Πυκνότητα αέρα

Στην καθημερινή ζωή λίγοι άνθρωποι σκέφτονταιποια είναι η πυκνότητα του αέρα και τι αξία έχει αυτή η εικόνα γενικά στην ύπαρξη όλων στον πλανήτη. Εν τω μεταξύ, κάθε μέρα βλέπουμε πετούν αεροπλάνα, στα ύψη το πουλί, να πετάξει μέχρι και να πέσει κάτω αντικείμενα και δεν αντικατοπτρίζει το γεγονός ότι είναι η παράμετρος της πυκνότητας του αέρα καθορίζει την παρουσία αυτών των φαινομένων.

Συχνά, ξοδεύοντας διακοπές σε διαφορετικά μέρη, εμείςλέμε ότι σε ένα μέρος ήταν υγρός αέρας, και στο άλλο - στεγνό. Ταυτόχρονα, προσθέτουμε ότι στην πρώτη περίπτωση ήταν εύκολο για σας να μετακινηθείτε, να αναπνεύσετε, και στη δεύτερη βίωσε μια βαριά κίνηση, δυσφορία που δεν είχε εμπειρία όταν μένατε στο συνηθισμένο κλιματικό περιβάλλον για εσάς. Αυτή τη στιγμή, ξεχνάμε τι μας είπαν οι δάσκαλοι ενώ βρισκόμαστε ακόμη στο σχολείο στα μαθήματα φυσικής - ο υγρός αέρας έχει πυκνότητα χαμηλότερη από την ξηρή και επομένως η μάζα του είναι μικρότερη από αυτή του ξηρού αέρα.

Με την πρώτη ματιά, αυτό φαίνεται παράδοξο,αν λάβουμε υπόψη τα αισθητήρια συναισθήματά μας, τα οποία συζητήσαμε παραπάνω. Πράγματι, πώς μπορεί ο αέρας, στον οποίο προστίθεται νερό με τη μορφή ατμού, να είναι ευκολότερος από αυτόν που δεν περιέχει νερό;

Αλλά αυτό είναι πραγματικά έτσι, και η απάντηση σε αυτό το παράδοξο ερώτημα, με την πρώτη ματιά, οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και πολύ καιρό.

Για πρώτη φορά η υπόθεση ότι η πυκνότητα του υγρούο αέρας είναι χαμηλότερος από αυτόν του ξηρού αέρα, ο μεγάλος Isaac Newton που εκφράζεται στο περίφημο βιβλίο του "Optics", το οποίο δημοσιεύθηκε στο Λονδίνο το 1717. Παρ 'όλα αυτά, η υπόθεση του μεγάλου Άγγλου δεν μπόρεσε να πετύχει - μέχρι τον δέκατο όγδοο αιώνα, οι επιστήμονες δεν το απλά δεν το δέχθηκαν, αλλά δεν είχαν καν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για το θέμα αυτό.

Προκειμένου να φθάσουμε με κάποιο τρόπο στην κατανόηση του προβλήματος - γιατί η πυκνότητα του αέρα εξαρτάται από την υγρασία του - πρέπει να θυμόμαστε αρκετούς γνωστούς φυσικούς νόμους.

Για παράδειγμα, στις αρχές του περασμένου αιώνα, Amadeoδιάσημο ιταλικό φυσικός του Avogadro βρεθεί ότι ανεξάρτητα από τον τύπο του αερίου, εάν λάβει ένα σταθερό όγκο, στη συνέχεια, στην ίδια θερμοκρασία και την ίδια πίεση, ο αριθμός των μορίων στο αέριο θα είναι σταθερή. Η τιμή αυτή, και αργότερα ονομάστηκε σταθερά Avogadro, όπως λεγόταν, και ανακάλυψε το νόμο των αερίων.

Ο τρόπος με τον οποίο εκδηλώνεται ο ίδιος ο νόμος, ο τρόπος με τον οποίο εξαρτάται η πυκνότητα του αέρα από τη θερμοκρασία, την πίεση και την υγρασία σε ένα μάλλον απλό παράδειγμα.

Κατά κανόνα, το στεγνό καθάρισμα (με τη χημική έννοια)αέρας, περιέχει περίπου 78% μόρια αζώτου, ενώ το ατομικό βάρος καθενός από αυτά τα μόρια είναι 28. Στον αέρα, άλλο 21% ανήκει σε μόρια οξυγόνου, του οποίου το ατομικό βάρος είναι 32. Ένα ποσοστό του αέρα βρίσκεται σε κάποια άλλη τα αέρια που υπάρχουν σε αυτό, αλλά για τον υπολογισμό μας ο αριθμός αυτός θα θεωρηθεί ασήμαντος.

Τα μόρια ενός αερίου είναι γνωστό ότι κατέχουν την ιδιότηταελεύθερη απομάκρυνση από το δοχείο, όπου το αέριο είναι. Έτσι, Avogadro ιδρύθηκε τον ακόλουθο κανόνα: αν ο όγκος μας ξηρού αερίου που περιέχει, όπως είχαμε συμφωνήσει, τα μόρια του αζώτου και οξυγόνου, για να προσθέσετε ένα μόριο νερού, τότε θα κάνουν τον αέρα μας είναι λιγότερο πυκνός. Ο λόγος είναι πολύ απλός - τα μόρια του νερού έχουν ένα ατομικό βάρος μικρότερο από εκείνο του μοριακού αζώτου και υδρογόνου, είναι ίσο με 18. Δεδομένου ότι ο αριθμός των μορίων σε ένα δεδομένο όγκο αερίου να είναι σταθερή, τα μόρια του νερού είναι απλά ωθείται μόρια του αζώτου και του οξυγόνου στην σύνθεση του αέρα, αντικαθιστώντας τους. Έτσι εδώ η μέθοδος και η πυκνότητα γίνεται λιγότερο υγρό αέρα απ ξηρού.

Σε αυτό το παράδειγμα, ωστόσο, υπάρχει μια αντίφαση. Συνίσταται στο γεγονός ότι οποιοσδήποτε φίλος μπορεί να αναφωνήσει, πώς μπορεί αυτό να είναι εάν η πυκνότητα του νερού είναι υψηλότερη από την πυκνότητα του αέρα. Η απάντηση εδώ είναι επίσης απλή: το νερό βρίσκεται στον αέρα με τη μορφή ατμού, το οποίο είναι ελαφρύτερο από το άζωτο και το οξυγόνο και συνεπώς όλες οι κανονικότητες που προέρχονται από το λαμπρό Avogadro εξαπλώνονται σε τέτοιο «νερό».

Είναι σημαντικό να εξετάσουμε τι εξαρτάται περισσότεροπυκνότητα αέρα από τη θερμοκρασία και την πίεση, από την υγρασία. Επομένως, ο υγρός αέρας έχει χαμηλότερη πυκνότητα από τον ξηρό αέρα μόνο εάν διατηρούνται οι ίδιες τιμές θερμοκρασίας και πίεσης.