Fysiske egenskaper til luft: tetthet, viskositet, spesifikk varmekapasitet. Hvor mye veier luft Bestemme vekten av luft under gitte forhold

Trykkluft er luft under trykk større enn atmosfærisk trykk.

Trykkluft er en unik energibærer sammen med elektrisitet, naturgass og vann. I industrielle omgivelser brukes trykkluft hovedsakelig til å drive pneumatisk drevne enheter og mekanismer (pneumatisk drift).

I hverdagen, hverdagen, merker vi praktisk talt ikke luften rundt oss. Men gjennom menneskets historie har folk brukt unike egenskaper luft. Oppfinnelsen av seilet og smia, vindmøllen og varmluftsballong ble de første trinnene i å bruke luft som energibærer.

Oppfinnelsen av kompressoren innledet en tid med industriell bruk. trykkluft. Og spørsmålet: " Hva er Air og hvilke egenskaper har det? - ble langt fra ledig.

Når du begynner å designe et nytt pneumatisk system eller modernisere et eksisterende, vil det være nyttig å huske om noen egenskaper ved luft, termer og måleenheter.

Luft er en blanding av gasser, hovedsakelig bestående av nitrogen og oksygen.

Luftsammensetning
Element*	Betegnelse	Etter volum, %	Av vekt, %

Oksygen

Karbondioksid	CO2

	CH 4




	H2O

Gjennomsnittlig slektning molar masse-28.98. 10 -3 kg/mol

*Luftsammensetning kan variere. Vanligvis, i industriområder luften inneholder

HVA ER TETTHETEN PÅ LUFT VED 150 GRADER C (temperatur Celsius), hva er den lik i ulike enheter kg/m3, g/cm3, g/ml, lb/m3. referanse TABELL 1.

Hva er tettheten til luft ved 150 grader Celsius i kg/m3, g/cm3, g/ml, lb/m3 . Ikke glem at dette er fysisk mengde, karakteristika for luft, som dens tetthet i kg/m3 (masse av en enhetsvolum av atmosfærisk gass, der en volumenhet tas til å være 1 m3, 1 kubikkmeter, 1 kubikkmeter, 1 kubikkcentimeter, 1 cm3, 1 milliliter, 1 ml eller 1 pund), avhenger av flere parametere. Blant parametrene som beskriver betingelsene for å bestemme lufttettheten ( egenvekt luftgass), anser jeg følgende som det viktigste og må tas i betraktning:

Temperatur luftgass.
Press hvor tettheten av luftgass ble målt.
Luftfuktighet luftgass eller prosentandelen av vann i den.

Når noen av disse forholdene endres, vil verdien av lufttettheten i kg/m3 (og derfor hva dens volumetriske vekt, hva dens egenvekt, hvilken volumetrisk masse) verdien endres innenfor visse grenser. Selv om de to andre parameterne forblir stabile (ikke endres). La meg forklare mer detaljert, for vårt tilfelle, når vi ønsker å finne ut av det hva er tettheten til luft ved 150 grader Celsius(i gram eller kilo). Så luftgasstemperaturen er spesifisert og valgt av deg i forespørselen. Så, for å korrekt beskrive hvor mye tetthet er i kg/m3, g/cm3, g/ml, lb/m3, må vi enten angi den andre betingelsen - trykket som det måles ved. Eller lag en graf (tabell) som viser endringen i tetthet (spesifikk vekt kg/m3, volumetrisk masse kg/m3, volumetrisk vekt kg/m3) av luft avhengig av trykket som skapes under forsøket.

Hvis du er interessert i den andre saken lufttetthet ved T = 150 grader C, så unnskyld meg, men jeg har ikke noe ønske om å kopiere tabelldata, en enorm spesiell oppslagsbok om lufttetthet på forskjellig trykk. Jeg kan ennå ikke bestemme meg for en så kolossal mengde arbeid, og jeg ser ikke behovet for det. Se oppslagsboken. Smal profilinformasjon eller sjeldne spesialdata, tetthetsverdier, må søkes i primærkilder. Det gir mer mening.

Det er mer realistisk, og sannsynligvis mer praktisk fra vårt ståsted, å indikere Hva er tettheten til luft ved 150 grader Celsius, for en situasjon hvor trykket er gitt av en konstant og dette er atmosfærisk trykk(på normale forhold- det mest populære spørsmålet). Husker du forresten hvor mye normalt atmosfærisk trykk er? Hva er det lik? La meg minne deg på at normalt atmosfærisk trykk anses å være 760 mm kvikksølv, eller 101325 Pa (101 kPa), i prinsippet er dette normale forhold justert for temperatur. Betydning, hva er tettheten av luft i kg/m3 ved en gitt temperatur luftgass du vil se, finne, gjenkjenne i tabell 1.

Imidlertid må det sies at verdiene som er angitt i tabellen lufttetthetsverdier ved 150 grader i kg/m3, g/cm3, g/ml, vil vise seg å være sant ikke for noen atmosfærisk gass, men bare for tørr gass. Så snart vi endrer startforholdene og endrer fuktigheten til luftgassen, vil den umiddelbart ha andre fysiske egenskaper. Og dens tetthet (vekt av 1 kube luft i kilo) ved gitt temperatur i grader C (Celsius) (kg/m3) vil også avvike fra tettheten til tørr gass.

Referansetabell 1. Hva er TETTHETEN AV LUFT VED 150 GRADER Celsius (C). HVOR MYE VEIER 1 TERNING ATMOSFÆRISK GASS?(vekt på 1 m3 i kilo, vekt på 1 kubikkmeter i kg, vekt på 1 kubikkmeter gass i g).

Hoved fysiske egenskaper luft: lufttetthet, dens dynamiske og kinematiske viskositet, spesifikk varme, termisk ledningsevne, termisk diffusivitet, Prandtl-tall og entropi. Luftens egenskaper er gitt i tabeller avhengig av temperatur ved normalt atmosfærisk trykk.

Lufttetthet avhengig av temperatur

En detaljert tabell over tetthetsverdier for tørr luft ved forskjellige temperaturer og normalt atmosfærisk trykk er presentert. Hva er tettheten til luft? Luftens tetthet kan bestemmes analytisk ved å dele dens masse med volumet den opptar. på gitte forhold(trykk, temperatur og fuktighet). Du kan også beregne tettheten ved hjelp av formelen for den ideelle gassligningen for tilstanden. For å gjøre dette må du vite absolutt trykk og lufttemperatur, så vel som dens gasskonstant og molare volum. Denne ligningen lar deg beregne den tørre tettheten til luft.

På praksis, for å finne ut hva tettheten til luft er ved forskjellige temperaturer, det er praktisk å bruke ferdige bord. For eksempel viser tabellen nedenfor tettheten til atmosfærisk luft avhengig av dens temperatur. Lufttettheten i tabellen er uttrykt i kilogram per kubikkmeter og er gitt i temperaturområdet fra minus 50 til 1200 grader Celsius ved normalt atmosfærisk trykk (101325 Pa).

Lufttetthet avhengig av temperatur - tabell

t, °С	ρ, kg/m 3	t, °С	ρ, kg/m 3	t, °С	ρ, kg/m 3	t, °С	ρ, kg/m 3
-50	1,584	20	1,205	150	0,835	600	0,404
-45	1,549	30	1,165	160	0,815	650	0,383
-40	1,515	40	1,128	170	0,797	700	0,362
-35	1,484	50	1,093	180	0,779	750	0,346
-30	1,453	60	1,06	190	0,763	800	0,329
-25	1,424	70	1,029	200	0,746	850	0,315
-20	1,395	80	1	250	0,674	900	0,301
-15	1,369	90	0,972	300	0,615	950	0,289
-10	1,342	100	0,946	350	0,566	1000	0,277
-5	1,318	110	0,922	400	0,524	1050	0,267
0	1,293	120	0,898	450	0,49	1100	0,257
10	1,247	130	0,876	500	0,456	1150	0,248
15	1,226	140	0,854	550	0,43	1200	0,239

Ved 25°C har luft en tetthet på 1,185 kg/m3. Ved oppvarming avtar lufttettheten - luften utvider seg (dens spesifikke volum øker). Med økende temperatur, for eksempel til 1200°C, oppnås en svært lav lufttetthet, lik 0,239 kg/m 3, som er 5 ganger mindre enn verdien ved romtemperatur. Generelt tillater reduksjon under oppvarming at en prosess som naturlig konveksjon finner sted og brukes for eksempel innen luftfart.

Hvis vi sammenligner tettheten av luft i forhold til , så er luft tre størrelsesordener lettere - ved en temperatur på 4°C er tettheten av vann 1000 kg/m3, og luftens tetthet er 1,27 kg/m3. Det er også nødvendig å merke seg verdien av lufttetthet under normale forhold. Normale forhold for gasser er de der temperaturen er 0°C og trykket er lik normalt atmosfærisk trykk. I følge tabellen, lufttetthet under normale forhold (ved NL) er 1,293 kg/m 3.

Dynamisk og kinematisk viskositet av luft ved forskjellige temperaturer

Når du utfører termiske beregninger, er det nødvendig å vite verdien av luftviskositet (viskositetskoeffisient) ved forskjellige temperaturer. Denne verdien er nødvendig for å beregne Reynolds-, Grashof- og Rayleigh-tallene, hvis verdier bestemmer strømningsregimet til denne gassen. Tabellen viser verdiene til de dynamiske koeffisientene μ og kinematisk ν luftviskositet i temperaturområdet fra -50 til 1200°C ved atmosfærisk trykk.

Luftens viskositetskoeffisient øker betydelig med økende temperatur. For eksempel er den kinematiske viskositeten til luft lik 15,06 10 -6 m 2 /s ved en temperatur på 20 °C, og med en økning i temperaturen til 1200 °C blir luftens viskositet lik 233,7 10 -6 m 2 /s, det vil si at den øker 15,5 ganger! Den dynamiske viskositeten til luft ved en temperatur på 20°C er 18,1·10 -6 Pa·s.

Når luften varmes opp vil verdiene av både kinematisk og dynamisk viskositet. Disse to mengdene er relatert til hverandre gjennom lufttettheten, hvis verdi avtar når denne gassen varmes opp. En økning i den kinematiske og dynamiske viskositeten til luft (så vel som andre gasser) ved oppvarming er assosiert med en mer intens vibrasjon av luftmolekyler rundt deres likevektstilstand (ifølge MKT).

Dynamisk og kinematisk viskositet av luft ved forskjellige temperaturer - tabell

t, °С	μ·106, Pa·s	ν·10 6, m 2 /s	t, °С	μ·106, Pa·s	ν·10 6, m 2 /s	t, °С	μ·106, Pa·s	ν·10 6, m 2 /s
-50	14,6	9,23	70	20,6	20,02	350	31,4	55,46
-45	14,9	9,64	80	21,1	21,09	400	33	63,09
-40	15,2	10,04	90	21,5	22,1	450	34,6	69,28
-35	15,5	10,42	100	21,9	23,13	500	36,2	79,38
-30	15,7	10,8	110	22,4	24,3	550	37,7	88,14
-25	16	11,21	120	22,8	25,45	600	39,1	96,89
-20	16,2	11,61	130	23,3	26,63	650	40,5	106,15
-15	16,5	12,02	140	23,7	27,8	700	41,8	115,4
-10	16,7	12,43	150	24,1	28,95	750	43,1	125,1
-5	17	12,86	160	24,5	30,09	800	44,3	134,8
0	17,2	13,28	170	24,9	31,29	850	45,5	145
10	17,6	14,16	180	25,3	32,49	900	46,7	155,1
15	17,9	14,61	190	25,7	33,67	950	47,9	166,1
20	18,1	15,06	200	26	34,85	1000	49	177,1
30	18,6	16	225	26,7	37,73	1050	50,1	188,2
40	19,1	16,96	250	27,4	40,61	1100	51,2	199,3
50	19,6	17,95	300	29,7	48,33	1150	52,4	216,5
60	20,1	18,97	325	30,6	51,9	1200	53,5	233,7

Merk: Vær forsiktig! Luftviskositet er gitt til styrken 10 6 .

Spesifikk varmekapasitet til luft ved temperaturer fra -50 til 1200°C

En tabell over den spesifikke varmekapasiteten til luft ved forskjellige temperaturer er presentert. Varmekapasiteten i tabellen er gitt ved konstant trykk (isobar varmekapasitet til luft) i temperaturområdet fra minus 50 til 1200°C for luft i tørr tilstand. Hva er den spesifikke varmekapasiteten til luft? Den spesifikke varmekapasiteten bestemmer mengden varme som må tilføres ett kilo luft ved konstant trykk for å øke temperaturen med 1 grad. For eksempel, ved 20°C, for å varme 1 kg av denne gassen med 1°C i en isobar prosess, kreves det 1005 J varme.

Den spesifikke varmekapasiteten til luft øker med økende temperatur. Imidlertid er avhengigheten av luftens massevarmekapasitet på temperaturen ikke lineær. I området fra -50 til 120 °C endres dens verdi praktisk talt ikke - under disse forholdene er den gjennomsnittlige varmekapasiteten til luft 1010 J/(kg grader). I følge tabellen kan man se at temperaturen begynner å ha en betydelig effekt fra en verdi på 130°C. Imidlertid påvirker lufttemperaturen dens spesifikke varmekapasitet mye mindre enn dens viskositet. Ved oppvarming fra 0 til 1200°C øker således luftens varmekapasitet bare 1,2 ganger - fra 1005 til 1210 J/(kg grader).

Det skal bemerkes at varmekapasiteten til fuktig luft er høyere enn for tørr luft. Sammenligner vi luft er det åpenbart at vann har en høyere verdi og vanninnholdet i luft fører til en økning i spesifikk varmekapasitet.

Spesifikk varmekapasitet til luft ved forskjellige temperaturer - tabell

t, °С	C p , J/(kg grader)	t, °С	C p , J/(kg grader)	t, °С	C p , J/(kg grader)	t, °С	C p , J/(kg grader)
-50	1013	20	1005	150	1015	600	1114
-45	1013	30	1005	160	1017	650	1125
-40	1013	40	1005	170	1020	700	1135
-35	1013	50	1005	180	1022	750	1146
-30	1013	60	1005	190	1024	800	1156
-25	1011	70	1009	200	1026	850	1164
-20	1009	80	1009	250	1037	900	1172
-15	1009	90	1009	300	1047	950	1179
-10	1009	100	1009	350	1058	1000	1185
-5	1007	110	1009	400	1068	1050	1191
0	1005	120	1009	450	1081	1100	1197
10	1005	130	1011	500	1093	1150	1204
15	1005	140	1013	550	1104	1200	1210

Termisk ledningsevne, termisk diffusivitet, Prandtl antall luft

Tabellen viser fysiske egenskaper til atmosfærisk luft som termisk ledningsevne, termisk diffusivitet og dens Prandtl-tall avhengig av temperatur. Termofysiske egenskaper til luft er gitt i området fra -50 til 1200°C for tørr luft. I henhold til tabellen kan det sees at de indikerte egenskapene til luft avhenger betydelig av temperaturen og temperaturavhengigheten til de betraktede egenskapene til denne gassen er forskjellig.

Mange kan bli overrasket over det faktum at luft har en viss vekt som ikke er null. Eksakt verdi Denne vekten er ikke så lett å bestemme, siden den i stor grad påvirkes av faktorer som f.eks kjemisk oppbygning, fuktighet, temperatur og trykk. La oss se nærmere på spørsmålet om hvor mye luft veier.

Hva er luft

Før du svarer på spørsmålet om hvor mye luft veier, er det nødvendig å forstå hva dette stoffet er. Luft er et gassformet skall som finnes rundt planeten vår, og som er en homogen blanding av ulike gasser. Luft inneholder følgende gasser:

nitrogen (78,08%);
oksygen (20,94%);
argon (0,93%);
vanndamp (0,40%);
karbondioksid (0,035 %).

I tillegg til gassene oppført ovenfor, inneholder luften også minimumsmengder neon (0,0018%), helium (0,0005%), metan (0,00017%), krypton (0,00014%), hydrogen (0,00005%), ammoniakk (0,0003%).

Det er interessant å merke seg at disse komponentene kan separeres ved å kondensere luft, det vil si å gjøre den om til flytende tilstand ved å øke trykket og redusere temperaturen. Siden hver komponent av luft har sin egen kondenseringstemperatur, er det på denne måten mulig å isolere alle komponenter fra luften, som brukes i praksis.

Luftvekt og faktorer som påvirker den

Hva hindrer deg i å svare nøyaktig på spørsmålet om hvor mye en kubikkmeter luft veier? Selvfølgelig er det en rekke faktorer som i stor grad kan påvirke denne vekten.

For det første er dette den kjemiske sammensetningen. Ovenfor er dataene for sammensetningen ren luft Imidlertid er denne luften i dag svært forurenset mange steder på planeten, og derfor vil sammensetningen være annerledes. Således, nær store byer inneholder luften mer karbondioksid, ammoniakk, metan enn i landlig luft.

For det andre, fuktighet, det vil si mengden vanndamp som finnes i atmosfæren. Jo fuktigere luften er, jo mindre veier den, alt annet likt.

For det tredje, temperatur. Dette er en av viktige faktorer, jo lavere verdi, jo høyere lufttetthet, og følgelig jo større vekt.

For det fjerde atmosfærisk trykk, som direkte gjenspeiler antall luftmolekyler i et visst volum, det vil si vekten.

For å forstå hvordan kombinasjonen av disse faktorene påvirker vekten av luft, la oss gi et enkelt eksempel: massen til en meter kubikk tørr luft ved en temperatur på 25 ° C, som ligger nær jordoverflaten, er 1,205 kg, hvis vi vurderer et lignende volum av luft nær overflaten av havet ved en temperatur på 0 ° C, da vil massen allerede være lik 1,293 kg, det vil si at den vil øke med 7,3%.

Endring i lufttetthet med høyde

Når høyden øker, synker lufttrykket, og tettheten og vekten reduseres tilsvarende. Atmosfærisk luft ved trykket observert på jorden, kan den, til en første tilnærming, betraktes som en ideell gass. Dette betyr at lufttrykk og tetthet er matematisk relatert til hverandre gjennom tilstandsligningen ideell gass: P = ρ*R*T/M, hvor P er trykk, ρ er tetthet, T er temperatur i kelvin, M er molarmassen til luft, R er den universelle gasskonstanten.

Fra formelen ovenfor kan du få en formel for lufttetthetens avhengighet av høyden, tatt i betraktning at trykket endres i henhold til loven P = P 0 +ρ*g*h, hvor P 0 er trykket ved overflaten av jorden, g er tyngdeakselerasjonen, h er høyden. Ved å erstatte denne formelen for trykk i det forrige uttrykket og uttrykke tettheten, får vi: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). Ved å bruke dette uttrykket kan du bestemme tettheten til luft i enhver høyde. Følgelig bestemmes vekten av luft (det ville være mer riktig å si masse) av formelen m(h) = ρ(h)*V, hvor V er det gitte volumet.

I uttrykket for tetthetens avhengighet av høyden kan det bemerkes at temperatur og gravitasjonsakselerasjon også avhenger av høyden. Den siste avhengigheten kan neglisjeres hvis vi snakker om om høyder på ikke mer enn 1-2 km. Når det gjelder temperatur, er dens avhengighet av høyde godt beskrevet av følgende empiriske uttrykk: T(h) = T 0 -0,65*h, hvor T 0 er lufttemperaturen nær jordoverflaten.

For ikke å hele tiden beregne tettheten for hver høyde, gir vi nedenfor en tabell over avhengigheten av luftens hovedkarakteristika av høyde (opptil 10 km).

Hvilken luft er tyngst

Ved å vurdere hovedfaktorene som bestemmer svaret på spørsmålet om hvor mye luft veier, kan du forstå hvilken luft som vil være den tyngste. Kort sagt, kald luft veier alltid mer enn varm luft, siden tettheten til sistnevnte er lavere, og tørr luft veier mer enn fuktig luft. Det siste utsagnet er lett å forstå, siden det er 29 g/mol, og molmassen til et vannmolekyl er 18 g/mol, det vil si 1,6 ganger mindre.

Bestemmelse av luftvekt under gitte forhold

La oss nå løse et spesifikt problem. La oss svare på spørsmålet om hvor mye luft som veier, som opptar et volum på 150 liter, ved en temperatur på 288 K. La oss ta i betraktning at 1 liter er en tusendel av en kubikkmeter, det vil si 1 liter = 0,001 m 3. Når det gjelder temperaturen på 288 K, tilsvarer den 15 ° C, det vil si at den er typisk for mange områder av planeten vår. Deretter må du bestemme lufttettheten. Du kan gjøre dette på to måter:

Beregn med formelen ovenfor for en høyde på 0 meter over havet. I dette tilfellet er den oppnådde verdien ρ = 1,227 kg/m 3
Se på tabellen over, som ble bygget ut fra T 0 = 288,15 K. Tabellen inneholder verdien ρ = 1,225 kg/m 3.

Dermed har vi to tall som stemmer godt overens med hverandre. Den lille forskjellen skyldes en feil på 0,15 K ved å bestemme temperaturen, og også det faktum at luft fortsatt ikke er en ideell gass, men en ekte gass. Derfor, for videre beregninger, vil vi ta gjennomsnittet av de to oppnådde verdiene, det vil si ρ = 1,226 kg/m 3.

Nå, ved å bruke formelen for forholdet mellom masse, tetthet og volum, 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 mye en liter luft veier under gitte forhold: m = 1,226 kg/m3 * 0,001 m3 = 0,001226 kg eller cirka 1,2 gram.

Hvorfor kjenner vi ikke luften presse på oss?

Hvor mye veier 1 m3 luft? Litt mer enn 1 kilo. Hele det atmosfæriske bordet på planeten vår legger press på en person med en vekt på 200 kg! Dette er en ganske stor luftmasse som kan forårsake mye problemer for en person. Hvorfor føler vi det ikke? Dette forklares av to årsaker: For det første er det også indre press i personen selv, som motvirker det ytre. atmosfærisk trykk, for det andre, luft, som er en gass, utøver trykk i alle retninger likt, det vil si at trykk i alle retninger balanserer hverandre.