otázka
jaká je hmotnost 1 krychlové stopy vzduchu?
zeptal se: Jonathan
odpověď
konečná odpověď: 1 kubická stopa vzduchu při standardní teplotě a tlaku za předpokladu, že průměrné složení váží přibližně 0.0807 lbs.
Tento nemá odpověď, která je přesná nebo nutně správná, protože vzduch je složená směs různých plynů a tato směs se může měnit v důsledku obrovského množství proměnných. Diskuse o těchto proměnných a o tom, jak tyto proměnné ovlivňují vzduch, je jedním ze základů meteorologie-studium počasí.
ale vzhledem k některým údajům a několika předpokladům můžeme dospět k odpovědi, která je pravděpodobně docela blízko.
nejprve musíme znát složení vzduchu. Z čeho je vzduch vyroben a kolik je vyroben. Objevilo se rychlé vyhledávání na internetu http://www.engineeringtoolbox.com/8_212.html, což nám dává něco, s čím můžeme pracovat. (Pro ty, kteří nejsou obeznámeni s interpunkcí webu, se místo tečky používá čárka“,“.“a decimal delineation mark). Toto členění je ve skutečnosti velmi ovlivněno tím, kde se nacházíme na světě a jak daleko jsme nad hladinou moře a dalšími faktory. Předpokládáme průměrné složení na hladině moře při 0 stupních Celsia, což je známé jako STP nebo standardní teplota a tlak.
z důvodů, které by se měly vyjasnit o něco později, potřebujeme objem různých komponent, nikoli hmotnost. Toto je složení vzduchu (jak je citováno z výše uvedených webových stránek) podle objemu:
kyslík: 20,99%
dusík: 78,03%
oxid uhličitý: 0,03%
vodík: 0,00005%
Argon: 0,93%
Neon: 0.0018%
Helium: 0,0005%
Krypton: 0,0001%
Xenon: 0.000009%
existuje čistá vlastnost, která se vztahuje na jakýkoli plyn, že 22,4 litru při STP (standardní teplota a tlak) obsahuje 6.02214199 X10^23 molekul uvedeného plynu. Tato částka (Avogadrovo číslo) se nazývá krtek. Dalším způsobem, jak to říci, je, že singe mol plynu na STP naplní 22,4 litru.
zvláštní věc na molu je, že pokud máme molekulu, můžeme zjistit molekulovou hmotnost této molekuly (z periodické tabulky)a to je, kolik gramů by mol molekuly vážil. Například, pokud bychom měli hledat železo (Fe) v periodické tabulce, zjistíme, že jeho atomová hmotnost je 55.845. Mol železa je tedy 55, 845 gramů.
Rychlá konverze 1 kubické stopy na litry nám dává 28,32 litru. Vrátíme-li se, můžeme vzít toto číslo a zjistit, že 28,32 litru plynu na STP bude 1,26414494 molů vzduchu. Skvělé, nyní můžeme určit, kolik molů každé konkrétní látky máme z procentuálního složení vzduchu. Toto jsou výsledky (a molekulární symbol pro každý):
kyslík (O2): 0, 2653 mol
dusík (N2): 0. 9864 mol
oxid uhličitý (CO2): 0.0003792 mol
vodík (H2): 0.0000006321 mol
Argon (Ar): 0.01176 mol
Neon (Ne): 0.00002275 mol
Helium (He): 0.000006321 mol
Krypton (Kr): 0.000001264 mol
Xenon (Xe): 0.0000001138 mol
při pohledu na periodickou tabulku pro atomovou hmotnost atomů složek ve výše uvedených molekulách (například CO2 dostaneme hmotnost pro C a přidáme k němu dvojnásobek hmotnosti o) a vynásobíme počtem molů, které máme z těchto látek, získáme následující hmotnosti pro látky:
Poznámka: po zaokrouhlení chyb a podobně je naše současná přesnost taková, že cokoli menší než 0,01 g je nevýznamné a tato čísla jsem vynechal.
kyslík: 8.49 g
dusík: 27.63 g
oxid uhličitý: 0.02 g
Argon: 0.47 g
přidáním těchto čísel dohromady (pamatujte, že zbytek byl nevýznamný) dostaneme 36.61 g. převod na libry (protože otázka byla v anglických jednotkách předpokládám, že odpověď je požadována v anglických jednotkách)dostaneme 0.0807 lbs.
KONEČNÁ ODPOVĚĎ: 1 kubická stopa vzduchu při standardní teplotě a tlaku za předpokladu, že průměrné složení váží přibližně 0.0807 lbs.
odpověděl: Richard Remer