Baie mense sal dalk verbaas wees deur die feit dat lug 'n sekere gewig nie-nul het nie. Die presiese waarde van hierdie gewig is nie so maklik om te bepaal nie, aangesien dit sterk beïnvloed word deur faktore soos chemiese samestelling, humiditeit, temperatuur en druk. Kom ons kyk van naderby na die vraag hoeveel lug weeg.
Wat is lug
Voordat die vraag beantwoord word oor hoeveel lug weeg, is dit nodig om te verstaan wat hierdie stof is. Lug is 'n gasvormige dop wat rondom ons planeet bestaan, en wat 'n homogene mengsel van verskeie gasse is. Lug bevat die volgende gasse:
- stikstof (78,08%);
- suurstof (20,94%);
- argon (0,93%);
- waterdamp (0.40%);
- koolstofdioksied (0,035%).
Benewens die gasse hierbo gelys, bevat die lug ook minimale hoeveelhede neon (0,0018%), helium (0,0005%), metaan (0,00017%), kripton (0,00014%), waterstof (0,00005%), ammoniak (0,0003%).
Dit is interessant om daarop te letJy kan hierdie komponente skei as jy lug kondenseer, dit wil sê, dit in 'n vloeibare toestand verander deur druk te verhoog en temperatuur te verlaag. Aangesien elke komponent van die lug sy eie kondensasietemperatuur het, is dit op hierdie manier moontlik om alle komponente van die lug, wat in die praktyk gebruik word, te isoleer.
Luggewig en faktore wat dit beïnvloed
Wat verhoed jou om presies die vraag te beantwoord, hoeveel weeg 'n kubieke meter lug? Natuurlik 'n aantal faktore wat hierdie gewig grootliks kan beïnvloed.
Eerstens is dit die chemiese samestelling. Hierbo is die data vir die samestelling van skoon lug, maar tans is hierdie lug onderskeidelik op baie plekke op die planeet erg besoedel, die samestelling daarvan sal anders wees. Dus, naby groot stede, bevat die lug meer koolstofdioksied, ammoniak, metaan as die lug in landelike gebiede.
Tweedens, humiditeit, dit wil sê die hoeveelheid waterdamp wat in die atmosfeer voorkom. Hoe meer vogtig die lug is, hoe minder weeg dit, ander dinge gelyk.
Derde, temperatuur. Dit is een van die belangrike faktore, hoe laer die waarde daarvan, hoe hoër is die lugdigtheid, en dienooreenkomstig hoe groter die gewig daarvan.
Vierdens, atmosferiese druk, wat direk die aantal lugmolekules in 'n sekere volume weerspieël, dit wil sê die gewig daarvan.
Om te verstaan hoe die kombinasie van hierdie faktore die gewig van lug beïnvloed, kom ons neem 'n eenvoudige voorbeeld: die massa van een meter droë kubieke lug by 'n temperatuur van 25 ° C, geleë naby die oppervlak van die aarde,is 1,205 kg, maar as ons 'n soortgelyke volume lug naby die see-oppervlak by 'n temperatuur van 0 ° C oorweeg, dan sal die massa daarvan reeds gelyk wees aan 1,293 kg, dit wil sê, dit sal met 7,3% toeneem.
Verandering in lugdigtheid met hoogte
Namate die hoogte toeneem, neem lugdruk af, onderskeidelik, die digtheid en gewig verminder. Atmosferiese lug by drukke wat op Aarde waargeneem word, kan as 'n ideale gas as 'n eerste benadering beskou word. Dit beteken dat die druk en digtheid van lug wiskundig met mekaar verband hou deur die toestandsvergelyking van 'n ideale gas: P=ρRT/M, waar P druk is, ρ digtheid is, T temperatuur in kelvin is, M is die molêre massa van lug, R is die universele gaskonstante.
Uit bogenoemde formule kan jy die formule kry vir die afhanklikheid van lugdigtheid van hoogte, gegewe dat die druk verander volgens die wet P=P0+ρ gh, waar P 0 - druk op die aarde se oppervlak, g - vryvalversnelling, h - hoogte. Deur hierdie formule vir druk in die vorige uitdrukking te vervang en die digtheid uit te druk, kry ons: ρ(h)=P0M/(RT(h)+g(h) M h). Deur hierdie uitdrukking te gebruik, kan jy die digtheid van lug op enige hoogte bepaal. Gevolglik word die gewig van lug (meer korrek, massa) bepaal deur die formule m(h)=ρ(h)V, waar V die gegewe volume is.
In die uitdrukking vir die afhanklikheid van digtheid van hoogte, kan 'n mens opmerk dat die temperatuur en versnelling van vrye val ook van hoogte afhang. Die laaste afhanklikheid kan afgeskeep word as ons praat van hoogtes van nie meer as 1–2 km nie. Wat temperatuur betref, dithoogte-afhanklikheid word goed beskryf deur die volgende empiriese uitdrukking: T(h)=T0-0, 65h, waar T0 die lugtemperatuur naby grondoppervlak.
Om nie voortdurend die digtheid vir elke hoogte te bereken nie, hieronder is 'n tabel van die afhanklikheid van die hooflugkenmerke van hoogte (tot 10 km)..
Watter lug is die swaarste
Nadat jy die hooffaktore oorweeg wat die antwoord bepaal op die vraag hoeveel lug weeg, kan jy verstaan watter lug die swaarste sal wees. Kortom, koue lug weeg altyd meer as warm lug, aangesien die digtheid van laasgenoemde laer is, en droë lug weeg meer as klam lug. Die laaste stelling is maklik om te verstaan, aangesien die molêre massa van lug 29 g/mol is, en die molêre massa van 'n watermolekule 18 g/mol is, dit wil sê 1,6 keer minder.
Bepaling van die gewig van lug onder gegewe toestande
Kom ons los nou 'n spesifieke probleem op. Kom ons beantwoord die vraag hoeveel lug weeg, wat 'n volume van 150 liter beslaan, by 'n temperatuur van 288 K. Neem in ag dat 1 liter 'n duisendste van 'n kubieke meter is, dit wil sê, 1 liter=0,001 m3. Wat die temperatuur van 288 K betref, stem dit ooreen met 15 °C, dit wil sê, dit is tipies vir baie streke van ons planeet. Die volgende stap is om die digtheid van die lug te bepaal. Daar is twee maniere om dit te doen:
- Bereken deur die formule hierbo te gebruik vir 'n hoogte van 0 meter bo seespieël. In hierdie geval word die waarde ρ=1,227 kg/m verkry3
- Kyk na die tabel hierbo, wat gebaseer is op T0=288.15 K. Die tabel bevat die waarde ρ=1.225 kg/m 3.
Ons het dus twee nommers gekry wat goed met mekaar ooreenstem. 'n Geringe verskil is te wyte aan 'n fout van 0,15 K in die bepaling van die temperatuur, en ook aan die feit dat lug steeds nie 'n ideaal is nie, maar 'n regte gas. Daarom, vir verdere berekeninge, neem ons die gemiddeld van die twee verkry waardes, dit wil sê, ρ=1, 226 kg/m3.
Nou, deur die formule vir die verband tussen massa, digtheid en volume te gebruik, kry ons: m=ρV=1,226 kg/m30,150 m3=0,1839 kg of 183,9 gram.
Jy kan ook antwoord hoeveel 'n liter lug weeg onder gegewe toestande: m=1,226 kg/m30,001 m3=0,001226 kg of ongeveer 1,2 gram.
Hoekom voel ons nie hoe die lug op ons druk nie
Hoeveel weeg 1 m3 lug? Bietjie meer as 1 kilogram. Die hele atmosferiese tafel van ons planeet plaas druk op 'n mens met sy gewig van 200 kg! Dit is 'n groot genoeg lugmassa wat baie moeilikheid vir 'n persoon kan veroorsaak. Hoekom voel ons dit nie? Dit is as gevolg van twee redes: eerstens is daar ook interne druk binne die persoon self, wat eksterne atmosferiese druk teenwerk, en tweedens oefen lug, synde 'n gas, druk in alle rigtings gelyk uit, dit wil sê, druk in alle rigtings balanseer elkeen ander.
