fra -50 til 120°C ændres dens værdi praktisk talt ikke - under disse forhold er luftens gennemsnitlige varmekapacitet 1010 J/(kg grader). Ifølge tabellen kan det ses, at temperaturen begynder at have en betydelig effekt fra en værdi på 130°C. Lufttemperaturen påvirker dog dens specifikke varmekapacitet meget mindre end dens viskositet. Ved opvarmning fra 0 til 1200°C øges luftens varmekapacitet således kun 1,2 gange - fra 1005 til 1210 J/(kg grader).

Det skal bemærkes, at varmekapaciteten af ​​fugtig luft er højere end for tør luft. Hvis vi sammenligner luft, er det indlysende, at vand har en højere værdi, og vandindholdet i luft fører til en stigning i den specifikke varmekapacitet.

Termisk ledningsevne, termisk diffusivitet, Prandtl antal luft

Tabellen viser fysiske egenskaber ved atmosfærisk luft som termisk ledningsevne, termisk diffusivitet og dens Prandtl-tal afhængig af temperatur. Luftens termofysiske egenskaber er angivet i området fra -50 til 1200°C for tør luft. Ifølge tabellen kan det ses, at de angivne egenskaber af luft afhænger væsentligt af temperaturen, og temperaturafhængigheden af ​​de betragtede egenskaber af denne gas er anderledes.

Mange kan blive overrasket over, at luft har en vis vægt, der ikke er nul. Præcise værdi Denne vægt er ikke så let at bestemme, da den i høj grad er påvirket af faktorer som f.eks kemisk sammensætning, luftfugtighed, temperatur og tryk. Lad os se nærmere på spørgsmålet om, hvor meget luft vejer.

Hvad er luft

Før du besvarer spørgsmålet om, hvor meget luft vejer, er det nødvendigt at forstå, hvad dette stof er. Luft er en gasformig skal, der eksisterer omkring vores planet, og som er en homogen blanding af forskellige gasser. Luft indeholder følgende gasser:

• nitrogen (78,08%);
• oxygen (20,94%);
• argon (0,93%);
• vanddamp (0,40%);
• kuldioxid (0,035%).

Udover de ovennævnte gasser indeholder luften også minimumsmængder neon (0,0018%), helium (0,0005%), methan (0,00017%), krypton (0,00014%), brint (0,00005%), ammoniak (0,0003%).

Det er interessant at bemærke, at disse komponenter kan adskilles ved at kondensere luft, det vil sige at gøre den til en flydende tilstand ved at øge tryk og faldende temperatur. Da hver komponent af luft har sin egen kondensationstemperatur, er det på denne måde muligt at isolere alle komponenter fra luften, som bruges i praksis.

Luftvægt og faktorer, der påvirker den

Hvad forhindrer dig i at svare præcis på spørgsmålet om, hvor meget en kubikmeter luft vejer? Der er selvfølgelig en række faktorer, der kan have stor indflydelse på denne vægt.

For det første er dette den kemiske sammensætning. Ovenfor er dataene for sammensætningen ren luft Men i øjeblikket er denne luft mange steder på planeten stærkt forurenet, og derfor vil dens sammensætning være anderledes. I nærheden af ​​store byer rummer luften således mere carbondioxid, ammoniak, metan end i landlige luft.

For det andet fugtighed, det vil sige mængden af ​​vanddamp indeholdt i atmosfæren. Jo mere fugtig luften er, jo mindre vejer den alt andet lige.

For det tredje temperatur. Dette er en af vigtige faktorer, jo lavere dens værdi, desto højere lufttæthed, og følgelig større dens vægt.

For det fjerde atmosfærisk tryk, som direkte afspejler antallet af luftmolekyler i et bestemt volumen, det vil sige dens vægt.

For at forstå, hvordan kombinationen af ​​disse faktorer påvirker luftens vægt, lad os give et simpelt eksempel: massen af ​​en meter kubisk tør luft ved en temperatur på 25 ° C, beliggende nær jordens overflade, er 1,205 kg, hvis vi betragter et lignende volumen luft nær havets overflade ved en temperatur på 0 ° C, så vil dens masse allerede være lig med 1,293 kg, det vil sige, den vil stige med 7,3%.

Ændring i lufttæthed med højden

Når højden stiger, falder lufttrykket, og dets tæthed og vægt falder tilsvarende. Atmosfærisk luft ved de tryk, der observeres på Jorden, kan den til en første tilnærmelse betragtes som en ideel gas. Det betyder, at lufttryk og tæthed er matematisk relateret til hinanden gennem tilstandsligningen ideel gas: P = ρ*R*T/M, hvor P - tryk, ρ - tæthed, T - temperatur i kelvin, M - Molar masse luft, R er den universelle gaskonstant.

Ud fra ovenstående formel kan man få en formel for lufttæthedens afhængighed af højden under hensyntagen til, at trykket ændres efter loven P = P 0 +ρ*g*h, hvor P 0 er trykket ved overfladen af jorden, g er tyngdeaccelerationen, h er højden. Ved at erstatte denne formel for tryk i det foregående udtryk og udtrykke densiteten, får vi: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). Ved hjælp af dette udtryk kan du bestemme tætheden af ​​luft i enhver højde. Derfor er vægten af ​​luft (det ville være mere korrekt at sige masse) bestemt af formlen m(h) = ρ(h)*V, hvor V er det givne volumen.

I udtrykket for tæthedens afhængighed af højden kan det bemærkes, at temperatur og gravitationsacceleration også afhænger af højden. Den sidste afhængighed kan negligeres hvis vi taler om om højder på højst 1-2 km. Hvad angår temperatur, er dens afhængighed af højden godt beskrevet ved følgende empiriske udtryk: T(h) = T 0 -0,65*h, hvor T 0 er lufttemperaturen nær jordens overflade.

For ikke konstant at beregne tætheden for hver højde, giver vi nedenfor en tabel over afhængigheden af ​​luftens hovedkarakteristika af højden (op til 10 km).

Hvilken luft er den tungeste

Ved at overveje de vigtigste faktorer, der bestemmer svaret på spørgsmålet om, hvor meget luft vejer, kan du forstå, hvilken luft der vil være den tungeste. Kort sagt, kold luft vejer altid mere end varm luft, da densiteten af ​​sidstnævnte er lavere, og tør luft vejer mere end fugtig luft. Det sidste udsagn er let at forstå, da det er 29 g/mol, og molmassen af ​​et vandmolekyle er 18 g/mol, det vil sige 1,6 gange mindre.

Bestemmelse af luftvægt under givne forhold

Lad os nu løse et specifikt problem. Lad os besvare spørgsmålet om, hvor meget luft vejer, der optager et volumen på 150 liter, ved en temperatur på 288 K. Lad os tage i betragtning, at 1 liter er en tusindedel af en kubikmeter, det vil sige 1 liter = 0,001 m 3. Hvad angår temperaturen på 288 K, svarer den til 15 ° C, det vil sige, at den er typisk for mange områder af vores planet. Dernæst skal du bestemme lufttætheden. Du kan gøre dette på to måder:

1. Beregn ved hjælp af ovenstående formel for en højde på 0 meter over havets overflade. I dette tilfælde er den opnåede værdi ρ = ​​1,227 kg/m 3
2. Se ovenstående tabel, som er bygget ud fra T 0 = 288,15 K. Tabellen indeholder værdien ρ = 1,225 kg/m 3.

Vi har således to tal, der stemmer godt overens med hinanden. Den lille forskel skyldes en fejl på 0,15 K ved temperaturbestemmelsen, og også det faktum, at luft stadig ikke er en ideel gas, men en rigtig gas. Derfor vil vi til yderligere beregninger tage gennemsnittet af de to opnåede værdier, det vil sige ρ = 1,226 kg/m 3.

Nu ved at bruge formlen for forholdet mellem masse, tæthed og volumen, får vi: m = ρ*V = 1,226 kg/m 3 * 0,150 m 3 = 0,1839 kg eller 183,9 gram.

Du kan også svare på, hvor meget en liter luft vejer under givne forhold: m = 1,226 kg/m3 * 0,001 m3 = 0,001226 kg eller cirka 1,2 gram.

Hvorfor mærker vi ikke luften presse på os?

Hvor meget vejer 1 m3 luft? Lidt mere end 1 kg. Hele vores planets atmosfæriske bord lægger pres på en person med en vægt på 200 kg! Dette er en ret stor luftmasse, der kan forårsage mange problemer for en person. Hvorfor mærker vi det ikke? Dette forklares af to årsager: For det første er der også et indre pres i personen selv, som modvirker det ydre. atmosfærisk tryk for det andet udøver luft, som er en gas, tryk i alle retninger ligeligt, det vil sige, at tryk i alle retninger balancerer hinanden.