Question
Quel est le poids de 1 pied cube d’air?
Posé par: Jonathan
Réponse
RÉPONSE FINALE: 1 pied cube d’air à température et pression standard en supposant que la composition moyenne pèse environ 0,0807 lb.
Celui-ci n’a pas de réponse exacte ou nécessairement correcte car l’air est un mélange composite de divers gaz et ce mélange peut changer en raison d’une énorme quantité de variables. Discuter de ces variables et de la façon dont ces variables affectent l’air est l’un des fondements de la météorologie – l’étude du temps.
Mais compte tenu de certaines données et de quelques hypothèses, nous pouvons arriver à une réponse qui est probablement assez proche.
Tout d’abord, nous devons connaître la composition de l’air. De quoi est fait l’air et de quelle quantité est-il fait? Une recherche rapide sur Internet est apparue http://www.engineeringtoolbox.com/8_212.html, ce qui nous donne quelque chose avec lequel travailler. (Pour ceux qui ne connaissent pas la ponctuation du site, une virgule « , » est utilisée à la place d’un point ». » une marque de délimitation décimale). Cette ventilation est en fait grandement affectée par l’endroit où nous sommes dans le monde et la distance que nous sommes au-dessus du niveau de la mer et d’autres facteurs. Nous supposerons une composition moyenne au niveau de la mer à 0 degré Celsius, connue sous le nom de STP ou Température et pression standard.
Pour des raisons qui devraient devenir claires un peu plus tard, nous avons besoin du volume des différents composants, pas du poids. Voici la composition de l’air (telle que citée sur le site ci-dessus) en volume:
Oxygène: 20,99%
Azote: 78,03%
Dioxyde de carbone: 0,03%
Hydrogène: 0,00005%
Argon: 0,93%
Néon: 0.0018%
Hélium: 0,0005%
Krypton: 0,0001%
Xénon: 0.000009%
Il existe une propriété nette qui s’applique à tout gaz qu’un 22,4 litres de celui-ci à STP (température et pression standard) contient 6,02214199 x10^23 molécules dudit gaz. Ce montant (le nombre d’Avogadro) s’appelle une taupe. Donc, une autre façon de dire cela est qu’une petite mole de gaz à STP remplira 22,4 litres.
La particularité d’une mole est que si nous avons une molécule, nous pouvons trouver le poids moléculaire de cette molécule (à partir d’un tableau périodique) et c’est le nombre de grammes qu’une mole de la molécule pèserait. Par exemple, si nous devions rechercher du fer (Fe) sur un tableau périodique, nous constatons que son poids atomique est de 55,845. Une mole de fer est donc de 55,845 grammes.
La conversion rapide de 1 pied cube en litres nous donne 28,32 litres. En remontant, nous pouvons prendre ce nombre pour constater que 28,32 litres de gaz à STP vont être 1,26414494 moles d’air. Génial, nous pouvons maintenant déterminer le nombre de moles de chaque substance particulière que nous avons à partir de la composition en pourcentage de l’air. Ce sont les résultats (et le symbole moléculaire pour chacun):
Oxygène (O2): 0,2653 moles
Azote (N2): 0.9864 moles
Dioxyde de carbone (CO2): 0,0003792 moles
Hydrogène (H2): 0,0000006321 moles
Argon (Ar): 0,01176 moles
Néon (Ne): 0,00002275 moles
Hélium (He): 0,000006321 moles
Krypton (Kr): 0,000001264 moles
Xénon (Xe): 0,0000001138 moles
En regardant le tableau périodique pour le poids atomique des atomes constitutifs des molécules ci-dessus (par exemple CO2, nous obtiendrions le poids de C et y ajouterions deux fois le poids de O) et en multipliant par le nombre de moles que nous avons de ces substances, nous obtiendrons les poids suivants pour les substances:
Remarque: Après des erreurs d’arrondi et autres, notre précision actuelle est telle que tout ce qui est inférieur à 0,01 g est insignifiant et j’ai laissé ces chiffres de côté.
Oxygène: 8,49 g
Azote: 27,63g
Dioxyde de carbone: 0,02g
Argon: 0,47g
En ajoutant ces nombres ensemble (rappelez-vous que le reste était insignifiant), nous obtenons 36,61 g. Conversion en livres (puisque la question était en unités anglaises, je suppose que la réponse est souhaitée en unités anglaises), nous obtenons 0.0807 lbs.
RÉPONSE FINALE: 1 pied cube d’air à température et pression standard en supposant que la composition moyenne pèse environ 0,0807 lb.
Répondu par : Richard Remer