空気の物理的特性: 密度、粘度、比熱容量。湿った空気の密度と比容積 1リットルの空気の重さはどれくらいですか

意味

大気多くの気体の混合物です。空気は複雑な組成を持っています。その主なコンポーネントは、定数、変数、ランダムの 3 つのグループに分類できます。前者には、酸素 (空気中の酸素含有量は体積で約 21%)、窒素 (約 86%)、およびいわゆる不活性ガス (約 1%) が含まれます。

コンテンツコンポーネント実際には場所には依存しませんグローブ乾燥した空気のサンプルを採取しました。 2 番目のグループには、二酸化炭素 (0.02 ～ 0.04%) と水蒸気 (最大 3%) が含まれます。ランダム成分の含有量は地域の状況によって異なります。冶金工場の近くでは、アンモニアなどの有機残留物が分解される場所では、顕著な量の二酸化硫黄が空気中に混合されることがよくあります。空気中にはさまざまなガスに加えて、多かれ少なかれ塵が常に含まれています。

空気密度は量です質量に等しい地球の大気中のガスを単位体積で割ったもの。圧力、温度、湿度によって異なります。空気密度の標準値は 1.225 kg/m 3 で、これは温度 15 ℃、圧力 101,330 Pa の乾燥空気の密度に相当します。

通常の状態での空気 1 リットルの質量 (1.293 g) が経験からわかっているので、空気が個別の気体である場合の分子量を計算できます。通常の状態では、気体の 1 グラム分子は 22.4 リットルの体積を占めるため、空気の平均分子量は次のようになります。

22.4 × 1.293 = 29。

この数字 - 29 - は覚えておくべきです。これを知っていれば、空気に対する気体の密度を計算するのは簡単です。

液体空気の密度

空気は十分に冷却されると液体の状態になります。液体空気は二重壁の容器内に長期間保存でき、その間の空間から空気が汲み出され、熱伝達が低減されます。同様の容器は、たとえば魔法瓶にも使用されています。

で自由に蒸発します通常の状態液体空気の温度は約 (-190℃) です。窒素は酸素よりも蒸発しやすいため、その組成は一定ではありません。窒素が除去されると、液体空気の色は青みがかった色から淡い青色 (液体酸素の色) に変わります。

液体空気中では、エチルアルコール、ジエチルエーテル、および多くの気体は容易に固体に変化します。たとえば、二酸化炭素を液体空気に通すと、見た目は似たような白いフレークに変わります。外観雪へ。液体空気に浸された水銀は硬くなり、可鍛性を持ちます。

液体空気によって冷却される多くの物質は、その性質を劇的に変化させます。したがって、ひよこやブリキは非常にもろくなり、簡単に粉になり、鉛の鐘は澄んだ音を立て、凍ったゴムボールは床に落とすと砕けます。

問題解決の例

例 1

例 2

エクササイズ

硫化水素 H 2 S が空気の何倍重いかを求めます。

解決

同じ体積、同じ温度、同じ圧力で採取した、あるガスの質量と別のガスの質量の比は、第 2 のガスに対する第 1 のガスの相対密度と呼ばれます。この値は、最初のガスが 2 番目のガスより何倍重いか軽いかを示します。

空気の相対分子量は 29 であると考えられます (空気中の窒素、酸素、その他のガスの含有量を考慮して)。なお、「相対的」という概念は、分子量空気は気体の混合物であるため、「空気」は条件付きで使用されます。

D 空気 (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (空気);

D 空気 (H 2 S) = 34 / 29 = 1.17。

M r (H 2 S) = 2 × A r (H) + A r (S) = 2 × 1 + 32 = 2 + 32 = 34。

答え

硫化水素 H 2 S は空気より 1.17 倍重いです。

空気は目に見えない量であり、触れることも匂いを嗅ぐこともできず、どこにでもありますが、人間にとっては目に見えず、空気の重さを知ることは簡単ではありませんが、可能です。子供のゲームのように、地球の表面を 1x1 cm の小さな正方形に描くと、それぞれの重さは 1 kg に等しくなります。つまり、大気 1 cm 2 には 1 kg の空気が含まれます。

これは証明できるでしょうか? とても。普通の鉛筆と2本でスケールを作ると風船構造を糸に固定すると、膨らませた 2 つのボールの重さが同じになるため、鉛筆のバランスが取れます。バルーンの 1 つが突き破られると、損傷したバルーンからの空気が逃げるため、膨張したバルーンの方向に利点が生じます。したがって、空気には一定の重さがあることが単純な物理的経験によって証明されます。しかし、平らな面と山の空気の重さを量ると、その質量は異なることがわかります。山の空気は、私たちが海の近くで吸う空気よりもはるかに軽いです。理由異なる重みいくつかの：

空気1m 3 の重さは1.29kgです。

空気が高くなるほど、空気は希薄になります。つまり、山の高地では、気圧は1平方センチメートル当たり1kgではなく半分になりますが、呼吸に必要な酸素の含有量もちょうど半分に減少します。、めまい、吐き気、耳の痛みを引き起こす可能性があります。
空気中の水分のこと。

混合空気には次のものが含まれます。

1.窒素 – 75.5%;

2. 酸素 – 23.15%;

3. アルゴン – 1.292%;

4. 二酸化炭素 – 0.046%;

5. ネオン – 0.0014%;

6. メタン – 0.000084%;

7. ヘリウム – 0.000073%;

8. クリプトン – 0.003%;

9. 水素 – 0.00008%;

10. キセノン – 0.00004%。

空気中の成分の量は変化することがあり、それに応じて空気の質量も増加または減少の方向に変化します。

空気には常に水蒸気が含まれています。物理法則では、気温が高いほど、含まれる水の量が多くなります。この指標は空気湿度と呼ばれ、重量に影響します。

空気の重さは何で測定されますか? その質量を決定する指標がいくつかあります。

立方体の空気の重さはどれくらいですか?

摂氏 0 度の温度では、1 m 3 の空気の重さは 1.29 kg です。つまり、高さ、幅、長さが 1 m に等しい部屋のスペースを頭の中で割り当てた場合、この空気立方体には正確にこの量の空気が含まれることになります。

空気には重さがあり、それが非常に顕著である場合、人はなぜ重さを感じないのでしょうか。これ物理現象は、大気圧と同様に、地球上のすべての住民が 250 kg の重さの空気柱に圧迫されていることを意味します。大人の平均的な手のひらの面積は77cm2です。つまり、物理法則によれば、私たち一人一人が手のひらに 77 kg の空気を保持していることになります。これは、私たちが常に両手に 5 ポンドの重りを持ち歩いていることに相当します。で実生活重量挙げ選手でもこれを行うことはできませんが、大気圧が両側から、外側から圧力をかけているため、私たち一人一人がそのような負荷に簡単に対処できます。人体、そして内側から、つまりその差は最終的にゼロになります。

空気の性質は人体にさまざまな影響を与えます。山々の高地では酸素不足により幻覚が起こり、深いところでは酸素と窒素が混ざり合った特別な混合物「笑気ガス」により多幸感や無重力感を感じることがあります。

これらの物理量がわかれば、地球の大気の質量、つまり重力によって地球に近い空間に保持されている空気の量を計算できます。大気の上境界は高度 118 km で終わります。つまり、空気の m 3 の重さがわかれば、表面積全体を底面 1x1 m の気柱に分割し、その結果得られる質量を合計することができます。そのようなコラムの。最終的には、5.3 * 10 の 15 乗トンになります。惑星の空気装甲の重量は非常に大きいですが、それは地球の総質量のわずか 100 万分の 1 です。地球の大気は、宇宙の予期せぬ不快な出来事から地球を守る一種の緩衝材として機能します。地球の表面に到達する太陽嵐だけでも、大気は年間最大 10 万トンの質量を失います。そのような目に見えない信頼できる盾は空気です。

空気1リットルの重さはどれくらいですか?

人は、自分が常に透明でほとんど目に見えない空気に囲まれていることに気づきません。この目に見えない大気の要素を見ることはできるでしょうか？視覚的に、動く気団テレビ画面で毎日放送 - 暖かいまたは寒冷前線待望の温暖化や大雪がもたらされます。

空気について他に何がわかっているでしょうか? おそらく、それは地球上に住むすべての生き物にとって不可欠であるという事実です。人は毎日約20kgの空気を吸ったり吐いたりしており、そのうちの4分の1が脳で消費されます。

空気の重さはさまざまな方法で測定できます物理量リットルも含めて。 1 リットルの空気の重さは、760 mm Hg の圧力で 1.2930 グラムに相当します。カラムの温度は 0°C です。通常の気体状態に加えて、空気は液体の状態でも見られます。物質が特定の物質に移行するために集合状態多大なプレッシャーにさらされる必要があり、低温。天文学者は、表面が液体の空気で完全に覆われている惑星が存在すると示唆しています。

人間の生存に必要な酸素の供給源はアマゾンの森林であり、地球全体でこの重要な元素の最大 20% が生産されています。

森林はまさに地球の「緑の」肺であり、森林なしでは人間の生存はまったく不可能です。したがって、生きている観葉植物アパートの家具は単なる家具ではなく、屋外の数十倍も汚染されている室内の空気を浄化します。

大都市では長い間、きれいな空気が不足しており、大気汚染が深刻なため、人々はきれいな空気を購入しようとしています。「空気売り」は日本で初めて登場した。彼らはクリーンエアを缶詰で製造・販売しており、東京の住人なら誰でも夕食時にクリーンエアの缶を開けて、その新鮮な香りを楽しむことができました。

空気の純度は人間の健康だけでなく動物の健康にも大きな影響を与えます。赤道水域の人間居住地域に近い汚染地域では、数十頭のイルカが死んでいる。哺乳類の死因は汚染された大気です。動物の解剖では、イルカの肺は石炭の粉塵が詰まった鉱山労働者の肺に似ています。南極の住民であるペンギンも、空気中に含まれる物質が含まれている場合、大気汚染に非常に敏感です。たくさんの有害な不純物が含まれると、呼吸が激しく断続的に始まります。

人間にとって、きれいな空気も非常に重要であるため、医師はオフィスで働いた後、公園、森林、または市外で毎日1時間の散歩をすることを推奨しています。そんな「空気」療法を経て、活力体が回復し、幸福感が大幅に改善されます。この無料で効果的な薬のレシピは古くから知られており、多くの科学者や統治者は、新鮮な空気の中を毎日散歩することが必須の儀式であると考えていました。

現代の都市生活者にとって、空気処理は非常に重要です。重さ 1 ～ 2 kg の生命を育む空気の少量は、多くの現代病に対する万能薬です。

密度そして 特定のボリューム湿った空気 は温度や空気環境に応じて変化する量です。これらの値は、ファンを選択するとき、エアダクトを通る乾燥剤の移動に関連する問題を解決するとき、ファンの電気モーターの出力を決定するときに知る必要があります。

これは、特定の温度および相対湿度における空気と水蒸気の混合物の 1 立方メートルの質量 (重量) です。比容積は、乾燥空気1kgあたりの空気と水蒸気の体積です。

水分と熱量

乾燥空気の総体積中の単位質量 (1 kg) あたりの質量をグラム単位で表したものを、 空気中の水分含有量。これは、空気中に含まれる水蒸気の密度 (グラム単位) を乾燥空気の密度 (キログラム単位) で割ることによって得られます。

水分の熱消費量を決定するには、その値を知る必要があります。 湿った空気の熱量。この値は、空気と水蒸気の混合物に含まれるものとして理解されます。これは数値的には次の合計と等しくなります。

乾燥プロセスの温度まで加熱された空気の乾燥部分の熱量

0℃における空気中の水蒸気の熱量

乾燥プロセスの温度まで加熱されたこの蒸気の熱量

湿った空気の熱量乾燥空気 1 kg あたりのキロカロリーまたはジュールで表されます。 キロカロリーに消費される熱の技術単位です。熱 1℃あたり水1kg（温度14.5～15.5℃の場合）。 SIシステムでは

多くの人は、空気の重さがゼロではないという事実に驚かれるかもしれません。この重みの正確な値は、次のような要因に大きく影響されるため、決定するのはそれほど簡単ではありません。化学組成、湿度、温度、圧力。空気の重さについて詳しく見てみましょう。

空気とは何ですか

空気の重さはどれくらいかという質問に答える前に、この物質が何であるかを理解する必要があります。空気は地球の周囲に存在するガス状の殻であり、さまざまなガスが均一に混合されたものです。空気には次のガスが含まれています。

窒素 (78.08%);
酸素 (20.94%);
アルゴン (0.93%);
水蒸気 (0.40%);
二酸化炭素 (0.035%)。

上記のガスに加えて、ネオン (0.0018%)、ヘリウム (0.0005%)、メタン (0.00017%)、クリプトン (0.00014%)、水素 (0.00005%) も空気中に極少量存在します )、アンモニア ( 0.0003%）。

興味深いことに、これらの成分は空気を凝縮させることによって分離できる、つまり圧力を上げて温度を下げることによって空気を液体状態に変えることができるということです。空気の各成分には独自の凝縮温度があるため、このようにして空気からすべての成分を分離することができ、実際に使用されます。

空気の重さとそれに影響を与える要因

空気の重さはどれくらいかという質問に正確に答えることができないのはなぜですか? もちろん、この重量に大きな影響を与える可能性のある要因は数多くあります。

まず、化学組成です。上記は構成データですきれいな空気しかし、現在、地球上の多くの場所でこの空気は高度に汚染されており、それに応じてその組成も異なるでしょう。したがって、大都市近くの空気には、地方の空気よりも多くの二酸化炭素、アンモニア、メタンが含まれています。

次に、湿度、つまり大気中に含まれる水蒸気の量です。他の条件が同じであれば、空気の湿度が高くなるほど重さは減ります。

第三に、温度です。これは重要な要素の 1 つであり、値が低いほど空気密度が高くなり、それに応じて重量も大きくなります。

第四に、大気圧は、一定の体積内の空気分子の数、つまりその重さを直接反映します。

これらの要因の組み合わせが空気の重さにどのような影響を与えるかを理解するために、簡単な例を挙げてみましょう。地表近くにある、温度 25 °C の立方体の乾燥空気 1 メートルの質量は、1.205 kg です。温度0℃の海面近くの同様の体積の空気を考えると、その質量はすでに1.293 kgに等しく、つまり7.3％増加します。

高度による空気密度の変化

高度が上がると気圧が低下し、それに応じて密度と重量が減少します。地球上で観測される圧力の大気は、一次近似的には理想気体と考えることができます。これは、圧力と空気密度が、理想気体の状態方程式 P = ρ*R*T/M を通じて数学的に相互に関係していることを意味します。ここで、P は圧力、ρ は密度、T はケルビン単位の温度、M は空気のモル質量、R は普遍気体定数です。

上の式から、圧力が法則 P = P 0 +ρ*g*h に従って変化することを考慮して、空気密度の高度依存性の式を得ることができます。ここで、P 0 は地表の圧力です。地球の、g は重力加速度、h は高さです。この圧力の式を前の式に代入して密度を表すと、ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h) が得られます。この式を使用すると、任意の高度での空気の密度を求めることができます。したがって、空気の重量 (質量と言った方が正確です) は、式 m(h) = ρ(h)*V によって決定されます。ここで、V は所定の体積です。

密度の高さ依存性の式では、温度と重力加速度も高さに依存することがわかります。最後の依存関係は次の場合に無視できます。私たちが話しているのは高さは1〜2kmほどです。温度に関しては、その高さへの依存性は次の経験式によってよく説明されます: T(h) = T 0 -0.65*h、ここで T 0 は地表付近の気温です。

高度ごとの密度を常に計算しないように、空気の主な特性の高度（最大 10 km）への依存性の表を以下に示します。

どの空気が一番重いですか

空気の重さという質問に対する答えを決定する主な要因を考慮すると、どの空気が最も重いかがわかります。つまり、冷たい空気は常に暖かい空気よりも重くなります。暖かい空気の密度は低く、乾燥した空気は湿った空気よりも重いからです。最後のステートメントは 29 g/mol であり、水分子のモル質量は 18 g/mol、つまり 1.6 分の 1 なので、理解しやすいです。

所定の条件下での空気重量の測定

それでは、具体的な問題を解決してみましょう。温度 288 K で、体積 150 リットルを占める空気の重さはどれくらいかという質問に答えてみましょう。1 リットルが 1000 分の 1 立方メートル、つまり 1 リットル = 0.001 m 3 であることを考慮してみましょう。 288 K という温度は 15 °C に相当します。つまり、地球上の多くの地域で典型的な温度です。次に、空気密度を決定する必要があります。これは 2 つの方法で行うことができます。

海抜 0 メートルの場合、上記の式を使用して計算します。この場合、得られる値は ρ = 1.227 kg/m 3 です。
T 0 = 288.15 K に基づいて作成された上の表を見てください。この表には、値 ρ = 1.225 kg/m 3 が含まれています。

したがって、互いによく一致する 2 つの数値が得られます。このわずかな違いは、温度を決定する際の 0.15 K の誤差と、空気が依然として理想気体ではなく現実の気体であるという事実によるものです。したがって、さらなる計算のために、得られた 2 つの値の平均、つまり ρ = 1.226 kg/m 3 を採用します。

ここで、質量、密度、体積の関係の公式を使用すると、m = ρ*V = 1.226 kg/m 3 * 0.150 m 3 = 0.1839 kg または 183.9 グラムが得られます。

特定の条件下での空気 1 リットルの重さを答えることもできます: m = 1.226 kg/m3 * 0.001 m3 = 0.001226 kg、または約 1.2 グラム。

なぜ私たちは空気が私たちに迫っているのを感じないのでしょうか？

空気1立方メートルの重さはどれくらいですか? 1キロ強くらい。私たちの惑星の大気圏全体は、その重さ 200 kg で人間に圧力をかけます。これはかなり大きな空気の塊であり、人に多大な迷惑を引き起こす可能性があります。なぜそれを感じないのでしょうか？これは 2 つの理由によって説明されます。まず、その人自身の内部には、内圧、外部からの影響を打ち消します。大気圧、第二に、空気は気体であるため、すべての方向に均等に圧力を及ぼします。つまり、すべての方向の圧力が互いにバランスします。

圧縮空気大気圧よりも高い圧力がかかった空気です。

圧縮空気は電気と同様にユニークなエネルギー媒体であり、天然ガスそして水。産業環境では、圧縮空気は主に空気圧駆動のデバイスや機構を駆動するために使用されます (空気圧駆動)。

日々の生活において日常生活私たちは周囲の空気にほとんど気づきません。しかし、人類の歴史を通じて、人々はユニークな特性空気。帆と鍛冶屋、風車の発明熱気球空気をエネルギー媒体として利用する第一歩となった。

コンプレッサーの発明により、圧縮空気の産業利用の時代が始まりました。そして質問：「空気とは何ですか?またどのような性質がありますか? -アイドルからは程遠いものになりました。

新しい空気圧システムの設計を開始するとき、または既存の空気圧システムを最新化するときに、次のことを覚えておくと役立ちます。空気の性質、用語、測定単位について。

空気は、主に窒素と酸素からなる気体の混合物です。