Anche se non sentiamo l'aria intorno a noi, l'aria non è niente. L'aria è una miscela di gas: azoto, ossigeno e altri. E i gas, come le altre sostanze, sono composti da molecole, e quindi hanno un peso, anche se piccolo.
L'esperienza può dimostrare che l'aria ha peso. Nel mezzo di un bastone lungo sessanta centimetri, rafforzeremo la corda e legheremo due corde identiche ad entrambe le estremità. palloncini. Appendiamo il bastoncino per lo spago e vediamo che pende orizzontalmente. Se ora fori uno dei palloncini gonfiati con un ago, ne uscirà aria e l'estremità del bastoncino a cui era legato si solleverà. Se fori la seconda palla, il bastone prenderà di nuovo una posizione orizzontale.
Questo perché l'aria nel pallone gonfiato più denso, che significa che più pesante rispetto a quello che lo circonda.
Quanta aria pesa dipende da quando e dove viene pesata. Il peso dell'aria sopra un piano orizzontale è Pressione atmosferica. Come tutti gli oggetti che ci circondano, anche l'aria è soggetta alla gravità. Questo è ciò che dà all'aria un peso pari a 1 kg per centimetro quadrato. La densità dell'aria è di circa 1,2 kg / m 3, cioè un cubo con un lato di 1 m, pieno d'aria, pesa 1,2 kg.
Una colonna d'aria che si eleva verticalmente sopra la Terra si estende per diverse centinaia di chilometri. Ciò significa che una colonna d'aria del peso di circa 250 kg preme su una persona in piedi, sulla testa e sulle spalle, la cui area è di circa 250 cm 2!
Non saremmo in grado di sopportare un tale peso se non fosse contrastato dalla stessa pressione all'interno del nostro corpo. La seguente esperienza ci aiuterà a capirlo. Se allunghi un foglio di carta con entrambe le mani e qualcuno preme un dito su di esso da un lato, il risultato sarà lo stesso: un buco nella carta. Ma se premi con due indici nello stesso punto, ma con partiti diversi, non succederà nulla. La pressione su entrambi i lati sarà la stessa. La stessa cosa accade con la pressione della colonna d'aria e la contropressione all'interno del nostro corpo: sono uguali.
Nella vita di tutti i giorni, quando pesiamo qualcosa, lo facciamo in aria, e quindi ne trascuriamo il peso, poiché il peso dell'aria nell'aria è zero. Ad esempio, se pesiamo un pallone di vetro vuoto, considereremo il risultato ottenuto come il peso del pallone, trascurando il fatto che è pieno d'aria. Ma se il pallone è chiuso ermeticamente e tutta l'aria viene pompata fuori da esso, otterremo un risultato completamente diverso ...
La fisica ad ogni passo Perelman Yakov Isidorovich
Quanto pesa l'aria nella stanza?
Puoi dire almeno approssimativamente che tipo di carico è l'aria che contiene la tua stanza? Pochi grammi o pochi chilogrammi? Riesci a sollevare un tale carico con un dito o lo terresti a malapena sulle spalle?
Ora, forse, non ci sono più persone che pensano, come credevano gli antichi, che l'aria non pesa affatto. Ma anche adesso molti non sanno dire quanto pesa un certo volume d'aria.
Ricorda che un litro di boccale d'aria della densità che ha vicino superficie terrestre a temperatura ambiente normale pesa circa 1,2 g Poiché un metro cubo contiene 1 mila litri, un metro cubo d'aria pesa mille volte più di 1,2 g, ovvero 1,2 kg. Ora è facile rispondere alla domanda posta in precedenza. Per fare questo, devi solo sapere quanto metri cubi nella tua stanza, e quindi verrà determinato il peso dell'aria in essa contenuta.
Lascia che la stanza abbia una superficie di 10 m 2 e un'altezza di 4 m In una stanza del genere ci sono 40 metri cubi di aria, che pesano, quindi, quaranta volte 1,2 kg. Saranno 48 kg.
Quindi, anche in una stanza così piccola, l'aria pesa un po' meno di te. Non sarebbe facile per te portare un tale carico sulle spalle. E l'aria di una stanza due volte più grande, caricata sulla tua schiena, potrebbe schiacciarti.
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L'aria è una quantità immateriale, è impossibile sentirla, annusarla, è ovunque, ma per una persona è invisibile, non è facile scoprire quanta aria pesa, ma è possibile. Se la superficie della Terra, come in un gioco per bambini, viene disegnata in piccoli quadrati di 1x1 cm, il peso di ciascuno di essi sarà di 1 kg, ovvero 1 cm 2 dell'atmosfera contiene 1 kg di aria .
Si può provare? Piuttosto. Se costruisci una scala da una matita normale e due palloncini, fissando il disegno sul filo, la matita sarà in equilibrio, poiché il peso delle due palline gonfiate è lo stesso. Vale la pena perforare una delle palle, il vantaggio sarà di lato palloncino gonfiato, perché l'aria del pallone danneggiato è uscita. Di conseguenza, la semplice esperienza fisica dimostra che l'aria ha un certo peso. Ma se pesiamo l'aria su una superficie piana e in montagna, la sua massa sarà diversa: l'aria di montagna è molto più leggera di quella che respiriamo vicino al mare. motivi peso diverso parecchi:
Il peso di 1 m 3 di aria è di 1,29 kg.
La composizione della miscela d'aria comprende:
1. Azoto - 75,5%;
2. Ossigeno - 23,15%;
3. Argon - 1,292%;
4. Anidride carbonica - 0,046%;
5. Neon - 0,0014%;
6. Metano - 0,000084%;
7. Elio - 0,000073%;
8. Cripto - 0,003%;
9. Idrogeno - 0,00008%;
10. Xenon - 0,00004%.
Il numero di ingredienti nella composizione dell'aria può cambiare e, di conseguenza, anche la massa d'aria subisce cambiamenti nella direzione di aumento o diminuzione.
Come si misura il peso dell'aria? Ci sono diversi indicatori che determinano la sua massa.
Ad una temperatura pari a 0°C, il peso di 1 m 3 di aria è di 1,29 kg. Cioè, se assegni mentalmente uno spazio in una stanza con altezza, larghezza e lunghezza pari a 1 m, questo cubo d'aria conterrà esattamente questa quantità d'aria.
Se l'aria ha un peso e un peso abbastanza palpabile, perché una persona non sente pesantezza? Tale fenomeno fisico, come pressione atmosferica, implica che una colonna d'aria del peso di 250 kg preme su ogni abitante del pianeta. L'area del palmo di un adulto, in media, è di 77 cm 2. Cioè, secondo le leggi fisiche, ognuno di noi tiene 77 kg di aria nel palmo della mano! Ciò equivale al fatto che portiamo costantemente pesi da 5 libbre in ciascuna mano. A vita reale anche un sollevatore di pesi non può farlo, tuttavia, ognuno di noi può facilmente far fronte a un tale carico, perché la pressione atmosferica preme da entrambi i lati, come dall'esterno corpo umano, e dall'interno, cioè la differenza è in definitiva uguale a zero.
Le proprietà dell'aria sono tali da influenzare il corpo umano in modi diversi. In alta montagna, a causa della mancanza di ossigeno, le persone sperimentano allucinazioni visive e così via grande profondità, la combinazione di ossigeno e azoto in una miscela speciale - il "gas esilarante" può creare una sensazione di euforia e una sensazione di assenza di gravità.
Conoscendo queste quantità fisiche, è possibile calcolare la massa dell'atmosfera terrestre, la quantità di aria che è trattenuta nello spazio vicino alla Terra dalla gravità. Il limite superiore dell'atmosfera termina ad un'altezza di 118 km, cioè, conoscendo il peso di m 3 d'aria, puoi dividere l'intera superficie presa in prestito in colonne d'aria, con una base di 1x1 m, e sommare la massa risultante di tali colonne. In definitiva, sarà pari a 5,3*10 al quindicesimo grado di tonnellate. Il peso dell'armatura aerea del pianeta è abbastanza grande, ma è anche solo un milionesimo della massa totale. il globo. L'atmosfera terrestre serve come una sorta di cuscinetto che protegge la Terra da spiacevoli sorprese cosmiche. Dalle sole tempeste solari che raggiungono la superficie del pianeta, l'atmosfera perde fino a 100mila tonnellate della sua massa all'anno! Uno scudo così invisibile e affidabile è l'aria.
Una persona non si accorge di essere costantemente circondata da aria trasparente e quasi invisibile. È possibile vedere questo elemento immateriale dell'atmosfera? Visivamente, in movimento masse d'aria trasmesso quotidianamente su uno schermo televisivo: un fronte caldo o freddo porta il tanto atteso riscaldamento o forti nevicate.
Cos'altro sappiamo dell'aria? Probabilmente, il fatto che sia vitale per tutti gli esseri viventi che vivono sul pianeta. Ogni giorno una persona inspira ed espira circa 20 kg di aria, di cui un quarto viene consumato dal cervello.
Il peso dell'aria può essere misurato in diversi quantità fisiche, anche in litri. Il peso di un litro d'aria sarà pari a 1,2930 grammi, ad una pressione di 760 mm Hg. colonna e una temperatura di 0°C. Oltre al consueto stato gassoso, l'aria può presentarsi anche in forma liquida. Per il passaggio di una sostanza in un dato stato di aggregazione richiederà l'esposizione a una pressione enorme e molto basse temperature. Gli astronomi suggeriscono che ci sono pianeti la cui superficie è completamente ricoperta di aria liquida.
Le fonti di ossigeno necessarie per l'esistenza umana sono le foreste amazzoniche, che ne producono fino al 20%. elemento importante sull'intero pianeta.
Le foreste sono davvero i polmoni "verdi" del pianeta, senza i quali l'esistenza umana è semplicemente impossibile. Quindi vivo piante d'appartamento in un appartamento non sono solo un oggetto da interni, purificano l'aria della stanza, il cui inquinamento è dieci volte superiore a quello della strada.
L'aria pulita è diventata da tempo una carenza nelle megalopoli, l'inquinamento dell'atmosfera è così grande che le persone sono pronte ad acquistare aria pulita. Per la prima volta in Giappone sono apparsi i "venditori aerei". Producevano e vendevano aria pulita in lattine e qualsiasi residente di Tokyo poteva aprirne una per cena. l'aria più pura e goditi il suo fresco profumo.
La purezza dell'aria ha un impatto significativo non solo sulla salute umana, ma anche sugli animali. Nelle zone inquinate delle acque equatoriali, vicino ad aree popolate, muoiono decine di delfini. La ragione della morte dei mammiferi è un'atmosfera inquinata; nell'autopsia degli animali, i polmoni dei delfini assomigliano ai polmoni dei minatori intasati di polvere di carbone. Molto sensibile all'inquinamento atmosferico e agli abitanti dell'Antartide - pinguini, se l'aria contiene un gran numero di impurità nocive, iniziano a respirare pesantemente e in modo intermittente.
Per una persona, anche la pulizia dell'aria è molto importante, quindi dopo aver lavorato in ufficio, i medici consigliano di fare passeggiate giornaliere di un'ora nel parco, nella foresta e fuori città. Dopo tale terapia "ad aria", la vitalità del corpo viene ripristinata e il benessere migliora notevolmente. La ricetta di questa medicina gratuita ed efficace è nota fin dall'antichità, molti scienziati e governanti consideravano le passeggiate quotidiane all'aria aperta un rituale obbligatorio.
Per un moderno abitante delle città, il trattamento dell'aria è molto importante: una piccola porzione di aria vivificante, il cui peso è di 1-2 kg, è una panacea per molti disturbi moderni!
DEFINIZIONE
aria atmosfericaè una miscela di molti gas. L'aria ha una composizione complessa. I suoi componenti principali possono essere suddivisi in tre gruppi: costante, variabile e casuale. I primi comprendono l'ossigeno (il contenuto di ossigeno nell'aria è di circa il 21% in volume), l'azoto (circa l'86%) ei cosiddetti gas inerti (circa l'1%).
Contenuto parti costitutive praticamente non dipende da dove nel mondo è stato prelevato il campione di aria secca. Il secondo gruppo comprende diossido di carbonio(0,02 - 0,04%) e vapore acqueo (fino al 3%). Il contenuto di componenti casuali dipende dalle condizioni locali: in prossimità di impianti metallurgici, quantità notevoli di anidride solforosa vengono spesso mescolate nell'aria, in luoghi in cui si decompongono residui organici, ammoniaca, ecc. Oltre ai vari gas, l'aria contiene sempre più o meno polvere.
La densità dell'aria è un valore uguale alla massa di gas nell'atmosfera terrestre divisa per un'unità di volume. Dipende da pressione, temperatura e umidità. Esiste un valore di densità dell'aria standard - 1.225 kg / m 3, corrispondente alla densità dell'aria secca a una temperatura di 15 o C e una pressione di 101330 Pa.
Conoscendo per esperienza la massa di un litro d'aria in condizioni normali (1.293 g), si può calcolare il peso molecolare che l'aria avrebbe se fosse un singolo gas. Poiché un grammomolecola di qualsiasi gas occupa in condizioni normali un volume di 22,4 litri, il peso molecolare medio dell'aria è
22,4 × 1,293 = 29.
Questo numero - 29 - va ricordato: conoscendolo, è facile calcolare la densità di qualsiasi gas rispetto all'aria.
Con un raffreddamento sufficiente, l'aria diventa liquida. L'aria liquida può essere immagazzinata per un periodo piuttosto lungo in recipienti con doppia parete, dallo spazio tra il quale viene pompata l'aria per ridurre il trasferimento di calore. Vasi simili sono usati, ad esempio, nei thermos.
Evaporando liberamente in condizioni normali, l'aria liquida ha una temperatura di circa (-190 o C). La sua composizione è instabile, poiché l'azoto evapora più facilmente dell'ossigeno. Quando l'azoto viene rimosso, il colore dell'aria liquida cambia da bluastro a blu pallido (il colore dell'ossigeno liquido).
Nell'aria liquida si trasformano facilmente in stato solido alcol etilico, dietiletere e molti gas. Se, ad esempio, l'anidride carbonica viene fatta passare attraverso l'aria liquida, si trasforma in fiocchi bianchi, simili a aspetto esteriore alla neve. Il mercurio immerso nell'aria liquida diventa solido e malleabile.
Molte sostanze raffreddate dall'aria liquida cambiano drasticamente le loro proprietà. Così, fenditura e stagno diventano così fragili che si trasformano facilmente in polvere, una campana di piombo emette un chiaro squillo e una palla di gomma congelata si frantuma se lasciata cadere sul pavimento.
ESEMPIO 1
ESEMPIO 2
| Esercizio | Determina quante volte è più pesante dell'idrogeno solforato dell'aria H 2 S. |
| Soluzione | Il rapporto tra la massa di un dato gas e la massa di un altro gas preso nello stesso volume, alla stessa temperatura e alla stessa pressione, è chiamato densità relativa del primo gas sul secondo. Questo valore mostra quante volte il primo gas è più pesante o più leggero del secondo gas. Il peso molecolare relativo dell'aria è preso pari a 29 (tenendo conto del contenuto di azoto, ossigeno e altri gas nell'aria). Va notato che il concetto di "peso molecolare relativo dell'aria" viene utilizzato in modo condizionale, poiché l'aria è una miscela di gas. D aria (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (aria); D aria (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. |
| Risposta | Il solfuro di idrogeno H 2 S è 1,17 volte più pesante dell'aria. |
Questa è la massa (peso) di 1 metro cubo di una miscela di aria e vapore acqueo a una certa temperatura e umidità relativa. Il volume specifico è il volume di aria e vapore acqueo per 1 kg di aria secca.
Per determinare il consumo di calore per l'umidità, è necessario conoscere il valore contenuto di calore dell'aria umida. Questo valore si intende contenuto nella miscela di aria e vapore acqueo. È numericamente uguale alla somma:
