LEZIONE II CANDELA. LUMINOSITÀ DELLA FIAMMA. L'ARIA È NECESSARIA PER LA COMBUSTIONE. FORMAZIONE DELL'ACQUA Nell'ultima lezione abbiamo esaminato proprietà generali e la posizione della parte liquida della candela, nonché il modo in cui questo liquido arriva al punto in cui avviene la combustione. Sei convinto che quando la candela

Aria prodotta localmente da allora pianeti interni- Mercurio, Venere, Terra e Marte si trovano vicino al Sole (Fig. 5.2), è abbastanza ragionevole supporre che siano costituiti dalle stesse materie prime. Questo è vero. Riso. 5.2. Orbite dei pianeti del sistema solareImmagini in scala

Quanta aria respiri? È interessante anche calcolare quanto pesa l'aria che inspiriamo ed espiriamo durante una giornata. Ad ogni respiro, una persona introduce nei polmoni circa mezzo litro d'aria. Facciamo, in media, 18 inalazioni al minuto. Quindi, in uno

Quanto pesa tutta l'aria sulla Terra? Gli esperimenti ora descritti mostrano che una colonna d'acqua alta 10 m pesa quanto una colonna d'aria dalla Terra al limite superiore dell'atmosfera, motivo per cui si bilanciano tra loro. Pertanto, non è difficile calcolare quanto pesa

Ferro da stiro a vapore e aria solida Non è una strana combinazione di parole? Tuttavia, questa non è affatto una sciocchezza: sia il vapore di ferro che l'aria solida esistono in natura, ma non in condizioni ordinarie, di quali condizioni stiamo parlando? Lo stato della materia è determinato da due

PRIMO TENTATIVO DI OTTENERE UN MOTORE AUTOMATICO - OSCILLATORE MECCANICO - LAVORO DI DEWARD E LINDE - ARIA LIQUIDA Rendendosi conto di questa verità, ho iniziato a cercare modi per realizzare la mia idea e, dopo aver riflettuto a lungo, finalmente sono arrivato con un apparato che potrebbe ricevere

51 Fulmini domati direttamente nella stanza - e in sicurezza! Per l'esperimento avremo bisogno di: due palloncini. Tutti hanno visto un fulmine. Una terribile scarica elettrica esce direttamente dalla nuvola, bruciando tutto ciò che colpisce. Lo spettacolo è allo stesso tempo spaventoso e attraente. Il fulmine è pericoloso, uccide tutti gli esseri viventi.

QUANTI? Ancor prima di iniziare a studiare i raggi dell'uranio, Maria aveva già deciso che le stampe su pellicole fotografiche erano un metodo di analisi impreciso e voleva misurare l'intensità dei raggi e confrontare la quantità di radiazioni emesse varie sostanze. Lei lo sapeva: Becquerel

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

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:

Vengono considerate le proprietà fisiche di base dell'aria: densità dell'aria, sua dinamica e viscosità cinematica, calore specifico, conducibilità termica, diffusività termica, numero di Prandtl ed entropia. Le proprietà dell'aria sono riportate nelle tabelle in base alla temperatura alla pressione atmosferica normale.

Densità dell'aria a seconda della temperatura

Viene presentata una tabella dettagliata dei valori di densità dell'aria secca a varie temperature e pressione atmosferica normale. Qual è la densità dell'aria? La densità dell'aria può essere determinata analiticamente dividendo la sua massa per il volume che occupa. A date condizioni(pressione, temperatura e umidità). Puoi anche calcolarne la densità utilizzando la formula dell'equazione di stato dei gas ideali. Per fare questo devi sapere pressione assoluta e la temperatura dell'aria, nonché la sua costante gassosa e il volume molare. Questa equazione consente di calcolare la densità secca dell'aria.

In pratica, per scoprire qual è la densità dell'aria a diverse temperature, è conveniente utilizzare tabelle già pronte. Ad esempio, la tabella seguente mostra la densità dell'aria atmosferica in base alla sua temperatura. La densità dell'aria nella tabella è espressa in chilogrammi per metro cubo ed è indicata nell'intervallo di temperatura da meno 50 a 1200 gradi Celsius alla pressione atmosferica normale (101325 Pa).

A 25°C l'aria ha una densità di 1.185 kg/m3. Quando riscaldata, la densità dell'aria diminuisce: l'aria si espande (il suo volume specifico aumenta). All'aumentare della temperatura, ad esempio fino a 1200°C, si raggiunge una densità dell'aria molto bassa, pari a 0,239 kg/m 3, ovvero 5 volte inferiore al suo valore a temperatura ambiente. In generale, la riduzione durante il riscaldamento consente un processo come la convezione naturale e viene utilizzata, ad esempio, in aeronautica.

Se confrontiamo la densità dell'aria rispetto a , l'aria è tre ordini di grandezza più leggera: a una temperatura di 4°C la densità dell'acqua è di 1000 kg/m3 e la densità dell'aria è di 1,27 kg/m3. È anche necessario annotare la densità dell'aria a condizioni normali. Le condizioni normali per i gas sono quelle alle quali la loro temperatura è pari a 0°C e la pressione è uguale alla normale pressione atmosferica. Quindi, secondo la tabella, la densità dell'aria in condizioni normali (a NL) è 1.293 kg/m 3.

Viscosità dinamica e cinematica dell'aria a diverse temperature

Quando si eseguono calcoli termici, è necessario conoscere il valore della viscosità dell'aria (coefficiente di viscosità) a diverse temperature. Questo valore è necessario per calcolare i numeri di Reynolds, Grashof e Rayleigh, i cui valori determinano il regime di flusso di questo gas. Nella tabella sono riportati i valori dei coefficienti dinamici μ e cinematico ν viscosità dell'aria nell'intervallo di temperatura da -50 a 1200°C a pressione atmosferica.

Il coefficiente di viscosità dell'aria aumenta significativamente con l'aumentare della temperatura. Ad esempio, la viscosità cinematica dell'aria è pari a 15,06 10 -6 m 2 /s alla temperatura di 20°C, e con un aumento della temperatura fino a 1200°C la viscosità dell'aria diventa pari a 233,7 10 -6 m 2 /s, cioè aumenta di 15,5 volte! La viscosità dinamica dell'aria alla temperatura di 20°C è 18,1·10 -6 Pa·s.

Quando l'aria viene riscaldata, i valori della viscosità sia cinematica che dinamica aumentano. Queste due grandezze sono legate tra loro attraverso la densità dell'aria, il cui valore diminuisce quando questo gas viene riscaldato. Un aumento della viscosità cinematica e dinamica dell'aria (così come di altri gas) quando riscaldata è associata a una vibrazione più intensa delle molecole d'aria attorno al loro stato di equilibrio (secondo MKT).

Nota: fai attenzione! La viscosità dell'aria è espressa alla potenza di 10 6 .

Capacità termica specifica dell'aria a temperature da -50 a 1200°C

Viene presentata una tabella della capacità termica specifica dell'aria a varie temperature. La capacità termica nella tabella è data a pressione costante (capacità termica isobarica dell'aria) nell'intervallo di temperature da meno 50 a 1200°C per l'aria allo stato secco. Qual è la capacità termica specifica dell'aria? La capacità termica specifica determina la quantità di calore che deve essere fornita a un chilogrammo di aria a pressione costante per aumentare la sua temperatura di 1 grado. Ad esempio, a 20°C, per riscaldare 1 kg di questo gas di 1°C in un processo isobarico, sono necessari 1005 J di calore.

La capacità termica specifica dell'aria aumenta con l'aumentare della temperatura. Tuttavia, la dipendenza della capacità termica di massa dell'aria dalla temperatura non è lineare. Nell'intervallo da -50 a 120°C, il suo valore praticamente non cambia: in queste condizioni, la capacità termica media dell'aria è 1010 J/(kg deg). Dalla tabella si vede che la temperatura inizia ad avere un effetto significativo a partire dal valore di 130°C. Tuttavia, la temperatura dell’aria influisce sulla sua capacità termica specifica molto meno della sua viscosità. Pertanto, quando riscaldata da 0 a 1200°C, la capacità termica dell'aria aumenta solo di 1,2 volte - da 1005 a 1210 J/(kg gradi).

Va notato che la capacità termica dell'aria umida è superiore a quella dell'aria secca. Se confrontiamo l'aria, è ovvio che l'acqua ha un valore più alto e il contenuto di acqua nell'aria porta ad un aumento della capacità termica specifica.

Conducibilità termica, diffusività termica, numero di Prandtl dell'aria

La tabella presenta proprietà fisiche dell'aria atmosferica come conduttività termica, diffusività termica e il suo numero di Prandtl in base alla temperatura. Le proprietà termofisiche dell'aria sono indicate nell'intervallo da -50 a 1200°C per l'aria secca. Secondo la tabella si può vedere che le proprietà indicate dell'aria dipendono in modo significativo dalla temperatura e la dipendenza dalla temperatura delle proprietà considerate di questo gas è diversa.

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 anidride carbonica, 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. Aria atmosferica alle pressioni osservate sulla Terra può, in prima approssimazione, essere considerato 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 - pressione, ρ - densità, T - temperatura in Kelvin, M - massa molare 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. L'ultima dipendenza può essere trascurata se stiamo parlando circa 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. Calcola utilizzando la formula sopra 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 o 183,9 grammi.

Puoi anche rispondere quanto pesa un litro d'aria in determinate condizioni: m = 1,226 kg/m3 * 0,001 m3 = 0,001226 kg o 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 si spiega per due ragioni: in primo luogo, esiste anche una pressione interna all'interno della 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.