Shumë njerëz mund të habiten nga fakti që ajri ka një peshë të caktuar jo zero. Vlera e saktë e kësaj peshe nuk është aq e lehtë për t'u përcaktuar, pasi ndikohet fuqishëm nga faktorë të tillë si përbërja kimike, lagështia, temperatura dhe presioni. Le të hedhim një vështrim më të afërt në pyetjen se sa peshon ajri.
Çfarë është ajri
Para se t'i përgjigjeni pyetjes se sa peshon ajri, është e nevojshme të kuptoni se çfarë është kjo substancë. Ajri është një guaskë e gaztë që ekziston rreth planetit tonë dhe e cila është një përzierje homogjene e gazrave të ndryshëm. Ajri përmban gazrat e mëposhtëm:
- azoti (78,08%);
- oksigjen (20,94%);
- argon (0,93%);
- avull uji (0,40%);
- dioksid karboni (0,035%).
Përveç gazeve të listuara më sipër, ajri përmban gjithashtu sasi minimale të neonit (0,0018%), heliumit (0,0005%), metanit (0,00017%), kriptonit (0,00014%), hidrogjenit (0,00005%), amoniak (0,0003%).
Është interesante të theksohet seJu mund t'i ndani këta përbërës nëse kondensoni ajrin, domethënë, e ktheni atë në gjendje të lëngshme duke rritur presionin dhe duke ulur temperaturën. Meqenëse çdo përbërës i ajrit ka temperaturën e vet të kondensimit, në këtë mënyrë është e mundur të izolohen të gjithë përbërësit nga ajri, gjë që përdoret në praktikë.
Pesha e ajrit dhe faktorët që ndikojnë në të
Çfarë ju pengon t'i përgjigjeni saktësisht pyetjes, sa peshon një metër kub ajër? Sigurisht, një sërë faktorësh që mund të ndikojnë shumë në këtë peshë.
Së pari, është përbërja kimike. Më sipër janë të dhënat për përbërjen e ajrit të pastër, por aktualisht ky ajër është shumë i ndotur në shumë vende të planetit, përkatësisht përbërja e tij do të jetë e ndryshme. Kështu, pranë qyteteve të mëdha, ajri përmban më shumë dioksid karboni, amoniak, metan sesa ajri në zonat rurale.
Së dyti, lagështia, domethënë sasia e avullit të ujit që përmban atmosfera. Sa më i lagësht të jetë ajri, aq më pak peshon, gjërat e tjera janë të barabarta.
Së treti, temperatura. Ky është një nga faktorët e rëndësishëm, sa më e ulët vlera e tij, aq më e lartë është dendësia e ajrit dhe, në përputhje me rrethanat, aq më e madhe është pesha e tij.
Së katërti, presioni atmosferik, i cili pasqyron drejtpërdrejt numrin e molekulave të ajrit në një vëllim të caktuar, domethënë peshën e tij.
Për të kuptuar se si kombinimi i këtyre faktorëve ndikon në peshën e ajrit, le të marrim një shembull të thjeshtë: masën e një metri ajri kub të thatë në një temperaturë prej 25 ° C, që ndodhet afër sipërfaqes së tokës,është 1,205 kg, por nëse marrim parasysh një vëllim të ngjashëm ajri pranë sipërfaqes së detit në një temperaturë prej 0 ° C, atëherë masa e tij tashmë do të jetë e barabartë me 1,293 kg, domethënë do të rritet me 7,3%.
Ndryshim në densitetin e ajrit me lartësinë
Me rritjen e lartësisë zvogëlohet presioni i ajrit, respektivisht zvogëlohet dendësia dhe pesha e tij. Ajri atmosferik në presionet që vërehen në Tokë mund të konsiderohet si një gaz ideal si një përafrim i parë. Kjo do të thotë se presioni dhe dendësia e ajrit janë matematikisht të lidhura me njëra-tjetrën përmes ekuacionit të gjendjes së një gazi ideal: P=ρRT/M, ku P është presioni, ρ është dendësia, T është temperatura në kelvin, M është masa molare e ajrit, R është konstanta universale e gazit.
Nga formula e mësipërme, mund të merrni formulën për varësinë e densitetit të ajrit nga lartësia, duke qenë se presioni ndryshon sipas ligjit P=P0+ρ gh, ku P 0 - presioni në sipërfaqen e tokës, g - nxitimi i rënies së lirë, h - lartësia. Duke zëvendësuar këtë formulë për presion në shprehjen e mëparshme dhe duke shprehur densitetin, marrim: ρ(h)=P0M/(RT(h)+g(h) M h). Duke përdorur këtë shprehje, ju mund të përcaktoni densitetin e ajrit në çdo lartësi. Prandaj, pesha e ajrit (më saktë, masa) përcaktohet nga formula m(h)=ρ(h)V, ku V është vëllimi i dhënë.
Në shprehjen për varësinë e densitetit nga lartësia, mund të vërehet se temperatura dhe nxitimi i rënies së lirë varen edhe nga lartësia. Varësia e fundit mund të neglizhohet nëse po flasim për lartësi jo më shumë se 1-2 km. Për sa i përket temperaturës, ajovarësia nga lartësia përshkruhet mirë nga shprehja empirike e mëposhtme: T(h)=T0-0, 65h, ku T0 është temperatura e ajrit pranë sipërfaqes së tokës.
Për të mos llogaritur vazhdimisht dendësinë për çdo lartësi, më poshtë është një tabelë e varësisë së karakteristikave kryesore të ajrit nga lartësia (deri në 10 km).
Cili është ajri më i rëndë
Duke marrë parasysh faktorët kryesorë që përcaktojnë përgjigjen e pyetjes se sa peshon ajri, mund të kuptoni se cili ajër do të jetë më i rëndë. Me pak fjalë, ajri i ftohtë peshon gjithmonë më shumë se ajri i ngrohtë, pasi dendësia e këtij të fundit është më e ulët, dhe ajri i thatë peshon më shumë se ajri i lagësht. Deklarata e fundit është e lehtë për t'u kuptuar, pasi masa molare e ajrit është 29 g/mol, dhe masa molare e një molekule uji është 18 g/mol, domethënë 1,6 herë më pak.
Përcaktimi i peshës së ajrit në kushte të dhëna
Tani le të zgjidhim një problem specifik. Le t'i përgjigjemi pyetjes se sa peshon ajri, duke zënë një vëllim prej 150 litrash, në një temperaturë prej 288 K. Konsideroni se 1 litër është një e mijtë e një metri kub, domethënë 1 litër=0,001 m3. Sa i përket temperaturës 288 K, ajo korrespondon me 15 ° C, domethënë është tipike për shumë rajone të planetit tonë. Hapi tjetër është përcaktimi i densitetit të ajrit. Ka dy mënyra për ta bërë këtë:
- Llogaritni duke përdorur formulën e mësipërme për një lartësi prej 0 metrash mbi nivelin e detit. Në këtë rast, fitohet vlera ρ=1,227 kg/m3
- Shiko tabelën e mësipërme, e cila bazohet në T0=288,15 K. Tabela përmban vlerën ρ=1,225 kg/m 3.
Kështu, morëm dy numra që janë në përputhje të mirë me njëri-tjetrin. Një ndryshim i vogël është për shkak të një gabimi prej 0.15 K në përcaktimin e temperaturës, dhe gjithashtu për faktin se ajri nuk është ende një ideal, por një gaz i vërtetë. Prandaj, për llogaritjet e mëtejshme marrim mesataren e dy vlerave të marra, pra, ρ=1, 226 kg/m3.
Tani, duke përdorur formulën për marrëdhënien midis masës, densitetit dhe vëllimit, marrim: m=ρV=1,226 kg/m30,150 m3=0,1839 kg ose 183,9 gram.
Mund të përgjigjeni gjithashtu se sa peshon një litër ajër në kushtet e dhëna: m=1,226 kg/m30,001 m3=0,001226 kg ose afërsisht 1,2 gram.
Pse nuk e ndiejmë ajrin të na shtypë
Sa peshon 1 m3 ajër? Pak më shumë se 1 kilogram. E gjithë tabela atmosferike e planetit tonë i bën presion një personi me peshën e tij prej 200 kg! Kjo është një masë mjaft e madhe ajri që mund t'i shkaktojë shumë telashe një personi. Pse nuk e ndjejmë? Kjo për dy arsye: së pari, ka edhe presion të brendshëm brenda vetë personit, i cili kundërshton presionin e jashtëm atmosferik dhe së dyti, ajri, duke qenë gaz, ushtron presion në të gjitha drejtimet në mënyrë të barabartë, domethënë presionet në të gjitha drejtimet balancojnë secilën. tjetër.
