Pregunta
¿Cuál es el peso de 1 pie cúbico de aire?
Preguntado por: Jonathan
Respuesta
RESPUESTA FINAL: 1 pie cúbico de aire a temperatura y presión estándar suponiendo que la composición promedio pesa aproximadamente 0.0807 libras.
Este no tiene una respuesta exacta o necesariamente correcta, ya que el aire es una mezcla compuesta de varios gases y esta mezcla puede cambiar debido a una enorme cantidad de variables. Discutir estas variables y cómo afectan al aire es una de las bases de la meteorología: el estudio del clima.
Pero teniendo en cuenta algunos datos y haciendo algunas suposiciones, podemos llegar a una respuesta que probablemente esté bastante cerca.
En primer lugar, necesitamos saber la composición del aire. De qué está hecho el aire y de cuánto está hecho. Apareció una búsqueda rápida en Internet http://www.engineeringtoolbox.com/8_212.html que nos da algo con lo que trabajar. (Para aquellos que no están familiarizados con la puntuación del sitio, se usa una coma «,» en lugar de un punto «.»una marca de delineación decimal). En realidad, esta ruptura se ve muy afectada por el lugar en que nos encontramos en el mundo y la distancia que estamos por encima del nivel del mar y otros factores. Asumiremos la composición promedio a nivel del mar a 0 grados Celsius, lo que se conoce como STP o Temperatura y Presión estándar.
Por razones que deberían quedar claras un poco más tarde, necesitamos el volumen de los diversos componentes, no el peso. Esta es la composición del aire (como se cita en el sitio web anterior) por volumen:
Oxígeno: 20.99%
Nitrógeno: 78.03%
Dióxido de carbono: 0.03%
Hidrógeno: 0.00005%
Argón: 0.93%
Neón: 0.0018%
Helio: 0,0005%
Criptón: 0,0001%
Xenón: 0.000009%
Hay una propiedad ordenada que se aplica a cualquier gas que 22,4 litros de él a STP (temperatura y presión estándar) contengan 6,02214199 x10^23 moléculas de dicho gas. Esta cantidad (número de Avogadro) se llama topo. Otra forma de decir esto es que un mol de gas quemado en STP llenará 22,4 litros.
Lo especial de un lunar es que a si tenemos una molécula, podemos encontrar el peso molecular de esa molécula (de una tabla periódica) y es cuántos gramos pesaría un lunar de la molécula. Por ejemplo, si buscamos hierro (Fe) en una tabla periódica, encontramos que su peso atómico es de 55.845. Por lo tanto, un mol de hierro es de 55.845 gramos.
La rápida conversión de 1 pie cúbico a litros nos da 28,32 litros. Volviendo atrás podemos tomar este número para encontrar que 28,32 litros de gas en STP van a ser 1,26414494 moles de aire. Genial, ahora podemos determinar cuántos lunares de cada sustancia en particular tenemos a partir de la composición porcentual del aire. Estos son los resultados (y el símbolo molecular para cada uno):
Oxígeno (O2): 0.2653 moles
Nitrógeno (N2): 0.9864 moles
Dióxido de carbono (CO2): 0,0003792 moles
Hidrógeno (H2): 0,0000006321 moles
Argón (Ar): 0,01176 moles
Neón (Ne): 0,00002275 moles
Helio (He): 0,000006321 moles
Criptón (Kr): 0.000001264 moles
Xenón (Xe): 0.0000001138 moles
Al buscar en la tabla periódica el peso atómico de los átomos constituyentes en las moléculas anteriores (por ejemplo, CO2, obtendríamos el peso de C y le añadiríamos el doble del peso de O) y multiplicando por el número de moles que tenemos de estas sustancias, obtendríamos el peso de obtenga los siguientes pesos para las sustancias:
Nota: Después de los errores de redondeo y demás, nuestra precisión actual es tal que cualquier cosa menor a 0.01 g es insignificante y he omitido esos números.
Oxígeno: 8.49 g
Nitrógeno: 27.63 g
Dióxido de carbono: 0.02 g
Argón: 0.47 g
Sumando estos números (recuerde que el resto era insignificante) obtenemos 36.61 g. Convirtiendo a libras (dado que la pregunta estaba en unidades en inglés, supongo que la respuesta es deseada en unidades en inglés) obtenemos 0.0807 lbs.
RESPUESTA FINAL: 1 pie cúbico de aire a temperatura y presión estándar suponiendo que la composición promedio pesa aproximadamente 0.0807 libras.
Contestado por: Richard Remer