Maraming tao ang maaaring magulat sa katotohanan na ang hangin ay may tiyak na hindi zero na timbang. Ang eksaktong halaga ng timbang na ito ay hindi napakadaling matukoy, dahil malakas itong naiimpluwensyahan ng mga salik tulad ng komposisyon ng kemikal, halumigmig, temperatura at presyon. Tingnan natin ang tanong kung gaano kabigat ang hangin.
Ano ang hangin
Bago sagutin ang tanong kung gaano kabigat ang hangin, kailangang maunawaan kung ano ang sangkap na ito. Ang hangin ay isang gaseous shell na umiiral sa paligid ng ating planeta, at ito ay isang homogenous na halo ng iba't ibang mga gas. Ang hangin ay naglalaman ng mga sumusunod na gas:
- nitrogen (78.08%);
- oxygen (20.94%);
- argon (0.93%);
- singaw ng tubig (0.40%);
- carbon dioxide (0.035%).
Bilang karagdagan sa mga gas na nakalista sa itaas, ang hangin ay naglalaman din ng kaunting neon (0.0018%), helium (0.0005%), methane (0.00017%), krypton (0.00014%), hydrogen (0.00005%), ammonia (0.0003%).
Nakakatuwang tandaan iyonMaaari mong paghiwalayin ang mga sangkap na ito kung i-condense mo ang hangin, ibig sabihin, gawing likido ang estado sa pamamagitan ng pagtaas ng presyon at pagbaba ng temperatura. Dahil ang bawat bahagi ng hangin ay may sariling temperatura ng condensation, sa paraang ito posible na ihiwalay ang lahat ng bahagi mula sa hangin, na ginagamit sa pagsasanay.
Timbang ng hangin at mga salik na nakakaapekto dito
Ano ang pumipigil sa iyo na sagutin nang eksakto ang tanong, magkano ang timbang ng isang cubic meter ng hangin? Siyempre, maraming salik na maaaring makaimpluwensya nang malaki sa timbang na ito.
Una, ito ang kemikal na komposisyon. Sa itaas ay ang data para sa komposisyon ng malinis na hangin, gayunpaman, sa kasalukuyan ang hangin na ito ay mabigat na marumi sa maraming lugar sa planeta, ayon sa pagkakabanggit, ang komposisyon nito ay magkakaiba. Kaya, malapit sa malalaking lungsod, ang hangin ay naglalaman ng mas maraming carbon dioxide, ammonia, methane kaysa sa hangin sa mga rural na lugar.
Pangalawa, halumigmig, iyon ay, ang dami ng singaw ng tubig na nasa atmospera. Kung mas mahalumigmig ang hangin, mas mababa ang timbang nito, ang iba pang mga bagay ay pantay.
Pangatlo, temperatura. Isa ito sa mahahalagang salik, mas mababa ang halaga nito, mas mataas ang density ng hangin, at, nang naaayon, mas malaki ang bigat nito.
Pang-apat, ang atmospheric pressure, na direktang sumasalamin sa bilang ng mga molekula ng hangin sa isang tiyak na volume, iyon ay, ang bigat nito.
Upang maunawaan kung paano naaapektuhan ng kumbinasyon ng mga salik na ito ang bigat ng hangin, kunin natin ang isang simpleng halimbawa: ang bigat ng isang metro ng tuyong cubic air sa temperatura na 25 ° C, na matatagpuan malapit sa ibabaw ng lupa,ay 1.205 kg, ngunit kung isasaalang-alang natin ang isang katulad na dami ng hangin malapit sa ibabaw ng dagat sa temperatura na 0 ° C, kung gayon ang masa nito ay magiging katumbas ng 1.293 kg, iyon ay, tataas ito ng 7.3%.
Pagbabago sa density ng hangin na may taas
Habang tumataas ang taas, bumababa ang presyon ng hangin, ayon sa pagkakabanggit, ang density at pagbaba ng timbang nito. Ang hangin sa atmospera sa mga presyur na nakikita sa Earth ay maaaring ituring na isang perpektong gas bilang isang unang pagtatantya. Nangangahulugan ito na ang presyon at density ng hangin ay nauugnay sa matematika sa bawat isa sa pamamagitan ng equation ng estado ng isang perpektong gas: P=ρRT/M, kung saan ang P ay presyon, ρ ay density, T ay temperatura sa kelvins, Ang M ay ang molar mass ng hangin, ang R ay ang universal gas constant.
Mula sa formula sa itaas, maaari mong makuha ang formula para sa pagdepende ng density ng hangin sa taas, dahil nagbabago ang presyon ayon sa batas P=P0+ρ gh, kung saan ang P 0 - presyon sa ibabaw ng lupa, g - libreng pagbagsak ng acceleration, h - taas. Ang pagpapalit ng formula na ito para sa presyon sa nakaraang expression, at pagpapahayag ng density, makuha natin ang: ρ(h)=P0M/(RT(h)+g(h) M h). Gamit ang expression na ito, maaari mong matukoy ang density ng hangin sa anumang taas. Alinsunod dito, ang bigat ng hangin (mas tama, mass) ay tinutukoy ng formula m(h)=ρ(h)V, kung saan ang V ay ang ibinigay na volume.
Sa expression para sa dependence ng density sa taas, mapapansin na ang temperatura at acceleration ng free fall ay nakadepende rin sa taas. Ang huling pag-asa ay maaaring mapabayaan kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa taas na hindi hihigit sa 1-2 km. Kung tungkol sa temperatura, itoAng altitude dependence ay mahusay na inilarawan ng sumusunod na empirical expression: T(h)=T0-0, 65h, kung saan ang T0 ay ang temperatura ng hangin malapit sa ibabaw ng lupa.
Upang hindi patuloy na kalkulahin ang density para sa bawat taas, nasa ibaba ang isang talahanayan ng pagdepende ng mga pangunahing katangian ng hangin sa taas (hanggang 10 km).
Aling hangin ang pinakamabigat
Kapag isinasaalang-alang ang mga pangunahing salik na tumutukoy sa sagot sa tanong kung gaano kabigat ang hangin, mauunawaan mo kung aling hangin ang magiging pinakamabigat. Sa madaling salita, ang malamig na hangin ay palaging tumitimbang ng higit sa mainit na hangin, dahil ang density ng huli ay mas mababa, at ang tuyong hangin ay tumitimbang ng higit sa basa-basa na hangin. Ang huling pahayag ay madaling maunawaan, dahil ang molar mass ng hangin ay 29 g/mol, at ang molar mass ng isang molekula ng tubig ay 18 g/mol, ibig sabihin, 1.6 beses na mas mababa.
Pagtukoy sa bigat ng hangin sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon
Ngayon, lutasin natin ang isang partikular na problema. Sagutin natin ang tanong kung gaano karaming hangin ang tumitimbang, na sumasakop sa dami ng 150 litro, sa temperatura na 288 K. Isaalang-alang na ang 1 litro ay ika-1000 ng metro kubiko, ibig sabihin, 1 litro=0.001 m3. Tulad ng para sa temperatura ng 288 K, ito ay tumutugma sa 15 ° C, iyon ay, ito ay tipikal para sa maraming mga rehiyon ng ating planeta. Ang susunod na hakbang ay upang matukoy ang density ng hangin. Mayroong dalawang paraan para gawin ito:
- Kalkulahin gamit ang formula sa itaas para sa taas na 0 metro sa ibabaw ng dagat. Sa kasong ito, nakuha ang value na ρ=1.227 kg/m3
- Tingnan ang talahanayan sa itaas, na batay sa T0=288.15 K. Ang talahanayan ay naglalaman ng halaga na ρ=1.225 kg/m 3.
Kaya, nakakuha kami ng dalawang numero na magkasundo sa isa't isa. Ang isang bahagyang pagkakaiba ay dahil sa isang error na 0.15 K sa pagtukoy ng temperatura, at gayundin sa katotohanan na ang hangin ay hindi pa rin perpekto, ngunit isang tunay na gas. Samakatuwid, para sa karagdagang mga kalkulasyon, kinukuha namin ang average ng dalawang nakuhang halaga, iyon ay, ρ=1, 226 kg/m3.
Ngayon, gamit ang formula para sa ugnayan sa pagitan ng masa, density at volume, nakukuha natin ang: m=ρV=1.226 kg/m30.150 m3=0.1839 kg o 183.9 gramo.
Maaari mo ring sagutin kung magkano ang bigat ng isang litro ng hangin sa ilalim ng mga partikular na kondisyon: m=1.226 kg/m30.001 m3=0.001226 kg o humigit-kumulang 1.2 gramo.
Bakit hindi natin maramdaman ang hanging dumampi sa atin
Magkano ang bigat ng 1 m3 ng hangin? Medyo higit sa 1 kilo. Ang buong talahanayan ng atmospera ng ating planeta ay naglalagay ng presyon sa isang tao na may bigat na 200 kg! Ito ay isang sapat na malaking masa ng hangin na maaaring magdulot ng maraming problema sa isang tao. Bakit hindi natin ito nararamdaman? Ito ay dahil sa dalawang kadahilanan: una, mayroon ding panloob na presyon sa loob ng tao mismo, na sumasalungat sa panlabas na presyon ng atmospera, at pangalawa, ang hangin, bilang isang gas, ay nagbibigay ng presyon sa lahat ng direksyon nang pantay, iyon ay, ang mga presyon sa lahat ng direksyon ay balansehin ang bawat isa. iba pa.
