Domanda
Qual è il peso di 1 piede cubo di aria?
Chiesto da: Jonathan
Risposta
RISPOSTA FINALE: 1 piede cubo di aria a temperatura e pressione standard assumendo composizione media pesa circa 0,0807 libbre.
Questo non ha una risposta esatta o necessariamente corretta in quanto l’aria è una miscela composita di vari gas e questa miscela può cambiare a causa di un’enorme quantità di variabili. Discutere queste variabili e come queste variabili influenzano l’aria è uno dei fondamenti della meteorologia – lo studio del tempo.
Ma dati alcuni dati e facendo alcune ipotesi possiamo arrivare a una risposta che è probabilmente abbastanza vicina.
Prima di tutto, dobbiamo conoscere la composizione dell’aria. Di cosa è fatta l’aria e di quanto è fatta. Una rapida ricerca su Internet è saltata fuori http://www.engineeringtoolbox.com/8_212.html che ci dà qualcosa con cui lavorare. (Per chi non ha familiarità con la punteggiatura del sito, una virgola “,” viene utilizzato al posto di un punto “.”un segno di delimitazione decimale). Questa ripartizione è in realtà fortemente influenzata da dove siamo nel mondo e da quanto siamo sopra il livello del mare e da altri fattori. Assumeremo la composizione media al livello del mare a 0 gradi Celsius che è noto come STP o Temperatura e pressione standard.
Per ragioni che dovrebbero diventare chiare un po ‘ più tardi, abbiamo bisogno del volume dei vari componenti, non del peso. Questa è la composizione dell’aria (come citato dal sito Web sopra) in volume:
Ossigeno: 20,99%
Azoto: 78,03%
Anidride carbonica: 0,03%
Idrogeno: 0,00005%
Argon: 0,93%
Neon: 0.0018%
Elio: 0.0005%
Krypton: 0.0001%
Xeno: 0.000009%
C’è una proprietà ordinata che si applica a qualsiasi gas che un 22,4 litri di esso a STP (temperatura e pressione standard) contiene 6,02214199 x10^23 molecole di detto gas. Questa quantità (il numero di Avogadro) è chiamata talpa. Quindi un altro modo per dire questo è che una singe mole di gas a STP riempirà 22,4 litri.
La cosa speciale di una talpa è che se abbiamo una molecola, possiamo trovare il peso molecolare di quella molecola (da una tavola periodica) e questo è quanti grammi peserebbe una talpa della molecola. Per esempio, se dovessimo cercare ferro (Fe) su una tavola periodica, troviamo che il suo peso atomico è 55,845. Una mole di ferro è quindi di 55,845 grammi.
La conversione rapida di 1 piede cubo in litri ci dà 28,32 litri. Tornando indietro possiamo prendere questo numero per scoprire che 28,32 litri di gas a STP saranno 1,26414494 moli d’aria. Grande, ora possiamo determinare quante talpe di ogni particolare sostanza abbiamo dalla composizione percentuale di aria. Questi sono i risultati (e il simbolo molecolare per ciascuno):
Ossigeno (O2): 0,2653 talpe
Azoto (N2): 0.9864 talpe
Biossido di Carbonio (CO2): 0.0003792 talpe
Idrogeno (H2): 0.0000006321 talpe
Argon (Ar): 0.01176 talpe
Neon (Ne): 0.00002275 talpe
Elio (He): 0.000006321 talpe
Kripton (Kr): 0.000001264 talpe
Xenon (Xe): 0.0000001138 talpe
guardando la tavola periodica per il peso atomico degli atomi costituenti sopra molecole (ad esempio CO2, si ottiene il peso per C e aggiungere il doppio del peso di O) e moltiplicando per il numero di moli che abbiamo di queste sostanze, si ottengono i seguenti pesi per le sostanze:
Nota: dopo gli errori di arrotondamento e simili, la nostra precisione attuale è tale che qualsiasi cosa inferiore a 0,01 g è insignificante e ho lasciato quei numeri fuori.
Ossigeno: 8.49 g
Azoto: 27.63 g
Anidride carbonica: 0.02 g
Argon: 0.47 g
Aggiungendo questi numeri insieme (ricorda che il resto era insignificante) otteniamo 36.61 g. Convertendo in sterline (poiché la domanda era in unità inglesi Presumo che la risposta sia desiderata in unità inglesi) otteniamo 0.0807 libbre.
RISPOSTA FINALE: 1 piede cubo di aria a temperatura e pressione standard assumendo composizione media pesa circa 0,0807 libbre.
Risposta di: Richard Remer