Плотность воздуха

Что такое плотность воздуха и что она определяет. Она является физической величиной которая характеризует основную массу воздуха в нормальных условиях, а так же в Земной атмосфере, газовую массу в единичном объеме. Плотность воздуха выглядит как функция имеющая значения влажность, температура и высота происходящих замеров.

Как известно ранее обозначения плотности воздуха брались от полярного сияния, радиуса радиоволны, метеоры и так далее. Но как только у Земли появились собственные спутники, информация стала вычисляться более научным и правильным путем.

Однако, воздух может изменять свой вес, из-за этого данная величина будет не постоянной и изменятся при любых изменениях, например инерция или географическая широта. Так как на полюсе данная величина будет в 5 % выше, её экваториальных измерений.

Заметка: Широкий выбор крепежной техники (http://krepzakaz.ru/) представлен на сайте, перейти на который можно с помощью указанной ссылки. Вы сможете не только выбрать все что Вам нужно, но так же заказать это с доставкой. Согласитесь это удобно!

Температура влияет на плотность воздуха, ее изменение влечет за собой незамедлительную реакцию со стороны плотности. Так большое давление влечет за собой большую плотность. А с изменениями в меньшую сторону, уменьшается и плотность. Но не все так просто, существует Основное уравнение статистики. Оно заключается в том, что увеличение давления терпит изменение и уменьшается в случае подъема на равную высоту уменьшения давления равносильно большей силе тяжести и плотности воздуха.

Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

Источник

Что такое плотность воздуха и чему она равна при нормальных условиях?

Плотность воздуха — это физическая величина, характеризующая удельную массу воздуха при естественных условиях или массу газа атмосферы Земли на единицу объема. Величина плотности воздуха представляет собой функцию от высоты производимых измерений, от его влажности и температуры.

Содержание

Плотность воздуха равна… ^

За стандарт плотности воздуха принята величина, равная 1,29 кг/м3, которая вычисляется как отношение его молярной массы (29 г/моль) к молярному объему, одинаковому для всех газов (22,413996 дм3), соответствующая плотности сухого воздуха при 0°С (273,15°К) и давлении 760 мм ртутного столба (101325 Па) на уровне моря (то есть при нормальных условиях).

Определение плотности воздуха ^

Не так давно сведения о плотности воздуха получали косвенно за счет наблюдений за полярными сияниями, распространением радиоволн, метеорами. С момента появления искусственных спутников Земли плотность воздуха начали вычислять благодаря данным, полученным от их торможения.

Еще один метод заключается в наблюдениях за расплыванием искусственных облаков из паров натрия, создаваемых метеорологическими ракетами. В Европе плотность воздуха у поверхности Земли составляет 1,258 кг/м3, на высоте пяти км — 0,735, на высоте двадцати км — 0,087, на высоте сорока км — 0,004 кг/м3.

Различают два вида плотности воздуха: массовая и весовая (удельный вес).

Если вам стало тяжело дышать, какие могут быть причины этого явления? Об этом можно прочитать здесь. Бережем свое здоровье!

Формула плотности воздуха ^

Весовая плотность определяет вес 1 м3 воздуха и вычисляется по формуле γ = G/V, где γ – весовая плотность, кгс/м3; G — вес воздуха, измеряемый в кгс; V – объем воздуха, измеряемый в м3. Установлено, что 1 м3 воздуха при стандартных условиях (барометрическое давление 760 мм ртутного столба, t=15°С) весит 1,225 кгс, исходя из этого, весовая плотность (удельный вес) 1 м3 воздуха равна γ =1,225 кгс/м3.

Что такое относительная плотность по воздуху? ^

Следует принять во внимание, что вес воздуха – это величина изменчивая и меняется в зависимости от различных условий, таких как географическая широта и сила инерции, которая возникает при вращении Земли вокруг своей оси. На полюсах вес воздуха на 5% больше, чем в зоне экватора.

Массовая плотность воздуха ρ вычисляется по следующей формуле: ρ = m / v. Здесь m – масса воздуха, измеряемая в кг×с2/м; ρ – его массовая плотность, измеряемая в кгс×с2/м4.

Массовая и весовая плотности воздуха находятся в зависимости: ρ = γ / g, где g – коэффициент ускорения свободного падения, равный 9,8 м/с². Откуда следует, что массовая плотность воздуха при стандартных условиях равна 0,1250 кг×с2/м4.

Как плотность воздуха зависит от температуры? ^

При изменении барометрического давления и температуры плотность воздуха изменяется. Исходя из закона Бойля-Мариотта, чем больше давление, тем больше будет плотность воздуха. Однако с уменьшением давления с высотой, уменьшается и плотности воздуха, что привносит свои коррективы, в результате чего закон изменения давления по вертикали становится сложнее.

Уравнение, которое выражает данный закон изменения давления с высотой в атмосфере, находящейся в покое, называется основным уравнением статики.

Важная роль в этом уравнении принадлежит изменениям плотности воздуха. В итоге можно сказать, что чем выше подниматься, тем меньше будет падать давление при подъеме на одинаковую высоту. Плотность воздуха от температуры зависит следующим образом: в теплом воздухе давление уменьшается менее интенсивно, чем в холодном, следовательно, на одинаково равной высоте в теплой воздушной массе давление более высокое, чем в холодной.

При изменяющихся значениях температуры и давления массовая плотность воздуха вычисляется по формуле: ρ = 0,0473хВ / Т. Здесь В – это барометрическое давление, измеряемое в мм ртутного столба, Т — температура воздуха, измеряемая в Кельвинах.

Как выбирают газовые обогреватели для дачи, по каким характеристикам, параметрам?

Что такое промышленный осушитель сжатого воздуха? Читайте про это здесь, наиболее интересная и актуальная информация.

Какие сейчас цены на озонотерапию? Вы узнаете об этом в данной статье:
http://about-air.ru/sostav-vozduha/ozon/ozonoterapiya-otzyvy.html. Отзывы, показания и противопоказания при озонотерапии.

Как измеряется плотность паров по воздуху? ^

Также плотность определяется и влажностью воздуха. Наличие водяных поров приводит к уменьшению плотности воздуха, что объясняется низкой молярной массой воды (18 г/моль) на фоне молярной массы сухого воздуха (29 г/моль). Влажный воздух можно рассмотреть как смесь идеальных газов, в каждом из которых комбинация плотностей позволяет получить требуемое значение плотности для их смеси.

Такая, своего рода, интерпретация позволяет определять значения плотности с уровнем погрешности менее 0,2% в диапазоне температур от −10 °C до 50 °C. Плотность воздуха позволяет получить величину его влагосодержания, которая вычисляется путем деления плотности водяного пара (в граммах), который содержится в воздухе, на показатель плотности сухого воздуха в килограммах.

Основное уравнение статики не позволяет решать постоянно возникающие практические задачи в реальных условиях изменяющейся атмосферы. Поэтому его решают при различных упрощенных предположениях, которые соответствуют фактическим реальным условиям, за счет выдвижения ряда частных предположений.

Основное уравнение статики дает возможность получить значение вертикального градиента давления, который выражает изменение давления при подъеме или спуске на единицу высоты, т. е. изменение давления на единицу расстояния по вертикали.

Низкая плотность воздуха определяет незначительное сопротивление передвижению. Многими наземными животными, в ходе эволюции, использовались экологические выгоды этого свойства воздушной среды, за счет чего они приобрели способность к полету. 75% всех видов наземных животных способны к активному полету. По большей части это насекомые и птицы, но встречаются млекопитающие и рептилии.

Видео на тему «Определение плотности воздуха»

Еще интересные статьи:

3 отзыва на статью“ Что такое плотность воздуха и чему она равна при нормальных условиях? ”

Удельный вес воздуха равен нулю! Ваши опыты по определению удельного веса-плотности воздуха не выдерживают никакой критики! Вы просто затуманиваете мозги детей! Чтобы определить вес колбы без воздуха, весы с колбой необходимо поместить под колпак(колокол) и так же как вы откачали воздух из колбы откочать его из под колпака(колокола). Тогда ваши весы покажут, что вес колбы с воздухом и без него одинаковый. И Удельный вес воздуха равен нулю!
Можно замерить вес воздуха с помощью полиэтиленовых мешков. В один мешок наберите воздух а в другой нет. Подвесте оба мешка на рычажные весы и вы убедитесь еще раз в том что вес мешка с воздухом и без него одинаковый. Следовательно возду в воздухе ничего не весит! А Удельный вес воздуха равен нулю!

Вы знаете, еще Галилей установил, что у воздуха есть вес. Это учебник физики за 7 класс. Все правильно в статье.

Воздух имеет вес. И массу. На несогласного можно подуть из шланга с компрессора.

Источник

Плотность воздуха: виды, формула, расчет онлайн, зависимость от других параметров

Плотность воздуха показывает, сколько весит 1 кубический метр газа. При нормальных условиях в расчетах принимают плотность 1,2 кг/м³. Но в зависимости от других параметров воздуха его плотность может изменяться в диапазоне от 0,9 кг/м³ до 1,4 кг/м³. В этой статье мы подробно рассмотрим, когда и какие формулы и значения следует применять.

Расчет плотности воздуха на калькуляторе онлайн

Самый точный способ определить плотность воздуха – воспользоваться нашим онлайн-калькулятором. Он учитывает большинство параметров воздуха, таких как температура, давление, высота над уровнем моря и относительная влажность.

После указания исходных данных вы можете сохранить ссылку на результаты расчета. Для этого нажмите кнопку «Копировать» в нижней части онлайн-калькулятора. По этой ссылке всегда будет доступен расчет плотности именно для тех данных, которые вы указали.

Формула плотности воздуха

Найти плотность воздуха можно при помощи уравнения Менделеева-Клапейрона:

ρ = p · M / (R · T), где

Величину R/M называют газовой постоянной для воздуха. Она равна 283 Дж/(кг·К):

Тогда формулу для плотности сухого воздуха в зависимости от давления и температуры можно записать следующим образом:

Главное – помнить, что температура должна быть выражена в Кельвинах (273,16 + °С). Например, если подставить нормальное давление (101 325 Па) и температуру 0°С, то получим:

Плотность воздуха в различных единицах

Обычно плотность измеряют в килограммах на кубический метр (кг/м³). И тогда в формулы подставляют значение 1,2кг/м³. Это соответствует единицам измерения таблице СИ.

Но иногда вам может понадобиться значение плотности, выраженное в других единицах:

Как получить, зная кг/м³

Как перевести в кг/м³

Разделить на 13,187

Другие виды плотности воздуха

Помимо обычно плотности и её зависимости от температуры, влажности и давления часто говорят о молярной и удельной плотности, а также о плотности внутреннего и наружного воздуха. Рассмотрим эти понятия подробнее.

Молярная

На самом деле такого понятия, как молярная плотность воздуха не существует. Чаще всего речь идет о молярной массе. Она равна 29,98г/моль, но её обычно округляют до 29 г/моль.

Рассчитывается молярная масса воздуха следующим образом:

Молярная масса любого вещества равна массе атомов, в ходящих в его состав. В состав воздуха входит 75% азота и 25% кислорода. Атомная масса азота (N₂) равна 28г/моль. Атомная масса кислорода (О₂) равна 32 г/моль. Учитывая состав воздуха, получим:

Более точное значение – 28,98 г/моль.

Если вы забыли молярную массу воздуха, то её можно легко вычислить в уме, зная молярные массы азота и кислорода. Рассуждения следующие:

Если бы воздуха состоял только из азота, его молярная масса была бы равна 28 г/моль. Но ¼ воздуха – это кислород, молярная масса которого на 4 г/моль больше. Значит, к 28 надо добавить ¼ от 4 г/моль. Получится как раз 29 г/моль.

Удельная

Удельной плотности воздуха тоже не существует. Здесь обычно речь идет об удельной массе, а это и есть обычная плотность. При нормальных условиях (1 атм. и +20°С) принимают значение 1.2041 кг/м³ или просто 1,2 кг/м³.

Плотность наружного воздуха

Плотность воздуха практически не зависит от того, наружный это воздух или нет. Формула ρ=p·M/(R·T), где

одинакова для любого газа.

Но всё-таки небольшая разница возможна. Наружный воздух в городах обычно сильнее загрязнен, в нем больше примесей, и его молярная масса за счет наличия тяжелых загрязняющих газов выше. Кроме того, в нем может быть меньше кислорода (О₂, молярная масса 32 г/моль) и больше углекислого газа (СО₂, молярная масса 46 г/моль).

В итоге из-за повышенной загрязненности плотность наружного воздуха в городах может быть на 0-2% выше, чем при нормальных условиях 1,2 кг/м³.

С другой стороны, в лесу и на природе загрязнителей нет, углекислота тоже отсутствует, а кислорода больше. В итоге плотность будет близка или даже чуть ниже нормальной (1,2 кг/м³).

Плотность воздуха в помещении (внутреннего)

Здесь также всё зависит от состава воздуха и степени его свежести. В квартирах, домах и помещениях обычно меньше загрязнений, чем на улицах города, особенно если в приточной вентиляции предусмотрен фильтр.

Но в помещениях есть другая беда – их редкое проветривание, в результате чего возрастает доля углекислого газа, молярная масса которого выше, чем у воздуха (см. выше). В итоге плотность должна постепенно возрастать…

Но на практике этого не случается, так как с ростом СО₂ также увеличивается относительная влажность, а иногда и температура внутреннего воздуха. Оба фактора – за снижение плотности, и они имеют более сильный вес. В итоге плотность воздуха в помещении обычно ниже нормальной и находится на уровне 1,18. 1,19 кг/м³.

Плотность при изменении температуры, давления, влажности

Каждый из параметров – температура, давление и высота над уровнем моря, влажность – оказывает влияние на плотность воздуха. При их изменении плотность может меняться аж в 1,5 раза: примерно от 0,9 до 1,4 кг/м³. Эти зависимости подробно освещены в отдельных статьях:

При пониженном атмосферном давлении плотность воздуха примерно на 2% ниже нормы, при повышенном – на 2% выше нормы.

Каждые 100 метров над уровнем моря плотность воздуха снижается примерно на 1%. На высоте 1км разница уже 10%, на высоте 2км достигает 20%.

Влажность воздуха оказывает влияние на плотность только при относительно высоких температурах, причем чем выше температура, тем сильнее ошибка. Например, при температуре 0°С разница по плотности между влажностью 0% и 100% ничтожно мала и составляет всего 0,2%. При 20°С – около 1%. При 40°С – 3%, а при 100°С – почти 40%.

Источник

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Рассмотрены основные физические свойства воздуха: плотность воздуха, его динамическая и кинематическая вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля и энтропия. Свойства воздуха даны в таблицах в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Плотность воздуха в зависимости от температуры

Представлена подробная таблица значений плотности воздуха в сухом состоянии при различных температурах и нормальном атмосферном давлении. Чему равна плотность воздуха? Аналитически определить плотность воздуха можно, если разделить его массу на объем, который он занимает при заданных условиях (давление, температура и влажность). Также можно вычислить его плотность по формуле уравнения состояния идеального газа. Для этого необходимо знать абсолютное давление и температуру воздуха, а также его газовую постоянную и молярный объем. Это уравнение позволяет вычислить плотность воздуха в сухом состоянии.

На практике, чтобы узнать какова плотность воздуха при различных температурах, удобно воспользоваться готовыми таблицами. Например, приведенной таблицей значений плотности атмосферного воздуха в зависимости от его температуры. Плотность воздуха в таблице выражена в килограммах на кубический метр и дана в интервале температуры от минус 50 до 1200 градусов Цельсия при нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Плотность воздуха в зависимости от температуры — таблица

t, °С	ρ, кг/м 3	t, °С	ρ, кг/м 3	t, °С	ρ, кг/м 3	t, °С	ρ, кг/м 3
-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

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах

При нагревании воздуха увеличиваются значения как кинематической, так и динамической вязкости. Эти две величины связаны между собой через величину плотности воздуха, значение которой уменьшается при нагревании этого газа. Увеличение кинематической и динамической вязкости воздуха (как и других газов) при нагреве связано с более интенсивным колебанием молекул воздуха вокруг их равновесного состояния (согласно МКТ).

Представлена таблица удельной теплоемкости воздуха при различных температурах. Теплоемкость в таблице дана при постоянном давлении (изобарная теплоемкость воздуха) в интервале температуры от минус 50 до 1200°С для воздуха в сухом состоянии. Чему равна удельная теплоемкость воздуха? Величина удельной теплоемкости определяет количество тепла, которое необходимо подвести к одному килограмму воздуха при постоянном давлении для увеличения его температуры на 1 градус. Например, при 20°С для нагревания 1 кг этого газа на 1°С в изобарном процессе, требуется подвести 1005 Дж тепла.

Следует отметить, что теплоемкость влажного воздуха выше, чем сухого. Если сравнить теплоемкость воды и воздуха, то очевидно, что вода обладает более высоким ее значением и содержание воды в воздухе приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Удельная теплоемкость воздуха при различных температурах — таблица

t, °С	Cp, Дж/(кг·град)	t, °С	Cp, Дж/(кг·град)	t, °С	Cp, Дж/(кг·град)	t, °С	Cp, Дж/(кг·град)
-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

Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха

Теплопроводность воздуха λ при повышении температуры увеличивается во всем диапазоне, достигая при 1200°С величины 0,0915 Вт/(м·град). Другие теплофизические свойства воздуха такие, как его температуропроводность a и число Прандтля Pr, по-разному реагируют на изменение температуры. Температуропроводность, как и вязкость воздуха сильно зависит от температуры и при нагревании, например с 0 до 1200°С, ее значение увеличивается почти в 17 раз.

Число Прандтля воздуха слабо зависит от температуры и при нагревании этого газа его величина сначала снижается до величины 0,674, а затем начинает расти, и при температуре 1200°С достигает значения 0,724.

Энтропия сухого воздуха

Источники:

Источник