Frage
Was ist das Gewicht von 1 Kubikfuß Luft?
Gefragt von: Jonathan
Antwort
ENDGÜLTIGE ANTWORT: 1 Kubikfuß Luft bei Standardtemperatur und -druck unter der Annahme einer durchschnittlichen Zusammensetzung wiegt ungefähr 0,0807 lbs.
Diese hat keine genaue oder notwendigerweise korrekte Antwort, da Luft eine zusammengesetzte Mischung verschiedener Gase ist und diese Mischung sich aufgrund einer enormen Menge an Variablen ändern kann. Die Diskussion dieser Variablen und wie diese Variablen die Luft beeinflussen, ist eine der Grundlagen der Meteorologie – das Studium des Wetters.
Aber angesichts einiger Daten und einiger Annahmen können wir zu einer Antwort kommen, die wahrscheinlich ziemlich nahe ist.
Zunächst müssen wir die Zusammensetzung der Luft kennen. Woraus besteht Luft und wie viel besteht sie. Eine schnelle Internetsuche tauchte auf http://www.engineeringtoolbox.com/8_212.html was uns etwas zum Arbeiten gibt. (Für diejenigen, die mit der Interpunktion der Site nicht vertraut sind, wird anstelle eines Punktes ein Komma „,“ verwendet „.“ ein dezimales Abgrenzungszeichen). Diese Aufschlüsselung wird tatsächlich stark davon beeinflusst, wo wir uns auf der Welt befinden und wie weit wir uns über dem Meeresspiegel befinden, sowie von anderen Faktoren. Wir werden die durchschnittliche Zusammensetzung auf Meereshöhe bei 0 Grad Celsius annehmen, was als STP oder Standardtemperatur und -druck bekannt ist.
Aus Gründen, die etwas später deutlich werden sollen, benötigen wir das Volumen der verschiedenen Komponenten, nicht das Gewicht. Dies ist die Zusammensetzung der Luft (wie oben auf der Website angegeben) nach Volumen:
Sauerstoff: 20,99%
Stickstoff: 78,03%
Kohlendioxid: 0,03%
Wasserstoff: 0,00005%
Argon: 0,93%
Neon: 0.0018%
Helium: 0,0005%
Krypton: 0,0001%
Xenon: 0.000009%
Es gibt eine ordentliche Eigenschaft, die für jedes Gas gilt, dass ein 22,4 Liter davon bei STP (Standardtemperatur und -druck) 6,02214199 x10 ^ 23 Moleküle dieses Gases enthält. Diese Menge (Avogadros Zahl) wird als Maulwurf bezeichnet. Eine andere Möglichkeit, dies zu sagen, ist, dass ein einzelnes Mol Gas bei STP 22,4 Liter füllt.
Das Besondere an einem Mol ist, dass wir, wenn wir ein Molekül haben, das Molekulargewicht dieses Moleküls (aus einem Periodensystem) finden können und so viele Gramm ein Mol des Moleküls wiegen würde. Wenn wir zum Beispiel Eisen (Fe) in einem Periodensystem nachschlagen, stellen wir fest, dass sein Atomgewicht 55,845 beträgt. Ein Mol Eisen beträgt daher 55, 845 Gramm.
Eine schnelle Umrechnung von 1 Kubikfuß in Liter ergibt 28,32 Liter. Zurückgehend können wir diese Zahl nehmen, um festzustellen, dass 28,32 Liter Gas bei STP 1,26414494 Mol Luft sein werden. Daher können wir jetzt anhand der prozentualen Zusammensetzung der Luft bestimmen, wie viele Mol jeder einzelnen Substanz wir haben. Dies sind die Ergebnisse (und das Molekülsymbol für jedes):
Sauerstoff (O2): 0,2653 mol
Stickstoff (N2): 0.9864 mol
Kohlendioxid (CO2): 0,0003792 mol
Wasserstoff (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
Wenn wir im Periodensystem nach dem Atomgewicht der Atome in den obigen Molekülen suchen (zum Beispiel CO2 Wir würden das Gewicht für C erhalten und das doppelte Gewicht von O hinzufügen) und mit der Anzahl der Mol dieser Substanzen multiplizieren, erhalten wir erhalten Sie die folgenden Gewichte für die Substanzen:
Hinweis: Nach Rundungsfehlern und dergleichen ist unsere aktuelle Genauigkeit so, dass alles, was weniger als 0,01 g beträgt, unbedeutend ist, und ich habe diese Zahlen weggelassen.
Sauerstoff: 8,49 g
Stickstoff: 27,63 g
Kohlendioxid: 0,02 g
Argon: 0,47 g
Wenn wir diese Zahlen addieren (denken Sie daran, dass der Rest unbedeutend war), erhalten wir 36,61 g. Umrechnung in Pfund (da die Frage in englischen Einheiten war, nehme ich an, dass die Antwort in englischen Einheiten gewünscht wird) 0,0807 lbs.
ENDGÜLTIGE ANTWORT: 1 Kubikfuß Luft bei Standardtemperatur und -druck unter der Annahme einer durchschnittlichen Zusammensetzung wiegt ungefähr 0,0807 lbs.
Beantwortet von: Richard Remer