kérdés

mi a súlya 1 köbméter levegő?

kérdezte: Jonathan
válasz

végső válasz: 1 köbméter levegő normál hőmérsékleten és nyomáson, feltételezve, hogy az átlagos összetétel körülbelül 0,0807 Font.

ennek nincs pontos vagy szükségszerűen helyes válasza, mivel a levegő különböző gázok összetett keveréke, és ez a keverék hatalmas mennyiségű változó miatt változhat. Ezeknek a változóknak a megvitatása és az, hogy ezek a változók hogyan befolyásolják a levegőt, a meteorológia egyik alapja – az időjárás tanulmányozása.

de néhány adat és néhány feltételezés alapján olyan válaszra juthatunk, amely valószínűleg nagyon közel áll.

először is meg kell ismernünk a levegő összetételét. Miből készül a levegő és mennyiből. Egy gyors internetes keresés bukkant fel http://www.engineeringtoolbox.com/8_212.html ami ad nekünk valamit dolgozni. (Azok számára, akik nem ismerik a webhely írásjeleit, vesszőt használnak”, “pont helyett”.”decimális elhatárolási jel). Ezt a bontást valójában nagyban befolyásolja, hogy hol vagyunk a világon, milyen messze vagyunk a tengerszint felett és más tényezők. Feltételezzük, hogy a tengerszint átlagos összetétele 0 Celsius fok, amelyet STP-nek vagy Standard hőmérsékletnek és nyomásnak neveznek.

olyan okok miatt, amelyeknek egy kicsit később világossá kell válniuk, szükségünk van a különböző komponensek térfogatára, nem pedig a súlyra. Ez a levegő összetétele (amint azt a fenti weboldal idézi) térfogat szerint:

oxigén: 20,99%
nitrogén: 78,03%
szén-dioxid: 0,03%
hidrogén: 0,00005%
Argon: 0,93%
Neon: 0.0018%
hélium: 0,0005%
Kripton: 0,0001%
Xenon: 0.000009%

van egy ügyes tulajdonság, amely minden gázra vonatkozik, hogy egy 22,4 liter STP-n (standard hőmérséklet és nyomás) 6,02214199 x10^23 molekulát tartalmaz az említett gázból. Ezt az összeget (Avogadro számát) anyajegynek nevezik. Tehát egy másik módja annak, hogy ezt mondjuk, hogy az STP-nél egy mól gáz 22,4 litert tölt meg.

a különleges dolog egy anyajegy, hogy a ha van egy molekula, meg tudjuk találni, hogy a molekula molekulatömege (a periódusos rendszer), és ez hány gramm egy mol a molekula súlya. Például, ha a periódusos rendszerben a vasat (Fe) keressük, azt találjuk, hogy atomtömege 55,845. Egy mol vas tehát 55, 845 gramm.

1 köbméter literre történő gyors átalakítása 28,32 litert eredményez. Visszatérve ezt a számot vehetjük, hogy megállapítsuk, hogy 28,32 liter gáz az STP-nél 1,26414494 MOL levegő lesz. Nagyszerű, most meg tudjuk határozni, hogy az egyes anyagok hány mólja van a levegő százalékos összetételéből. Ezek az eredmények (és mindegyik molekuláris szimbóluma):

oxigén (O2): 0,2653 MOL
nitrogén (N2): 0.9864 MOL
szén-dioxid (CO2): 0,0003792 MOL
hidrogén (H2): 0,0000006321 MOL
Argon (Ar): 0,01176 MOL
Neon (Ne): 0,00002275 MOL
hélium (He): 0,000006321 MOL
kripton (KR): 0,000001264 mol
xenon (xe): 0,0000001138 mol

a periódusos rendszerben a fenti molekulák alkotó atomjainak atomtömegét vizsgálva (például CO2 megkapnánk a C súlyát, és hozzáadnánk az O tömegének kétszeresét), és megszorozzuk ezeknek az anyagoknak a molszámával, a következő súlyokat kapjuk az anyagok számára:

megjegyzés: a kerekítési hibák és hasonlók után a jelenlegi pontosságunk olyan, hogy a 0,01 g-nél kisebb dolgok jelentéktelenek, és ezeket a számokat kihagytam.

oxigén: 8,49 g
nitrogén: 27,63 g
szén-dioxid: 0,02 g
Argon: 0,47 g

ezeket a számokat összeadva (ne feledje, hogy a többi jelentéktelen volt) 36,61 g-ot kapunk. fontra konvertálva (mivel a kérdés angol egységekben volt, feltételezem, hogy a válasz angol egységekben kívánatos) 0,0807 font.

VÉGSŐ VÁLASZ: 1 köbméter levegő normál hőmérsékleten és nyomáson, feltételezve, hogy az átlagos összetétel körülbelül 0,0807 Font.

válaszolt: Richard Remer