व्याख्यान II मोमबत्ती। लौ की चमक. दहन के लिए वायु की आवश्यकता होती है। जल निर्माण पिछले व्याख्यान में हमने देखा सामान्य विशेषताऔर मोमबत्ती के तरल भाग का स्थान, साथ ही यह तरल वहां कैसे पहुंचता है जहां दहन होता है। क्या आप आश्वस्त हैं कि जब मोमबत्ती

तब से स्थानीय रूप से उत्पादित वायु आंतरिक ग्रह- बुध, शुक्र, पृथ्वी और मंगल ग्रह सूर्य के करीब स्थित हैं (चित्र 5.2), यह मान लेना काफी उचित है कि वे एक ही कच्चे माल से बने हैं। यह सच है। चावल। 5.2. सौरमंडल के ग्रहों की कक्षाएँस्केल छवियाँ

आप कितनी हवा में सांस लेते हैं? यह गणना करना भी दिलचस्प है कि एक दिन में हम जो हवा अंदर लेते हैं और छोड़ते हैं उसका वजन कितना होता है। प्रत्येक सांस के साथ, एक व्यक्ति अपने फेफड़ों में लगभग आधा लीटर हवा प्रवेश करता है। हम औसतन प्रति मिनट 18 साँस लेते हैं। तो, एक में

पृथ्वी पर समस्त वायु का भार कितना है? अब वर्णित प्रयोगों से पता चलता है कि 10 मीटर ऊंचे पानी के एक स्तंभ का वजन पृथ्वी से वायुमंडल की ऊपरी सीमा तक हवा के एक स्तंभ के समान है, यही कारण है कि वे एक दूसरे को संतुलित करते हैं। इसलिए, इसका वजन कितना है, इसकी गणना करना मुश्किल नहीं है

लोहे की भाप और ठोस हवाक्या यह शब्दों का अजीब संयोजन नहीं है? हालाँकि, यह बिल्कुल भी बकवास नहीं है: लौह वाष्प और ठोस हवा दोनों प्रकृति में मौजूद हैं, लेकिन सामान्य परिस्थितियों में नहीं। हम किस स्थिति के बारे में बात कर रहे हैं? पदार्थ की स्थिति दो से निर्धारित होती है

एक सेल्फ-एक्टिंग इंजन प्राप्त करने का पहला प्रयास - मैकेनिकल ऑसिलेटर - डेवार्ड और लिंडे का काम - तरल हवा इस सच्चाई को महसूस करते हुए, मैंने अपने विचार को क्रियान्वित करने के तरीकों की तलाश शुरू कर दी, और बहुत सोचने के बाद, आखिरकार मैं एक ऐसा उपकरण लेकर आया जो प्राप्त कर सकता है

51 बिजली ने कमरे में ही काबू पा लिया - और सुरक्षित रूप से! प्रयोग के लिए हमें आवश्यकता होगी: दो गुब्बारे। सभी ने बिजली चमकते हुए देखी है। बादलों से सीधे बिजली गिरती है, जिससे टकराने वाली हर चीज जलकर खाक हो जाती है। यह नजारा डरावना भी है और आकर्षक भी। बिजली खतरनाक है, यह सभी जीवित चीजों को मार देती है।

कितने? यूरेनियम किरणों का अध्ययन शुरू करने से पहले ही, मारिया ने पहले ही तय कर लिया था कि फोटोग्राफिक फिल्मों पर प्रिंट विश्लेषण का एक गलत तरीका था, और वह किरणों की तीव्रता को मापना और उत्सर्जित विकिरण की मात्रा की तुलना करना चाहती थी। विभिन्न पदार्थ. वह जानती थी: बेकरेल

यह एक निश्चित तापमान पर वायु और जल वाष्प के मिश्रण के 1 घन मीटर का द्रव्यमान (वजन) है सापेक्षिक आर्द्रता. विशिष्ट आयतन प्रति 1 किलोग्राम शुष्क वायु में वायु और जलवाष्प की मात्रा है।

नमी और गर्मी की मात्रा

नमी के लिए ताप की खपत निर्धारित करने के लिए, आपको मूल्य जानने की आवश्यकता है नम हवा की गर्मी सामग्री. यह मान वायु और जलवाष्प के मिश्रण में निहित समझा जाता है। यह संख्यात्मक रूप से योग के बराबर है:

वायु के मूल भौतिक गुणों पर विचार किया जाता है: वायु घनत्व, इसकी गतिशीलता और कीनेमेटीक्स चिपचिपापन, विशिष्ट ऊष्मा, तापीय चालकता, तापीय विसरणशीलता, प्रांटल संख्या और एन्ट्रापी। सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर तापमान के आधार पर हवा के गुण तालिकाओं में दिए गए हैं।

तापमान के आधार पर वायु घनत्व

विभिन्न तापमानों और सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर शुष्क वायु घनत्व मूल्यों की एक विस्तृत तालिका प्रस्तुत की गई है। वायु का घनत्व कितना है? वायु का घनत्व उसके द्रव्यमान को उसके द्वारा व्याप्त आयतन से विभाजित करके विश्लेषणात्मक रूप से निर्धारित किया जा सकता है।पर दी गई शर्तें(दबाव, तापमान और आर्द्रता)। आप राज्य के आदर्श गैस समीकरण के सूत्र का उपयोग करके इसके घनत्व की गणना भी कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए आपको जानना आवश्यक है काफी दबावऔर हवा का तापमान, साथ ही इसकी गैस स्थिरांक और दाढ़ की मात्रा। यह समीकरण आपको हवा के शुष्क घनत्व की गणना करने की अनुमति देता है।

अभ्यास पर, यह पता लगाने के लिए कि विभिन्न तापमानों पर हवा का घनत्व क्या है, तैयार तालिकाओं का उपयोग करना सुविधाजनक है। उदाहरण के लिए, नीचे दी गई तालिका उसके तापमान के आधार पर वायुमंडलीय वायु का घनत्व दर्शाती है। तालिका में वायु घनत्व किलोग्राम प्रति घन मीटर में व्यक्त किया गया है और सामान्य वायुमंडलीय दबाव (101325 Pa) पर शून्य से 50 से 1200 डिग्री सेल्सियस तक तापमान सीमा में दिया गया है।

25°C पर वायु का घनत्व 1.185 kg/m3 होता है।गर्म होने पर, हवा का घनत्व कम हो जाता है - हवा फैलती है (इसकी विशिष्ट मात्रा बढ़ जाती है)। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, उदाहरण के लिए 1200 डिग्री सेल्सियस तक, बहुत कम वायु घनत्व प्राप्त होता है, जो 0.239 किग्रा/मीटर 3 के बराबर होता है, जो कमरे के तापमान पर इसके मूल्य से 5 गुना कम है। सामान्य तौर पर, हीटिंग के दौरान कमी प्राकृतिक संवहन जैसी प्रक्रिया को घटित करने की अनुमति देती है और इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, वैमानिकी में किया जाता है।

यदि हम सापेक्ष रूप से हवा के घनत्व की तुलना करें, तो हवा परिमाण के तीन क्रम हल्की है - 4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, पानी का घनत्व 1000 किलोग्राम/घन मीटर है, और हवा का घनत्व 1.27 किलोग्राम/घन मीटर है। वायु घनत्व पर भी ध्यान देना आवश्यक है सामान्य स्थितियाँ. गैसों के लिए सामान्य स्थितियाँ वे होती हैं जिन पर उनका तापमान 0°C होता है और दबाव सामान्य वायुमंडलीय दबाव के बराबर होता है। इस प्रकार, तालिका के अनुसार, सामान्य परिस्थितियों में (एनएल पर) वायु घनत्व 1.293 किग्रा/मीटर 3 है.

विभिन्न तापमानों पर हवा की गतिशील और गतिक चिपचिपाहट

तापीय गणना करते समय, विभिन्न तापमानों पर वायु की श्यानता (चिपचिपापन गुणांक) का मान जानना आवश्यक है। रेनॉल्ड्स, ग्राशोफ़ और रेले संख्याओं की गणना के लिए यह मान आवश्यक है, जिनके मान इस गैस के प्रवाह शासन को निर्धारित करते हैं। तालिका गतिशील गुणांक के मान दिखाती है μ और गतिज ν वायुमंडलीय दबाव पर तापमान में हवा की चिपचिपाहट -50 से 1200 डिग्री सेल्सियस तक होती है।

बढ़ते तापमान के साथ हवा का चिपचिपापन गुणांक काफी बढ़ जाता है।उदाहरण के लिए, 20°C के तापमान पर हवा की गतिक श्यानता 15.06 · 10 -6 m2/s के बराबर होती है, और तापमान 1200°C तक बढ़ने पर, हवा की श्यानता 233.7 · 10 -6 m के बराबर हो जाती है। 2/s यानि 15.5 गुना बढ़ जाता है! 20°C के तापमान पर हवा की गतिशील श्यानता 18.1·10 -6 Pa·s है।

जब हवा को गर्म किया जाता है, तो गतिक और गतिशील श्यानता दोनों के मान बढ़ जाते हैं। ये दोनों मात्राएँ वायु घनत्व के माध्यम से एक दूसरे से संबंधित हैं, जिसका मान इस गैस को गर्म करने पर घट जाता है। गर्म होने पर हवा (साथ ही अन्य गैसों) की गतिक और गतिशील चिपचिपाहट में वृद्धि उनकी संतुलन स्थिति (एमकेटी के अनुसार) के आसपास हवा के अणुओं के अधिक तीव्र कंपन से जुड़ी होती है।

नोट: सावधान रहें! वायु की श्यानता 10 6 की शक्ति तक दी गई है।

-50 से 1200°C तापमान पर हवा की विशिष्ट ताप क्षमता

विभिन्न तापमानों पर वायु की विशिष्ट ताप क्षमता की एक तालिका प्रस्तुत की गई है। तालिका में ताप क्षमता शुष्क अवस्था में हवा के लिए शून्य से 50 से 1200 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान रेंज में निरंतर दबाव (हवा की समदाब रेखीय ताप क्षमता) पर दी गई है। वायु की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता क्या है? विशिष्ट ऊष्मा क्षमता ऊष्मा की वह मात्रा निर्धारित करती है जिसे एक किलोग्राम हवा का तापमान 1 डिग्री तक बढ़ाने के लिए निरंतर दबाव पर आपूर्ति की जानी चाहिए। उदाहरण के लिए, 20°C पर, इस गैस के 1 किलो को आइसोबैरिक प्रक्रिया में 1°C गर्म करने के लिए 1005 J ऊष्मा की आवश्यकता होती है।

बढ़ते तापमान के साथ हवा की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बढ़ती है।हालाँकि, तापमान पर हवा की द्रव्यमान ताप क्षमता की निर्भरता रैखिक नहीं है। -50 से 120 डिग्री सेल्सियस की सीमा में, इसका मूल्य व्यावहारिक रूप से नहीं बदलता है - इन स्थितियों के तहत, हवा की औसत ताप क्षमता 1010 जे / (किलो डिग्री) है। तालिका के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि तापमान 130°C के मान से महत्वपूर्ण प्रभाव डालना शुरू कर देता है। हालाँकि, हवा का तापमान इसकी चिपचिपाहट की तुलना में इसकी विशिष्ट ताप क्षमता को बहुत कम प्रभावित करता है। इस प्रकार, जब 0 से 1200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो हवा की ताप क्षमता केवल 1.2 गुना बढ़ जाती है - 1005 से 1210 जे / (किलो डिग्री) तक।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आर्द्र हवा की ताप क्षमता शुष्क हवा की तुलना में अधिक होती है। यदि हम हवा की तुलना करें, तो यह स्पष्ट है कि पानी का मूल्य अधिक है और हवा में पानी की मात्रा विशिष्ट ताप क्षमता में वृद्धि करती है।

तापीय चालकता, तापीय विसरणशीलता, हवा की प्रांटल संख्या

तालिका तापमान के आधार पर वायुमंडलीय वायु के तापीय चालकता, तापीय प्रसार और इसकी प्रांटल संख्या जैसे भौतिक गुणों को प्रस्तुत करती है। शुष्क हवा के लिए हवा के थर्मोफिजिकल गुण -50 से 1200 डिग्री सेल्सियस तक की सीमा में दिए गए हैं। तालिका के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि हवा के संकेतित गुण तापमान पर काफी निर्भर करते हैं और इस गैस के माने गए गुणों की तापमान निर्भरता अलग-अलग होती है।

कई लोग इस तथ्य से आश्चर्यचकित हो सकते हैं कि हवा का एक निश्चित गैर-शून्य भार होता है। सही मूल्ययह वजन निर्धारित करना इतना आसान नहीं है, क्योंकि यह जैसे कारकों से काफी प्रभावित होता है रासायनिक संरचना, आर्द्रता, तापमान और दबाव। आइए इस प्रश्न पर करीब से नज़र डालें कि हवा का वजन कितना है।

हवा क्या है

हवा का वजन कितना है, इस सवाल का जवाब देने से पहले यह समझना जरूरी है कि यह पदार्थ क्या है। वायु एक गैसीय आवरण है जो हमारे ग्रह के चारों ओर मौजूद है, और जो विभिन्न गैसों का एक सजातीय मिश्रण है। वायु में निम्नलिखित गैसें होती हैं:

• नाइट्रोजन (78.08%);
• ऑक्सीजन (20.94%);
• आर्गन (0.93%);
• जल वाष्प (0.40%);
• कार्बन डाइऑक्साइड (0.035%).

ऊपर सूचीबद्ध गैसों के अलावा, हवा में भी शामिल हैं न्यूनतम मात्रानियॉन (0.0018%), हीलियम (0.0005%), मीथेन (0.00017%), क्रिप्टन (0.00014%), हाइड्रोजन (0.00005%), अमोनिया (0.0003%)।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि इन घटकों को हवा को संघनित करके अलग किया जा सकता है, यानी दबाव बढ़ाकर और तापमान घटाकर इसे तरल अवस्था में बदल दिया जा सकता है। चूँकि वायु के प्रत्येक घटक का अपना संघनन तापमान होता है, इस प्रकार वायु से सभी घटकों को अलग करना संभव होता है, जिसका प्रयोग व्यवहार में किया जाता है।

वायु का भार और इसे प्रभावित करने वाले कारक

आपको इस प्रश्न का सटीक उत्तर देने से कौन रोकता है कि एक घन मीटर हवा का वजन कितना होता है? बेशक, ऐसे कई कारक हैं जो इस वजन को बहुत प्रभावित कर सकते हैं।

सबसे पहले, यह रासायनिक संरचना है। ऊपर रचना के लिए डेटा हैं साफ़ हवाहालाँकि, वर्तमान में ग्रह पर कई स्थानों पर यह हवा अत्यधिक प्रदूषित है, और तदनुसार इसकी संरचना अलग होगी। इस प्रकार, बड़े शहरों के पास हवा में अधिक मात्रा होती है कार्बन डाईऑक्साइड, ग्रामीण हवा की तुलना में अमोनिया, मीथेन।

दूसरे, आर्द्रता, यानी वायुमंडल में निहित जलवाष्प की मात्रा। हवा जितनी अधिक आर्द्र होगी, उसका वजन उतना ही कम होगा, अन्य चीजें समान होंगी।

तीसरा, तापमान. ये एक है महत्वपूर्ण कारक, इसका मूल्य जितना कम होगा, हवा का घनत्व उतना अधिक होगा, और, तदनुसार, इसका वजन भी अधिक होगा।

चौथा, वायुमंडलीय दबाव, जो सीधे एक निश्चित मात्रा में वायु अणुओं की संख्या, यानी उसके वजन को दर्शाता है।

यह समझने के लिए कि इन कारकों का संयोजन हवा के वजन को कैसे प्रभावित करता है, आइए एक सरल उदाहरण दें: पृथ्वी की सतह के पास स्थित 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक मीटर घन शुष्क हवा का द्रव्यमान 1.205 किलोग्राम है, यदि हम 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर समुद्र की सतह के पास हवा की समान मात्रा पर विचार करते हैं, तो इसका द्रव्यमान पहले से ही 1.293 किलोग्राम के बराबर होगा, यानी इसमें 7.3% की वृद्धि होगी।

ऊंचाई के साथ वायु घनत्व में परिवर्तन

जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, हवा का दबाव कम हो जाता है और उसी के अनुसार उसका घनत्व और वजन भी कम हो जाता है। वायुमंडलीय वायुपृथ्वी पर देखे गए दबाव के आधार पर, प्रथम अनुमान के अनुसार, इसे एक आदर्श गैस माना जा सकता है। इसका मतलब यह है कि हवा का दबाव और घनत्व गणितीय रूप से स्थिति के समीकरण के माध्यम से एक दूसरे से संबंधित हैं आदर्श गैस: पी = ρ*आर*टी/एम, जहां पी - दबाव, ρ - घनत्व, टी - केल्विन में तापमान, एम - दाढ़ जनवायु, R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है।

उपरोक्त सूत्र से, आप ऊंचाई पर वायु घनत्व की निर्भरता के लिए एक सूत्र प्राप्त कर सकते हैं, यह ध्यान में रखते हुए कि दबाव कानून पी = पी 0 + ρ * जी * एच के अनुसार बदलता है, जहां पी 0 सतह पर दबाव है पृथ्वी का, g गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है, h ऊँचाई है। पिछली अभिव्यक्ति में दबाव के लिए इस सूत्र को प्रतिस्थापित करने और घनत्व व्यक्त करने पर, हम प्राप्त करते हैं: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h)। इस अभिव्यक्ति का उपयोग करके, आप किसी भी ऊंचाई पर हवा का घनत्व निर्धारित कर सकते हैं। तदनुसार, हवा का वजन (द्रव्यमान कहना अधिक सही होगा) सूत्र m(h) = ρ(h)*V द्वारा निर्धारित किया जाता है, जहां V दिया गया आयतन है।

ऊंचाई पर घनत्व की निर्भरता की अभिव्यक्ति में, यह ध्यान दिया जा सकता है कि तापमान और गुरुत्वाकर्षण त्वरण भी ऊंचाई पर निर्भर करते हैं। अंतिम निर्भरता की उपेक्षा की जा सकती है यदि हम बात कर रहे हैंलगभग 1-2 किमी से अधिक की ऊँचाई नहीं। जहां तक ​​तापमान का सवाल है, ऊंचाई पर इसकी निर्भरता को निम्नलिखित अनुभवजन्य अभिव्यक्ति द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया गया है: टी(एच) = टी 0 -0.65*एच, जहां टी 0 पृथ्वी की सतह के पास हवा का तापमान है।

प्रत्येक ऊंचाई के लिए घनत्व की लगातार गणना न करने के लिए, नीचे हम ऊंचाई (10 किमी तक) पर हवा की मुख्य विशेषताओं की निर्भरता की एक तालिका प्रदान करते हैं।

कौन सी हवा सबसे भारी है

हवा का वजन कितना है, इस प्रश्न का उत्तर निर्धारित करने वाले मुख्य कारकों पर विचार करके, आप समझ सकते हैं कि कौन सी हवा सबसे भारी होगी। संक्षेप में, ठंडी हवा का वजन हमेशा गर्म हवा से अधिक होता है, क्योंकि गर्म हवा का घनत्व कम होता है, और शुष्क हवा का वजन आर्द्र हवा से अधिक होता है। अंतिम कथन को समझना आसान है, क्योंकि यह 29 ग्राम/मोल है, और पानी के अणु का दाढ़ द्रव्यमान 18 ग्राम/मोल है, यानी 1.6 गुना कम।

दी गई शर्तों के तहत वायु भार का निर्धारण

आइए अब एक विशिष्ट समस्या का समाधान करें। आइए इस प्रश्न का उत्तर दें कि 288 K के तापमान पर 150 लीटर की मात्रा वाली हवा का वजन कितना होता है। आइए ध्यान रखें कि 1 लीटर एक घन मीटर का हजारवां हिस्सा है, यानी 1 लीटर = 0.001 मीटर 3। जहाँ तक 288 K के तापमान की बात है, यह 15°C से मेल खाता है, अर्थात यह हमारे ग्रह के कई क्षेत्रों के लिए विशिष्ट है। आगे आपको वायु घनत्व निर्धारित करने की आवश्यकता है। आप इसे दो तरीकों से कर सकते हैं:

1. समुद्र तल से 0 मीटर की ऊँचाई के लिए उपरोक्त सूत्र का उपयोग करके गणना करें। इस मामले में, प्राप्त मूल्य ρ = 1.227 किग्रा/मीटर 3 है
2. उपरोक्त तालिका को देखें, जो T 0 = 288.15 K के आधार पर बनाई गई थी। तालिका में मान ρ = 1.225 kg/m 3 है।

इस प्रकार, हमारे पास दो संख्याएँ हैं जो एक दूसरे से अच्छी तरह मेल खाती हैं। यह मामूली अंतर तापमान निर्धारित करने में 0.15 K की त्रुटि के कारण है, और इस तथ्य के कारण भी कि हवा अभी भी एक आदर्श गैस नहीं है, बल्कि एक वास्तविक गैस है। इसलिए, आगे की गणना के लिए, हम दो प्राप्त मूल्यों का औसत लेंगे, अर्थात, ρ = 1.226 किग्रा/मीटर 3।

अब, द्रव्यमान, घनत्व और आयतन के बीच संबंध के सूत्र का उपयोग करके, हम पाते हैं: m = ρ*V = 1.226 kg/m 3 * 0.150 m 3 = 0.1839 kg या 183.9 ग्राम।

आप यह भी उत्तर दे सकते हैं कि दी गई परिस्थितियों में एक लीटर हवा का वजन कितना है: मी = 1.226 किग्रा/एम3 * 0.001 एम3 = 0.001226 किग्रा या लगभग 1.2 ग्राम।

हमें अपने ऊपर हवा का दबाव महसूस क्यों नहीं होता?

1 m3 हवा का वजन कितना होता है? 1 किलोग्राम से थोड़ा अधिक. हमारे ग्रह की संपूर्ण वायुमंडलीय तालिका 200 किलोग्राम वजन वाले व्यक्ति पर दबाव डालती है! यह हवा का एक काफी बड़ा द्रव्यमान है जो किसी व्यक्ति के लिए बहुत परेशानी का कारण बन सकता है। हम इसे महसूस क्यों नहीं करते? इसे दो कारणों से समझाया गया है: सबसे पहले, व्यक्ति के भीतर आंतरिक दबाव भी होता है, जो बाहरी दबाव का प्रतिकार करता है वायु - दाब, दूसरे, वायु, एक गैस होने के कारण, सभी दिशाओं में समान रूप से दबाव डालती है, अर्थात सभी दिशाओं में दबाव एक दूसरे को संतुलित करती है।