Aria compressa è l'aria sotto pressione maggiore della pressione atmosferica.

L’aria compressa è un vettore energetico unico insieme all’elettricità, gas naturale e acqua. Negli ambienti industriali, l'aria compressa viene utilizzata principalmente per azionare dispositivi e meccanismi azionati pneumaticamente (azionamento pneumatico).

Nella vita di tutti i giorni, praticamente non notiamo l'aria che ci circonda. Tuttavia, nel corso della storia umana, le persone hanno utilizzato proprietà uniche aria. L'invenzione della vela e della fucina, del mulino a vento e mongolfiera sono diventati i primi passi nell'utilizzo dell'aria come vettore energetico.

Con l'invenzione del compressore iniziò l'era dell'uso industriale dell'aria compressa. E la domanda: “ Cos'è l'Aria e quali proprietà ha? - è diventato tutt'altro che inattivo.

Quando si inizia a progettare un nuovo sistema pneumatico o ad ammodernarne uno esistente, sarebbe utile ricordarlo su alcune proprietà dell'aria, termini e unità di misura.

L'aria è una miscela di gas, costituita principalmente da azoto e ossigeno.

Composizione dell'aria
Elemento*	Designazione	In volume,%	A peso, %
Ossigeno
Diossido di carbonio	CO2
	CAP 4
	H2O

Parente medio massa molare-28.98. 10 -3 kg/mol

*La composizione dell'aria può variare. Tipicamente, nelle aree industriali l'aria contiene

DEFINIZIONE

Aria atmosferica è una miscela di molti gas. L'aria ha una composizione complessa. Le sue componenti principali possono essere divise in tre gruppi: costante, variabile e casuale. Tra i primi rientrano l'ossigeno (il contenuto di ossigeno nell'aria è circa il 21% in volume), l'azoto (circa l'86%) e i cosiddetti gas inerti (circa l'1%).

Contenuto componenti praticamente non dipende da dove globoè stato prelevato un campione di aria secca. Il secondo gruppo comprende l'anidride carbonica (0,02 - 0,04%) e il vapore acqueo (fino al 3%). Il contenuto di componenti casuali dipende dalle condizioni locali: vicino agli impianti metallurgici, quantità notevoli di anidride solforosa vengono spesso mescolate nell'aria, in luoghi in cui si decompongono i residui organici - ammoniaca, ecc. Oltre a vari gas, l'aria contiene sempre più o meno polvere.

La densità dell'aria è un valore pari alla massa di gas nell'atmosfera terrestre divisa per un'unità di volume. Dipende dalla pressione, dalla temperatura e dall'umidità. Esiste un valore standard per la densità dell'aria - 1,225 kg/m 3, corrispondente alla densità dell'aria secca ad una temperatura di 15 o C e una pressione di 101330 Pa.

Conoscendo per esperienza la massa di un litro d'aria a condizioni normali(1.293 g), possiamo calcolare il peso molecolare che avrebbe l'aria se fosse un gas individuale. Poiché una grammo molecola di qualsiasi gas occupa un volume di 22,4 litri in condizioni normali, il peso molecolare medio dell'aria è pari a

22,4 × 1,293 = 29.

Questo numero - 29 - va ricordato: conoscendolo, è facile calcolare la densità di qualsiasi gas rispetto all'aria.

Densità dell'aria liquida

Quando sufficientemente raffreddata, l'aria passa allo stato liquido. L'aria liquida può essere conservata per un periodo piuttosto lungo in recipienti a doppia parete, dallo spazio tra i quali viene pompata l'aria per ridurre il trasferimento di calore. Recipienti simili vengono utilizzati, ad esempio, nei thermos.

L'aria liquida, che evapora liberamente in condizioni normali, ha una temperatura di circa (-190 o C). La sua composizione non è costante, poiché l'azoto evapora più facilmente dell'ossigeno. Quando l'azoto viene rimosso, il colore dell'aria liquida cambia da bluastro a blu pallido (il colore dell'ossigeno liquido).

Nell'aria liquida si trasformano facilmente in stato solido alcol etilico, etere etilico e molti gas. Se, ad esempio, l'anidride carbonica viene fatta passare attraverso l'aria liquida, si trasforma in scaglie bianche simili nell'aspetto. aspetto alla neve. Il mercurio immerso nell'aria liquida diventa duro e malleabile.

Molte sostanze raffreddate dall'aria liquida cambiano radicalmente le loro proprietà. Pertanto, il metallo e lo stagno diventano così fragili che si trasformano facilmente in polvere, una campana di piombo emette un chiaro suono squillante e una palla di gomma congelata si frantuma se lasciata cadere sul pavimento.

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

ESEMPIO 2

Esercizio	Determina quante volte più pesante dell'aria è l'idrogeno solforato H 2 S.
Soluzione	Il rapporto tra la massa di un dato gas e la massa di un altro gas preso nello stesso volume, alla stessa temperatura e alla stessa pressione è chiamato densità relativa del primo gas rispetto al secondo. Questo valore mostra quante volte il primo gas è più pesante o più leggero del secondo gas. Si considera che il peso molecolare relativo dell'aria sia 29 (tenendo conto del contenuto di azoto, ossigeno e altri gas nell'aria). Va notato che il concetto di “relativo massa molecolare air" è usato in modo condizionale, poiché l'aria è una miscela di gas. D aria (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (aria); D aria (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.
Risposta	L'idrogeno solforato H 2 S è 1,17 volte più pesante dell'aria.

Molti potrebbero essere sorpresi dal fatto che l’aria abbia un certo peso diverso da zero. Valore esatto Questo peso non è così facile da determinare, poiché è fortemente influenzato da fattori come Composizione chimica, umidità, temperatura e pressione. Diamo uno sguardo più da vicino alla questione di quanto pesa l'aria.

Cos'è l'aria

Prima di rispondere alla domanda su quanto pesa l'aria, è necessario capire cos'è questa sostanza. L'aria è un guscio gassoso che esiste attorno al nostro pianeta e che è una miscela omogenea di vari gas. L'aria contiene i seguenti gas:

• azoto (78,08%);
• ossigeno (20,94%);
• argon (0,93%);
• vapore acqueo (0,40%);
• anidride carbonica (0,035%).

Oltre ai gas sopra elencati, l'aria contiene anche quantità minime neon (0,0018%), elio (0,0005%), metano (0,00017%), cripton (0,00014%), idrogeno (0,00005%), ammoniaca (0,0003%).

È interessante notare che questi componenti possono essere separati condensando l'aria, cioè trasformandola allo stato liquido aumentando la pressione e diminuendo la temperatura. Poiché ogni componente dell'aria ha una propria temperatura di condensazione, in questo modo è possibile isolare tutti i componenti dall'aria, che nella pratica viene utilizzata.

Peso dell'aria e fattori che lo influenzano

Cosa ti impedisce di rispondere esattamente alla domanda quanto pesa un metro cubo d'aria? Naturalmente, ci sono una serie di fattori che possono influenzare notevolmente questo peso.

Innanzitutto, questa è la composizione chimica. Sopra sono riportati i dati per la composizione aria pulita Tuttavia, attualmente quest'aria in molti luoghi del pianeta è altamente inquinata e di conseguenza la sua composizione sarà diversa. Pertanto, vicino alle grandi città, l'aria ne contiene di più diossido di carbonio, ammoniaca, metano che nell'aria rurale.

In secondo luogo, l'umidità, cioè la quantità di vapore acqueo contenuto nell'atmosfera. Più l'aria è umida, meno pesa, a parità di altre condizioni.

In terzo luogo, la temperatura. Questo è uno dei fattori importanti, minore è il suo valore, maggiore è la densità dell'aria e, di conseguenza, maggiore è il suo peso.

In quarto luogo, la pressione atmosferica, che riflette direttamente il numero di molecole d'aria in un determinato volume, cioè il suo peso.

Per capire come la combinazione di questi fattori influisce sul peso dell'aria, facciamo un semplice esempio: la massa di un metro cubo di aria secca alla temperatura di 25°C, situato in prossimità della superficie terrestre, è di 1.205 kg, se consideriamo un volume d'aria simile vicino alla superficie del mare alla temperatura di 0 ° C, allora la sua massa sarà già pari a 1.293 kg, cioè aumenterà del 7,3%.

Variazione della densità dell'aria con l'altitudine

All’aumentare dell’altitudine, la pressione dell’aria diminuisce e la sua densità e il suo peso diminuiscono di conseguenza. L'aria atmosferica alle pressioni osservate sulla Terra può, in prima approssimazione, essere considerata un gas ideale. Ciò significa che la pressione e la densità dell'aria sono matematicamente correlate tra loro attraverso l'equazione di stato gas ideale: P = ρ*R*T/M, dove P è la pressione, ρ è la densità, T è la temperatura in Kelvin, M è la massa molare dell'aria, R è la costante universale dei gas.

Dalla formula precedente è possibile ottenere una formula per la dipendenza della densità dell'aria dall'altezza, tenendo conto che la pressione cambia secondo la legge P = P 0 +ρ*g*h, dove P 0 è la pressione sulla superficie della terra, g è l'accelerazione di gravità, h è l'altezza. Sostituendo questa formula per la pressione nell'espressione precedente ed esprimendo la densità, otteniamo: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). Usando questa espressione, puoi determinare la densità dell'aria a qualsiasi altitudine. Pertanto il peso dell'aria (sarebbe più corretto dire massa) è determinato dalla formula m(h) = ρ(h)*V, dove V è il volume dato.

Nell'espressione per la dipendenza della densità dall'altezza, si può notare che anche la temperatura e l'accelerazione gravitazionale dipendono dall'altezza. Quest'ultima dipendenza può essere trascurata se si parla di altezze non superiori a 1-2 km. Per quanto riguarda la temperatura, la sua dipendenza dall'altezza è ben descritta dalla seguente espressione empirica: T(h) = T 0 -0,65*h, dove T 0 è la temperatura dell'aria in prossimità della superficie terrestre.

Per non calcolare costantemente la densità per ciascuna altitudine, di seguito forniamo una tabella sulla dipendenza delle principali caratteristiche dell'aria dall'altitudine (fino a 10 km).

Qual è l'aria più pesante?

Considerando i principali fattori che determinano la risposta alla domanda su quanto pesa l'aria, puoi capire quale sarà l'aria più pesante. Insomma, l'aria fredda pesa sempre più dell'aria calda, poiché la densità di quest'ultima è inferiore, e l'aria secca pesa più dell'aria umida. L'ultima affermazione è facile da capire, poiché è 29 g/mol e la massa molare di una molecola d'acqua è 18 g/mol, ovvero 1,6 volte inferiore.

Determinazione del peso dell'aria in determinate condizioni

Ora risolviamo un problema specifico. Rispondiamo alla domanda su quanto pesa l'aria, occupando un volume di 150 litri, ad una temperatura di 288 K. Teniamo presente che 1 litro è un millesimo di metro cubo, cioè 1 litro = 0,001 m 3. Per quanto riguarda la temperatura di 288 K, corrisponde a 15°C, cioè è tipica di molte zone del nostro pianeta. Successivamente è necessario determinare la densità dell'aria. Puoi farlo in due modi:

1. Calcolare utilizzando la formula precedente per un'altitudine di 0 metri sul livello del mare. In questo caso il valore ottenuto è ρ = 1,227 kg/m 3
2. Osservate la tabella qui sopra, che è stata costruita sulla base di T 0 = 288,15 K. La tabella contiene il valore ρ = 1,225 kg/m 3.

Quindi, abbiamo due numeri che concordano bene tra loro. La leggera differenza è dovuta ad un errore di 0,15 K nella determinazione della temperatura, e anche al fatto che l'aria non è ancora un gas ideale, ma un gas reale. Pertanto, per i calcoli successivi, prenderemo la media dei due valori ottenuti, ovvero ρ = 1,226 kg/m 3.

Ora, utilizzando la formula per il rapporto tra massa, densità e volume, otteniamo: m = ρ*V = 1,226 kg/m 3 * 0,150 m 3 = 0,1839 kg ovvero 183,9 grammi.

Puoi anche rispondere quanto pesa un litro d'aria e quando date condizioni: m = 1,226 kg/m 3 * 0,001 m 3 = 0,001226 kg ovvero circa 1,2 grammi.

Perché non sentiamo l'aria che ci preme?

Quanto pesa 1 m3 di aria? Poco più di 1 chilogrammo. L'intera tavola atmosferica del nostro pianeta mette sotto pressione una persona con il suo peso di 200 kg! Questa è una massa d'aria abbastanza grande che potrebbe causare molti problemi a una persona. Perché non lo sentiamo? Ciò è dovuto a due ragioni: in primo luogo esiste anche una pressione interna nella persona stessa, che contrasta quella esterna pressione atmosferica, in secondo luogo, l'aria, essendo un gas, esercita la pressione in tutte le direzioni allo stesso modo, cioè le pressioni in tutte le direzioni si bilanciano a vicenda.

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Quanto pesa l'aria nella stanza?

Sapreste dire almeno approssimativamente quanto peso rappresenta l'aria contenuta nella vostra stanza? Pochi grammi o pochi chilogrammi? Riesci a sollevare un carico del genere con un dito o riusciresti a malapena a reggerlo sulle spalle?

Ora, forse, non ci sono più persone che pensano, come credevano gli antichi, che l'aria non pesi nulla. Ma anche adesso molte persone non saranno in grado di dire quanto pesa un certo volume d'aria.

Ricorda che c'è una tazza d'aria da un litro della stessa densità che ha nelle vicinanze superficie terrestre con normale temperatura ambiente, pesa circa 1,2 g Poiché un metro cubo contiene 1mila litri, un metro cubo d'aria pesa mille volte di più di 1,2 g, ovvero 1,2 kg. Ora non è difficile rispondere alla domanda posta in precedenza. Per fare ciò, devi solo scoprire quanti metri cubi ci sono nella tua stanza, quindi verrà determinato il peso dell'aria in essa contenuta.

Lascia che la stanza abbia una superficie di 10 m2 e un'altezza di 4 m. In una stanza del genere ci sono 40 metri cubi d'aria, che pesa quaranta volte 1,2 kg. Questo sarà di 48 kg.

Quindi, anche in una stanza così piccola, l’aria pesa un po’ meno di te. Difficilmente riusciresti a portare un simile carico sulle spalle. E l'aria di una stanza due volte più spaziosa, caricata sulla schiena, potrebbe schiacciarti.

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Densità E volume specifico di aria umida sono quantità variabili a seconda della temperatura e ambiente aereo. Questi valori devono essere conosciuti quando si scelgono i ventilatori, quando si risolvono i problemi relativi al movimento dell'agente essiccante attraverso i condotti dell'aria, quando si determina la potenza dei motori elettrici dei ventilatori.

Questa è la massa (peso) di 1 metro cubo di una miscela di aria e vapore acqueo ad una certa temperatura e umidità relativa. Il volume specifico è il volume di aria e vapore acqueo per 1 kg di aria secca.

Contenuto di umidità e calore

Viene chiamata la massa in grammi per unità di massa (1 kg) di aria secca nel loro volume totale contenuto di umidità dell'aria. Si ottiene dividendo la densità del vapore acqueo contenuto nell'aria, espressa in grammi, per la densità dell'aria secca espressa in chilogrammi.

Per determinare il consumo di calore per l'umidità, è necessario conoscere il valore contenuto di calore dell'aria umida. Questo valore si intende contenuto in una miscela di aria e vapore acqueo. È numericamente uguale alla somma:

contenuto di calore della parte secca dell'aria riscaldata alla temperatura del processo di essiccazione

contenuto di calore del vapore acqueo nell'aria a 0°C

contenuto di calore di questo vapore riscaldato alla temperatura del processo di essiccazione

Contenuto di calore dell'aria umida espresso in kilocalorie per 1 kg di aria secca o in joule. Chilocaloriaè un'unità tecnica del calore speso Calore 1 kg di acqua ogni 1°C (a una temperatura compresa tra 14,5 e 15,5°C). Nel sistema SI