LEKCIJA II SVECE. LIESMAS SPilgtums. DEGŠANAI IR NEPIECIEŠAMS GAISS. ŪDENS VEIDOŠANĀS Pēdējā lekcijā apskatījām vispārīgas īpašības un sveces šķidrās daļas atrašanās vietu, kā arī to, kā šis šķidrums nokļūst tur, kur notiek degšana. Vai esat pārliecināts, ka tad, kad svece

Vietēji ražots gaiss kopš iekšējās planētas- Merkurs, Venera, Zeme un Marss atrodas tuvu Saulei (5.2. att.), ir diezgan pamatoti pieņemt, ka tie sastāv no vienām un tām pašām izejvielām. Tā ir patiesība. Rīsi. 5.2. Saules sistēmas planētu orbītasMēroga attēli

Cik daudz gaisa tu elpo? Interesanti ir arī aprēķināt, cik daudz sver gaiss, ko vienas dienas laikā ieelpojam un izelpojam. Ar katru elpu cilvēks plaušās ievada apmēram puslitru gaisa. Mēs veicam vidēji 18 inhalācijas minūtē. Tātad, vienā

Cik sver viss gaiss uz Zemes? Tagad aprakstītie eksperimenti parāda, ka 10 m augsts ūdens stabs sver tikpat, cik gaisa stabs no Zemes līdz atmosfēras augšējai robežai, tāpēc tie līdzsvaro viens otru. Tāpēc nav grūti aprēķināt, cik tas sver

Dzelzs tvaiks un ciets gaiss Vai tas nav dīvains vārdu savienojums? Tomēr tas nebūt nav muļķības: dabā pastāv gan dzelzs tvaiki, gan ciets gaiss, bet ne parastos apstākļos. Vielas stāvokli nosaka divi

PIRMAIS MĒĢINĀJUMS IEGŪT PAŠDARBĪBAS DZINĒJU - MEHĀNISKO OSCILATORU - DEVARDA UN LINDE - ŠĶIDRĀ GAISA DARBS Apzinoties šo patiesību, es sāku meklēt veidus, kā īstenot savu ideju, un pēc ilgām pārdomām beidzot nonācu pie aparāta, kas varētu saņemt

51 Pieradināts zibens tieši istabā - un droši! Eksperimentam mums būs nepieciešami: divi baloni. Ikviens ir redzējis zibens šausmīgu elektrisko izlādi tieši no mākoņa, sadedzinot visu, ko tas trāpa. Izrāde ir gan biedējoša, gan pievilcīga. Zibens ir bīstams, tas nogalina visu dzīvo.

CIK DAUDZ? Pat pirms viņa sāka pētīt urāna starus, Marija jau bija nolēmusi, ka izdrukas uz fotofilmām ir neprecīza analīzes metode, un viņa vēlējās izmērīt staru intensitāti un salīdzināt izstarotā starojuma daudzumu. dažādas vielas. Viņa zināja: Bekerela

Tā ir 1 kubikmetra gaisa un ūdens tvaiku maisījuma masa (svars) noteiktā temperatūrā un relatīvais mitrums. Īpatnējais tilpums ir gaisa un ūdens tvaiku tilpums uz 1 kg sausa gaisa.

Mitruma un siltuma saturs

Lai noteiktu siltuma patēriņu mitrumam, jums jāzina vērtība mitra gaisa siltuma saturs. Šo vērtību saprot kā gaisa un ūdens tvaiku maisījuma saturu. Tas ir skaitliski vienāds ar summu:

Tiek aplūkotas gaisa fizikālās pamatīpašības: gaisa blīvums, tā dinamika un kinemātiskā viskozitāte, īpašs karstums, siltumvadītspēja, siltuma difūzija, Prandtl skaitlis un entropija. Gaisa īpašības ir norādītas tabulās atkarībā no temperatūras pie normāla atmosfēras spiediena.

Gaisa blīvums atkarībā no temperatūras

Tiek parādīta detalizēta sausa gaisa blīvuma vērtību tabula dažādās temperatūrās un normālā atmosfēras spiedienā. Kāds ir gaisa blīvums? Gaisa blīvumu var noteikt analītiski, dalot tā masu ar tilpumu, ko tas aizņem. plkst dotajiem nosacījumiem(spiediens, temperatūra un mitrums). Varat arī aprēķināt tā blīvumu, izmantojot ideālās gāzes stāvokļa vienādojuma formulu. Lai to izdarītu, jums jāzina absolūtais spiediens un gaisa temperatūra, kā arī tās gāzes konstante un molārais tilpums. Šis vienādojums ļauj aprēķināt sausā gaisa blīvumu.

Praksē, lai noskaidrotu, kāds ir gaisa blīvums dažādās temperatūrās, ir ērti izmantot gatavas tabulas. Piemēram, zemāk esošajā tabulā parādīts atmosfēras gaisa blīvums atkarībā no tā temperatūras. Gaisa blīvums tabulā ir izteikts kilogramos uz kubikmetru un ir norādīts temperatūras diapazonā no mīnus 50 līdz 1200 grādiem pēc Celsija normālā atmosfēras spiedienā (101325 Pa).

Pie 25°C gaisa blīvums ir 1,185 kg/m3. Sildot, gaisa blīvums samazinās - gaiss izplešas (tā īpatnējais tilpums palielinās). Temperatūrai paaugstinoties, piemēram, līdz 1200°C, tiek sasniegts ļoti zems gaisa blīvums, kas vienāds ar 0,239 kg/m 3, kas ir 5 reizes mazāks par tā vērtību istabas temperatūrā. Kopumā samazināšana karsēšanas laikā ļauj notikt tādam procesam kā dabiskā konvekcija, un to izmanto, piemēram, aeronautikā.

Ja salīdzina gaisa blīvumu attiecībā pret , tad gaiss ir par trim kārtām vieglāks - 4°C temperatūrā ūdens blīvums ir 1000 kg/m3, bet gaisa blīvums ir 1,27 kg/m3. Ir arī nepieciešams atzīmēt gaisa blīvumu plkst normāli apstākļi. Normāli apstākļi gāzēm ir tādi, kuros to temperatūra ir 0°C un spiediens ir vienāds ar normālu atmosfēras spiedienu. Tādējādi saskaņā ar tabulu gaisa blīvums normālos apstākļos (NL) ir 1,293 kg/m 3.

Gaisa dinamiskā un kinemātiskā viskozitāte dažādās temperatūrās

Veicot termiskos aprēķinus, ir jāzina gaisa viskozitātes vērtība (viskozitātes koeficients) dažādās temperatūrās. Šī vērtība ir nepieciešama, lai aprēķinātu Reinoldsa, Grashofa un Reilija skaitļus, kuru vērtības nosaka šīs gāzes plūsmas režīmu. Tabulā ir parādītas dinamisko koeficientu vērtības μ un kinemātiskā ν gaisa viskozitāte temperatūras diapazonā no -50 līdz 1200°C pie atmosfēras spiediena.

Gaisa viskozitātes koeficients ievērojami palielinās, palielinoties temperatūrai. Piemēram, gaisa kinemātiskā viskozitāte ir vienāda ar 15,06 10 -6 m 2 /s 20°C temperatūrā, un, temperatūrai paaugstinoties līdz 1200°C, gaisa viskozitāte kļūst vienāda ar 233,7 10 -6 m. 2 /s, tas ir, tas palielinās 15,5 reizes! Gaisa dinamiskā viskozitāte 20°C temperatūrā ir 18,1·10 -6 Pa·s.

Sildot gaisu, palielinās gan kinemātiskās, gan dinamiskās viskozitātes vērtības. Šie divi lielumi ir saistīti viens ar otru caur gaisa blīvumu, kura vērtība samazinās, kad šī gāze tiek uzkarsēta. Gaisa (kā arī citu gāzu) kinemātiskās un dinamiskās viskozitātes palielināšanās karsējot ir saistīta ar intensīvāku gaisa molekulu vibrāciju ap to līdzsvara stāvokli (saskaņā ar MKT).

Piezīme: esiet uzmanīgi! Gaisa viskozitāte ir dota ar jaudu 10 6 .

Gaisa īpatnējā siltumietilpība temperatūrā no -50 līdz 1200°C

Tiek parādīta gaisa īpatnējās siltumietilpības tabula dažādās temperatūrās. Siltuma jauda tabulā norādīta nemainīgā spiedienā (gaisa izobāriskā siltumietilpība) temperatūras diapazonā no mīnus 50 līdz 1200°C sausam gaisam. Kāda ir gaisa īpatnējā siltumietilpība? Īpatnējā siltumietilpība nosaka siltuma daudzumu, kas jāpavada vienam kilogramam gaisa nemainīgā spiedienā, lai paaugstinātu tā temperatūru par 1 grādu. Piemēram, 20°C temperatūrā, lai izobāriskā procesā uzsildītu 1 kg šīs gāzes par 1°C, ir nepieciešams 1005 J siltuma.

Gaisa īpatnējā siltumietilpība palielinās, palielinoties temperatūrai. Tomēr gaisa masas siltumietilpības atkarība no temperatūras nav lineāra. Diapazonā no -50 līdz 120°C tā vērtība praktiski nemainās - šajos apstākļos gaisa vidējā siltumietilpība ir 1010 J/(kg deg). Pēc tabulas var redzēt, ka temperatūra sāk būtiski ietekmēt no vērtības 130°C. Tomēr gaisa temperatūra ietekmē tā īpatnējo siltumietilpību daudz mazāk nekā viskozitāti. Tādējādi, sildot no 0 līdz 1200°C, gaisa siltumietilpība palielinās tikai 1,2 reizes - no 1005 līdz 1210 J/(kg deg).

Jāņem vērā, ka mitrā gaisa siltumietilpība ir augstāka nekā sausam gaisam. Ja salīdzina gaisu, ir acīmredzams, ka ūdenim ir lielāka vērtība un ūdens saturs gaisā izraisa īpatnējās siltumietilpības pieaugumu.

Siltumvadītspēja, siltuma difūzija, gaisa Prandtl skaits

Tabulā ir parādītas tādas atmosfēras gaisa fizikālās īpašības kā siltumvadītspēja, siltuma difūzija un tā Prandtl skaitlis atkarībā no temperatūras. Gaisa termofizikālās īpašības ir norādītas diapazonā no -50 līdz 1200°C sausam gaisam. Saskaņā ar tabulu var redzēt, ka norādītās gaisa īpašības ir būtiski atkarīgas no temperatūras un šīs gāzes aplūkoto īpašību atkarība no temperatūras ir atšķirīga.

Daudzus var pārsteigt fakts, ka gaisam ir noteikts svars, kas nav nulle. Precīza vērtībaŠo svaru nav tik viegli noteikt, jo to lielā mērā ietekmē tādi faktori kā ķīmiskais sastāvs, mitrums, temperatūra un spiediens. Sīkāk aplūkosim jautājumu par to, cik daudz gaisa sver.

Kas ir gaiss

Pirms atbildes uz jautājumu par to, cik daudz gaisa sver, ir jāsaprot, kas ir šī viela. Gaiss ir gāzveida apvalks, kas eksistē ap mūsu planētu un ir dažādu gāzu viendabīgs maisījums. Gaiss satur šādas gāzes:

• slāpeklis (78,08%);
• skābeklis (20,94%);
• argons (0,93%);
• ūdens tvaiki (0,40%);
• oglekļa dioksīds (0,035%).

Papildus iepriekš minētajām gāzēm gaiss satur arī minimālie daudzumi neons (0,0018%), hēlijs (0,0005%), metāns (0,00017%), kriptons (0,00014%), ūdeņradis (0,00005%), amonjaks (0,0003%).

Interesanti atzīmēt, ka šīs sastāvdaļas var atdalīt, kondensējot gaisu, tas ir, pārvēršot to šķidrā stāvoklī, palielinot spiedienu un pazeminot temperatūru. Tā kā katrai gaisa sastāvdaļai ir sava kondensācijas temperatūra, tādā veidā ir iespējams izolēt visas sastāvdaļas no gaisa, kas tiek izmantots praksē.

Gaisa svars un faktori, kas to ietekmē

Kas liedz precīzi atbildēt uz jautājumu, cik sver kubikmetrs gaisa? Protams, ir vairāki faktori, kas var būtiski ietekmēt šo svaru.

Pirmkārt, tas ir ķīmiskais sastāvs. Iepriekš ir dati par sastāvu tīrs gaiss Taču šobrīd šis gaiss daudzviet uz planētas ir ļoti piesārņots, un attiecīgi tā sastāvs būs atšķirīgs. Tādējādi lielu pilsētu tuvumā gaiss satur vairāk oglekļa dioksīds, amonjaks, metāns nekā lauku gaisā.

Otrkārt, mitrums, tas ir, ūdens tvaiku daudzums atmosfērā. Jo mitrāks gaiss, jo mazāks tas sver, ja pārējās lietas ir vienādas.

Treškārt, temperatūra. Šis ir viens no svarīgi faktori, jo zemāka ir tā vērtība, jo lielāks ir gaisa blīvums un attiecīgi lielāks tā svars.

Ceturtkārt, atmosfēras spiediens, kas tieši atspoguļo gaisa molekulu skaitu noteiktā tilpumā, tas ir, tā svaru.

Lai saprastu, kā šo faktoru kombinācija ietekmē gaisa svaru, sniegsim vienkāršu piemēru: viena metra kubikmetra sausa gaisa masa 25 ° C temperatūrā, kas atrodas netālu no zemes virsmas, ir 1,205 kg, ja mēs uzskatām līdzīgu gaisa tilpumu pie jūras virsmas 0 ° C temperatūrā, tad tā masa jau būs vienāda ar 1,293 kg, tas ir, tas palielināsies par 7,3%.

Gaisa blīvuma izmaiņas atkarībā no augstuma

Palielinoties augstumam, gaisa spiediens pazeminās, un attiecīgi samazinās tā blīvums un svars. Atmosfēras gaiss uz Zemes novērotā spiediena gadījumā to sākotnēji var uzskatīt par ideālu gāzi. Tas nozīmē, ka gaisa spiediens un blīvums ir matemātiski saistīti viens ar otru, izmantojot stāvokļa vienādojumu ideāla gāze: P = ρ*R*T/M, kur P - spiediens, ρ - blīvums, T - temperatūra kelvinos, M - molārā masa gaiss, R ir universālā gāzes konstante.

No iepriekš minētās formulas var iegūt formulu gaisa blīvuma atkarībai no augstuma, ņemot vērā, ka spiediens mainās saskaņā ar likumu P = P 0 +ρ*g*h, kur P 0 ir spiediens uz virsmas. no zemes, g ir gravitācijas paātrinājums, h ir augstums. Aizvietojot šo spiediena formulu iepriekšējā izteiksmē un izsakot blīvumu, iegūstam: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). Izmantojot šo izteiksmi, jūs varat noteikt gaisa blīvumu jebkurā augstumā. Attiecīgi gaisa svaru (pareizāk būtu teikt masu) nosaka pēc formulas m(h) = ρ(h)*V, kur V ir dotais tilpums.

Izteiksmē blīvuma atkarībai no augstuma var atzīmēt, ka temperatūra un gravitācijas paātrinājums ir atkarīgi arī no augstuma. Pēdējo atkarību var atstāt novārtā, ja mēs runājam par par augstumu ne vairāk kā 1-2 km. Runājot par temperatūru, tās atkarību no augstuma labi raksturo šāda empīriskā izteiksme: T(h) = T 0 -0,65*h, kur T 0 ir gaisa temperatūra pie zemes virsmas.

Lai nemitīgi aprēķinātu blīvumu katram augstumam, zemāk mēs sniedzam tabulu par galveno gaisa īpašību atkarību no augstuma (līdz 10 km).

Kurš gaiss ir vissmagākais

Apsverot galvenos faktorus, kas nosaka atbildi uz jautājumu, cik daudz gaisa sver, jūs varat saprast, kurš gaiss būs vissmagākais. Īsāk sakot, auksts gaiss vienmēr sver vairāk nekā silts gaiss, jo tā blīvums ir mazāks, un sausais gaiss sver vairāk nekā mitrs gaiss. Pēdējais apgalvojums ir viegli saprotams, jo tas ir 29 g/mol, un ūdens molekulas molārā masa ir 18 g/mol, tas ir, 1,6 reizes mazāka.

Gaisa svara noteikšana dotajos apstākļos

Tagad atrisināsim konkrētu problēmu. Atbildēsim uz jautājumu, cik daudz gaisa sver, aizņemot 150 litru tilpumu, 288 K temperatūrā. Ņemsim vērā, ka 1 litrs ir tūkstošdaļa kubikmetra, tas ir, 1 litrs = 0,001 m 3. Kas attiecas uz 288 K temperatūru, tā atbilst 15 ° C, tas ir, tā ir raksturīga daudzām mūsu planētas vietām. Tālāk jums jānosaka gaisa blīvums. To var izdarīt divos veidos:

1. Aprēķiniet, izmantojot iepriekš minēto formulu 0 metru augstumam virs jūras līmeņa. Šajā gadījumā iegūtā vērtība ir ρ = 1,227 kg/m 3
2. Apskatiet augstāk esošo tabulu, kas tika izveidota, pamatojoties uz T 0 = 288,15 K. Tabulā ir norādīta vērtība ρ = 1,225 kg/m 3.

Tādējādi mums ir divi skaitļi, kas labi sakrīt viens ar otru. Nelielā atšķirība ir saistīta ar 0,15 K kļūdu temperatūras noteikšanā, kā arī ar to, ka gaiss joprojām nav ideāla gāze, bet gan īsta gāze. Tāpēc turpmākajiem aprēķiniem ņemsim vidējo no divām iegūtajām vērtībām, tas ir, ρ = 1,226 kg/m 3.

Tagad, izmantojot formulu masas, blīvuma un tilpuma attiecībai, mēs iegūstam: m = ρ*V = 1,226 kg/m 3 * 0,150 m 3 = 0,1839 kg jeb 183,9 grami.

Varat arī atbildēt, cik litrs gaisa sver dotajos apstākļos: m = 1,226 kg/m3 * 0,001 m3 = 0,001226 kg jeb aptuveni 1,2 grami.

Kāpēc mēs nejūtam, ka gaiss mūs spiež?

Cik sver 1 m3 gaisa? Nedaudz vairāk par 1 kilogramu. Viss mūsu planētas atmosfēras galds rada spiedienu uz cilvēku ar savu svaru 200 kg! Šī ir diezgan liela gaisa masa, kas cilvēkam var radīt daudz nepatikšanas. Kāpēc mēs to nejūtam? Tas izskaidrojams ar diviem iemesliem: pirmkārt, arī pašā cilvēkā ir iekšējs spiediens, kas iedarbojas pret ārējo atmosfēras spiediens, otrkārt, gaiss, būdams gāze, izdara spiedienu visos virzienos vienādi, tas ir, spiedieni visos virzienos līdzsvaro viens otru.