Figyelembe veszik a levegő főbb fizikai tulajdonságait: a levegő sűrűségét, dinamikus és kinematikai viszkozitását, fajlagos hőkapacitását, hővezető képességét, hődiffúzivitását, Prandtl-számát és entrópiáját. A levegő tulajdonságait táblázatokban adjuk meg a normál légköri nyomáson uralkodó hőmérséklet függvényében.

A levegő sűrűsége a hőmérséklet függvényében

Részletes táblázat a száraz levegő sűrűségértékeiről különböző hőmérsékleteken és normál légköri nyomáson. Mekkora a levegő sűrűsége? A levegő sűrűsége analitikusan meghatározható, ha elosztjuk a levegő tömegét az elfoglalt térfogattal. adott körülmények között (nyomás, hőmérséklet és páratartalom). Sűrűségét az állapotképlet ideális gázegyenletével is kiszámíthatjuk. Ehhez ismerni kell a levegő abszolút nyomását és hőmérsékletét, valamint gázállandóját és moláris térfogatát. Ez az egyenlet lehetővé teszi a levegő sűrűségének kiszámítását száraz állapotban.

A gyakorlatban, hogy megtudja, mekkora a levegő sűrűsége különböző hőmérsékleteken, kényelmes a kész asztalok használata. Például a légköri levegő sűrűségének adott táblázata a hőmérsékletétől függően. A táblázatban a levegő sűrűsége kilogramm/köbméterben van megadva, és a mínusz 50 és 1200 Celsius-fok közötti hőmérsékleti tartományban van megadva normál légköri nyomáson (101325 Pa).

A levegő sűrűsége a hőmérséklettől függően - táblázat

t, °С	ρ, kg/m3	t, °С	ρ, kg/m3	t, °С	ρ, kg/m3	t, °С	ρ, kg/m3
-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

25°C-on a levegő sűrűsége 1,185 kg/m 3. Melegítéskor a levegő sűrűsége csökken - a levegő kitágul (fajlagos térfogata nő). A hőmérséklet emelésével például 1200°C-ig nagyon alacsony levegősűrűséget érünk el, ami 0,239 kg/m 3 , ami 5-ször kisebb, mint szobahőmérsékleten. Általánosságban elmondható, hogy a fűtés csökkenése lehetővé teszi olyan folyamatok létrejöttét, mint a természetes konvekció, és ezt például a repüléstechnikában használják.

Ha összehasonlítjuk a levegő sűrűségét, akkor a levegő három nagyságrenddel könnyebb - 4 ° C hőmérsékleten a víz sűrűsége 1000 kg / m 3, a levegő sűrűsége pedig 1,27 kg / m 3. Szintén meg kell jegyezni a levegő sűrűségének értékét normál körülmények között. A gázok normál körülményei azok, amelyek mellett a hőmérsékletük 0 ° C, és a nyomás megegyezik a normál légköri nyomással. Így a táblázat szerint a levegő sűrűsége normál körülmények között (NU-nál) 1,293 kg / m 3.

A levegő dinamikus és kinematikai viszkozitása különböző hőmérsékleteken

A termikus számítások elvégzésekor ismerni kell a levegő viszkozitásának (viszkozitási együttható) értékét különböző hőmérsékleteken. Ez az érték szükséges a Reynolds, Grashof, Rayleigh számok kiszámításához, amelyek értékei meghatározzák ennek a gáznak az áramlási rendszerét. A táblázat a dinamikus együtthatók értékeit mutatja μ és kinematikai ν levegő viszkozitása a -50 és 1200°C közötti hőmérsékleti tartományban légköri nyomáson.

A levegő viszkozitása jelentősen megnő a hőmérséklet emelkedésével. Például a levegő kinematikai viszkozitása 15,06 10 -6 m 2 / s 20 ° C hőmérsékleten, és ha a hőmérséklet 1200 ° C-ra emelkedik, a levegő viszkozitása 233,7 10 -6 m 2 / s, azaz 15,5-szeresére nő! A levegő dinamikus viszkozitása 20°C hőmérsékleten 18,1·10 -6 Pa·s.

Levegő melegítésekor mind a kinematikai, mind a dinamikus viszkozitás értéke nő. Ez a két mennyiség a levegősűrűség értékén keresztül kapcsolódik egymáshoz, amelynek értéke csökken, ha ezt a gázt melegítjük. A levegő (valamint más gázok) kinematikai és dinamikus viszkozitásának melegítés közbeni növekedése a levegőmolekulák intenzívebb rezgésével jár egyensúlyi állapotuk körül (az MKT szerint).

A levegő dinamikus és kinematikai viszkozitása különböző hőmérsékleteken - táblázat

t, °С	μ 10 6, Pa s	ν 10 6, m 2 / s	t, °С	μ 10 6, Pa s	ν 10 6, m 2 / s	t, °С	μ 10 6, 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

Megjegyzés: Legyen óvatos! A levegő viszkozitását 10 6 hatványával adjuk meg.

A levegő fajlagos hőkapacitása -50 és 1200°С közötti hőmérsékleten

A táblázatban bemutatjuk a levegő fajlagos hőkapacitását különböző hőmérsékleteken. A táblázatban szereplő hőkapacitás állandó nyomáson (a levegő izobár hőkapacitása) a mínusz 50 és 1200°C közötti hőmérséklet-tartományban van megadva száraz levegő esetén. Mekkora a levegő fajlagos hőkapacitása? A fajlagos hőkapacitás értéke azt a hőmennyiséget határozza meg, amelyet egy kilogramm állandó nyomású levegőhöz kell juttatni, hogy annak hőmérséklete 1 fokkal növekedjen. Például 20 °C-on 1 kg ebből a gázból 1 °C-kal izobár eljárásban 1005 J hőre van szükség.

A levegő fajlagos hőkapacitása a hőmérséklet emelkedésével nő. A levegő tömeghőkapacitásának a hőmérséklettől való függése azonban nem lineáris. A -50 és 120°C közötti tartományban értéke gyakorlatilag nem változik - ilyen körülmények között a levegő átlagos hőkapacitása 1010 J/(kg deg). A táblázat szerint látható, hogy a hőmérséklet 130°C-os értéktől kezd jelentős hatást gyakorolni. A levegő hőmérséklete azonban sokkal gyengébb hatással van a fajlagos hőkapacitására, mint a viszkozitása. Tehát 0-ról 1200 °C-ra melegítve a levegő hőkapacitása csak 1,2-szeresére nő - 1005-1210 J/(kg deg).

Megjegyzendő, hogy a nedves levegő hőkapacitása nagyobb, mint a száraz levegőé. Ha összehasonlítjuk a levegőt, akkor nyilvánvaló, hogy a víznek nagyobb az értéke, és a levegő víztartalma a fajhő növekedéséhez vezet.

A levegő fajlagos hőkapacitása különböző hőmérsékleteken - táblázat

t, °С	C p , J/(kg fok)	t, °С	C p , J/(kg fok)	t, °С	C p , J/(kg fok)	t, °С	C p , J/(kg fok)
-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

Hővezetőképesség, hődiffúzivitás, levegő Prandtl száma

A táblázat a légköri levegő olyan fizikai tulajdonságait mutatja be, mint a hővezető képesség, a hődiffúzivitás és a hőmérséklettől függő Prandtl-száma. A levegő termofizikai tulajdonságait -50 és 1200°C közötti tartományban adják meg száraz levegő esetén. A táblázat alapján látható, hogy a levegő jelzett tulajdonságai jelentősen függnek a hőmérséklettől, és ennek a gáznak a vizsgált tulajdonságainak hőmérsékletfüggése eltérő.

MEGHATÁROZÁS

légköri levegő sok gáz keveréke. A levegő összetett összetételű. Fő összetevői három csoportra oszthatók: állandó, változó és véletlenszerű. Az előbbiek közé tartozik az oxigén (a levegő oxigéntartalma körülbelül 21 térfogat%), a nitrogén (körülbelül 86%) és az úgynevezett inert gázok (körülbelül 1%).

Az alkotóelemek mennyisége gyakorlatilag nem függ attól, hogy a világon hol vették a száraz levegő mintát. A második csoportba tartozik a szén-dioxid (0,02-0,04%) és a vízgőz (legfeljebb 3%). A véletlenszerű komponensek tartalma a helyi viszonyoktól függ: kohászati ​​üzemek közelében gyakran észrevehető mennyiségű kén-dioxid keveredik a levegőbe, olyan helyeken, ahol szerves maradványok bomlanak, ammónia stb. A levegő a különféle gázokon kívül mindig több-kevesebb port tartalmaz.

A levegő sűrűsége egy olyan érték, amely megegyezik a Föld légkörében lévő gáz tömegének osztva térfogategységével. Nyomástól, hőmérséklettől és páratartalomtól függ. Van egy szabványos levegősűrűség - 1,225 kg / m 3, amely megfelel a száraz levegő sűrűségének 15 o C hőmérsékleten és 101330 Pa nyomáson.

Tapasztalatból ismerve egy liter levegő tömegét normál körülmények között (1,293 g), kiszámítható a levegő molekulatömege, ha egyedi gáz lenne. Mivel bármely gáz gramm molekulája normál körülmények között 22,4 liter térfogatot foglal el, a levegő átlagos molekulatömege

22,4 × 1,293 = 29.

Ezt a számot - 29 - emlékezni kell: ennek ismeretében könnyen kiszámítható bármely gáz sűrűsége a levegőhöz viszonyítva.

A folyékony levegő sűrűsége

Megfelelő hűtés esetén a levegő folyékony lesz. A folyékony levegő meglehetősen hosszú ideig tárolható duplafalú edényekben, amelyek közötti térből a levegőt kiszivattyúzzák a hőátadás csökkentése érdekében. Hasonló edényeket használnak például termoszokban.

A normál körülmények között szabadon elpárolgó folyékony levegő hőmérséklete körülbelül (-190 o C). Összetétele instabil, mivel a nitrogén könnyebben elpárolog, mint az oxigén. A nitrogén eltávolításával a folyékony levegő színe kékesről halványkékre változik (a folyékony oxigén színe).

Folyékony levegőben az etil-alkohol, a dietil-éter és sok gáz könnyen szilárd halmazállapotúvá válik. Ha például a szén-dioxidot folyékony levegőn vezetik át, akkor fehér pelyhekké alakul, amelyek a hóhoz hasonló megjelenésűek. A folyékony levegőbe merített higany szilárd és képlékeny lesz.

Sok folyékony levegővel lehűtött anyag drámaian megváltoztatja tulajdonságait. Így a forgács és az ón annyira törékennyé válik, hogy könnyen porrá válik, az ólomharang tiszta csengőhangot ad, a megfagyott gumigolyó pedig összetörik, ha a padlóra ejtik.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

2. PÉLDA

Gyakorlat	Határozza meg, hányszor nehezebb a levegőnél a hidrogén-szulfid H 2 S.
Megoldás	Egy adott gáz tömegének és egy másik gáz tömegének arányát ugyanabban a térfogatban, azonos hőmérsékleten és nyomáson az első gáz relatív sűrűségének nevezzük a másodikhoz képest. Ez az érték azt mutatja, hogy az első gáz hányszor nehezebb vagy könnyebb, mint a második gáz. A levegő relatív molekulatömege 29-nek felel meg (figyelembe véve a levegő nitrogén-, oxigén- és egyéb gáztartalmát). Meg kell jegyezni, hogy a "levegő relatív molekulatömege" fogalmát feltételesen használják, mivel a levegő gázok keveréke. D levegő (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (levegő); D levegő (H2S) = 34/29 = 1,17. M r (H 2 S) = 2 × A r (H) + A r (S) = 2 × 1 + 32 = 2 + 32 = 34.
Válasz	A hidrogén-szulfid H 2 S 1,17-szer nehezebb a levegőnél.

Bár nem érezzük magunk körül a levegőt, a levegő nem semmi. A levegő gázok keveréke: nitrogén, oxigén és mások. A gázok pedig, más anyagokhoz hasonlóan, molekulákból állnak, ezért súlyuk van, bár kicsi.

A tapasztalat bizonyítja, hogy a levegőnek van súlya. Hatvan centiméter hosszú pálcika közepén megerősítjük a kötelet, melynek mindkét végére két egyforma lufit kötünk. Akasszuk fel a botot a madzagnál, és nézzük meg, hogy vízszintesen lóg. Ha most egy tűvel átszúrod az egyik felfújt lufit, abból levegő jön ki, és felemelkedik a pálcika vége, amelyre fel volt kötve. Ha átszúrja a második labdát, a bot ismét vízszintes helyzetbe kerül.

Ez azért van, mert a levegő a felfújt léggömbben sűrűbb, ami azt jelenti nehezebb mint a körülötte lévő.

A levegő súlya attól függ, hogy mikor és hol mérik. A vízszintes sík feletti levegő tömege a légköri nyomás. Mint minden körülöttünk lévő tárgy, a levegő is ki van téve a gravitációnak. Ez adja a levegő súlyát, amely 1 kg/négyzetcentiméter. A levegő sűrűsége körülbelül 1,2 kg / m 3, azaz egy 1 m-es oldalú, levegővel töltött kocka súlya 1,2 kg.

A Föld fölé függőlegesen emelkedő légoszlop több száz kilométeren át húzódik. Ez azt jelenti, hogy egy körülbelül 250 kg súlyú levegőoszlop nyomja az egyenesen álló embert a fején és a vállán, amelynek területe körülbelül 250 cm 2!

Nem tudnánk elviselni egy ekkora súlyt, ha nem ellenezné ugyanaz a nyomás a testünkben. A következő tapasztalatok segítenek ennek megértésében. Ha mindkét kezével kinyújt egy papírlapot, és valaki az egyik oldalról rányomja az ujját, akkor az eredmény ugyanaz lesz - egy lyuk a papíron. De ha megnyomja két mutatóujját ugyanazon a helyen, de különböző oldalról, semmi sem fog történni. A nyomás mindkét oldalon azonos lesz. Ugyanez történik a légoszlop nyomásával és a testünkön belüli ellennyomással: egyenlőek.

A levegőnek súlya van, és minden oldalról nyomja a testünket.
De nem tud összetörni minket, mert a test ellennyomása egyenlő a külsővel.
A fent bemutatott egyszerű tapasztalat egyértelművé teszi ezt:
ha az egyik oldalon rányomja az ujját egy papírlapra, az elszakad;
de ha mindkét oldalról megnyomod, ez nem fog megtörténni.

Apropó...

A mindennapi életben, amikor lemérünk valamit, azt levegőben tesszük, ezért elhanyagoljuk a súlyát, hiszen a levegő tömege a levegőben nulla. Például, ha lemérünk egy üres üveglombikot, akkor a kapott eredményt a lombik tömegének tekintjük, figyelmen kívül hagyva azt a tényt, hogy tele van levegővel. De ha a lombikot hermetikusan lezárják, és az összes levegőt kiszivattyúzzák belőle, teljesen más eredményt kapunk ...

SűrűségÉs a nedves levegő fajlagos térfogata olyan változók, amelyek a hőmérséklettől és a levegőtől függenek. Ezeket az értékeket ismerni kell a ventilátorok kiválasztásakor, a szárítószer légcsatornákon való mozgásával kapcsolatos problémák megoldásakor, a ventilátorvillamos motorok teljesítményének meghatározásakor.

Ez 1 köbméter levegő és vízgőz keverékének tömege (tömege) meghatározott hőmérsékleten és relatív páratartalom mellett. A fajlagos térfogat a levegő és a vízgőz térfogata 1 kg száraz levegőre vonatkoztatva.

Nedvesség és hőtartalom

A száraz levegő tömege grammban egységnyi tömegére (1 kg) a teljes térfogatukban ún levegő nedvességtartalma. Ezt úgy kapjuk meg, hogy a levegőben lévő vízgőz grammban kifejezett sűrűségét elosztjuk a száraz levegő kilogrammban kifejezett sűrűségével.

A nedvesség hőfogyasztásának meghatározásához ismernie kell az értéket a nedves levegő hőtartalma. Ez az érték a levegő és a vízgőz keverékében található. Számszerűen egyenlő az összeggel:

a szárítási folyamat hőmérsékletére felmelegített levegő száraz részének hőtartalma

vízgőz hőtartalma a levegőben 0°C-on

ennek a gőznek a hőtartalma, a szárítási folyamat hőmérsékletére melegítve

A nedves levegő hőtartalma 1 kg száraz levegőre vetített kilokalóriában vagy joule-ban kifejezve. Kilocalorie a hő szokott műszaki mértékegysége hőség 1 kg víz 1°C-onként (14,5-15,5°C hőmérsékleten). Az SI rendszerben

03.05.2017 14:04 1393

Mennyi a levegő súlya.

Annak ellenére, hogy nem láthatunk bizonyos dolgokat, amelyek a természetben léteznek, ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy nem léteznek. Ugyanez a helyzet a levegővel – láthatatlan, de belélegezzük, érezzük, tehát ott van.

Mindennek, ami létezik, megvan a maga súlya. A levegőnek van? És ha igen, mennyi a levegő súlya? Találjuk ki.

Amikor lemérünk valamit (például egy almát, egy gallynál fogva), azt a levegőben tesszük. Ezért magát a levegőt nem vesszük figyelembe, mivel a levegő tömege a levegőben nulla.

Például, ha veszünk egy üres üvegpalackot és lemérjük, akkor a kapott eredményt a lombik tömegének tekintjük, anélkül, hogy azt gondolnánk, hogy az tele van levegővel. Ha azonban szorosan lezárjuk az üveget, és kiszivattyúzzuk belőle az összes levegőt, egészen más eredményt kapunk. Ez az.

A levegő több gáz kombinációjából áll: oxigén, nitrogén és mások. A gázok nagyon könnyű anyagok, de mégis van súlyuk, bár nem sok.

Annak érdekében, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a levegőnek van súlya, kérjen meg egy felnőttet, hogy segítsen a következő egyszerű kísérletben: Vegyünk egy körülbelül 60 cm hosszú botot, és kössünk kötelet a közepébe.

Ezután rögzítsünk 2 db azonos méretű felfújt léggömböt a botunk mindkét végére. És most felakasztjuk szerkezetünket a közepére kötött kötélre. Ennek eredményeként látni fogjuk, hogy vízszintesen lóg.

Ha most fogunk egy tűt és átszúrjuk vele az egyik felfújt lufit, abból levegő fog kijönni, és felemelkedik a pálcika vége, amelyre fel volt kötve. És ha átszúrjuk a második golyót, akkor a bot végei egyenlőek lesznek, és ismét vízszintesen lóg.

Mit jelent? És az, hogy a felfújt léggömbben sűrűbb (vagyis nehezebb) a levegő, mint a körülötte lévő. Ezért amikor a labdát elfújták, könnyebb lett.

A levegő tömege számos tényezőtől függ. Például a vízszintes sík feletti levegő atmoszférikus nyomás.

A levegő, csakúgy, mint minden minket körülvevő tárgy, a gravitációnak van kitéve. Ez adja a levegő súlyát, amely négyzetcentiméterenként 1 kilogrammnak felel meg. Ebben az esetben a levegő sűrűsége körülbelül 1,2 kg / m3, azaz egy 1 m-es oldalú, levegővel töltött kocka súlya 1,2 kg.

A Föld fölé függőlegesen emelkedő légoszlop több száz kilométeren át húzódik. Ez azt jelenti, hogy egy álló személyen, a fején és a vállán (amelynek területe körülbelül 250 négyzetcentiméter, egy körülbelül 250 kg tömegű légoszlop nyomódik!

Ha egy ilyen hatalmas súlyt nem ellenezne ugyanaz a nyomás a testünkben, egyszerűen nem tudnánk ellenállni, és összezúzna minket. Van még egy érdekes tapasztalat, amely segít megérteni mindazt, amit fent mondtunk:

Fogunk egy papírlapot, és két kézzel kinyújtjuk. Ezután megkérünk valakit (például egy húgot), hogy az egyik oldalról nyomja meg az ujjával. Mi történt? Természetesen lyuk volt a papíron.

És most újra megtesszük ugyanazt, csak most két mutatóujjal kell megnyomni ugyanazt a helyet, de különböző oldalról. Voálá! A papír sértetlen! Szeretné tudni, miért?

Csak nyomást nekünk papírlap mindkét oldalon ugyanaz volt. Ugyanez történik a légoszlop nyomásával és a testünkön belüli ellennyomással: egyenlőek.

Így rájöttünk, hogy: a levegőnek súlya van, és minden oldalról a testünkre nyomja. Azonban nem tud összetörni minket, hiszen testünk ellennyomása megegyezik a külső, vagyis a légköri nyomással.

Legutóbbi kísérletünk ezt egyértelműen megmutatta: ha az egyik oldaláról rányomunk egy papírlapot, akkor elszakad. De ha mindkét oldalon megteszi, ez nem fog megtörténni.