pytanie
jaka jest waga 1 stopy sześciennej powietrza?
pytanie zadane przez: Jonathan
odpowiedź
ostateczna odpowiedź: 1 stopa sześcienna powietrza w standardowej temperaturze i ciśnieniu przy założeniu, że średni skład waży około 0,0807 funta.
ten nie ma odpowiedzi, która jest dokładna lub koniecznie poprawna, ponieważ powietrze jest mieszaniną złożoną różnych gazów i ta mieszanina może się zmienić z powodu ogromnej ilości zmiennych. Omówienie tych zmiennych i ich wpływu na powietrze jest jednym z fundamentów meteorologii-badania pogody.
ale biorąc pod uwagę pewne dane i kilka założeń, możemy dojść do odpowiedzi, która jest prawdopodobnie dość bliska.
przede wszystkim musimy znać skład powietrza. Z czego jest zrobione powietrze i ile z niego jest zrobione. Wyskoczyło szybkie wyszukiwanie w Internecie http://www.engineeringtoolbox.com/8_212.html co daje nam coś do pracy. (Dla tych, którzy nie znają interpunkcji witryny, zamiast kropki używany jest przecinek”,”.”znak dziesiętny). Na ten podział w rzeczywistości duży wpływ ma to, gdzie jesteśmy na świecie i jak daleko jesteśmy nad poziomem morza oraz inne czynniki. Przyjmiemy średnią kompozycję na poziomie morza w 0 stopniach Celsjusza, która jest znana jako STP lub Standardowa temperatura i ciśnienie.
z powodów, które powinny stać się jasne nieco później, potrzebujemy objętości różnych składników, a nie wagi. Jest to skład powietrza (cytowany z powyższej strony internetowej) według objętości:
tlen: 20,99%
azot: 78,03%
dwutlenek węgla: 0,03%
Wodór: 0,00005%
Argon: 0,93%
Neon: 0.0018%
Hel: 0,0005%
Krypton: 0,0001%
Xenon: 0.000009%
istnieje schludna właściwość, która dotyczy każdego gazu, który 22,4 litra w STP (standardowa temperatura i ciśnienie) zawiera 6,02214199 X10^23 cząsteczek wspomnianego gazu. Kwota ta (liczba Avogadro) nazywana jest kretem. Innymi słowy, mol gazu w STP napełni 22,4 litra.
szczególną rzeczą w Molu jest to, że jeśli mamy cząsteczkę, możemy znaleźć masę cząsteczkową tej cząsteczki (z układu okresowego) i tyle gramów ważyłby mol cząsteczki. Na przykład, jeśli przyjrzymy się żelazu (Fe)w układzie okresowym, odkryjemy, że jego masa atomowa wynosi 55,845. Mol żelaza wynosi zatem 55,845 gramów.
Szybka konwersja 1 stopy sześciennej na litry daje nam 28,32 litra. Cofając się możemy wziąć tę liczbę, aby stwierdzić, że 28,32 litra gazu w STP będzie wynosić 1,26414494 moli powietrza. Świetnie, możemy teraz określić, ile moli każdej konkretnej substancji mamy na podstawie procentowego składu powietrza. Oto wyniki (i symbol cząsteczkowy dla każdego):
tlen (O2): 0,2653 moli
azot (N2): 0.9864 Mole
dwutlenek węgla (CO2): 0,0003792 Mole
Wodór (H2): 0,0000006321 Mole
Argon (Ar): 0,01176 Mole
Neon (Ne): 0,00002275 Mole
Hel (He): 0,000006321 Mole
Krypton (kr): 0.000001264 Mole
ksenon (xe): 0.0000001138 Mole
patrząc na układ okresowy dla masy atomowej atomów składowych w powyższych cząsteczkach (na przykład CO2 otrzymalibyśmy masę dla C i dodalibyśmy do niej dwukrotnie wagę o) i pomnożąc przez liczbę moli, które mamy z tych substancji, otrzymamy masę atomową. następujące wagi dla substancji:
uwaga: po błędach zaokrąglania i tym podobnych, nasza aktualna dokładność jest taka, że cokolwiek mniej niż 0,01 g jest nieistotne i pominąłem te liczby.
tlen: 8.49 g
azot: 27.63 g
dwutlenek węgla: 0.02 g
Argon: 0.47 g
dodając te liczby razem (pamiętaj, że reszta była nieistotna) otrzymujemy 36.61 g. Konwersja do funtów (ponieważ pytanie było w jednostkach angielskich, zakładam, że odpowiedź jest pożądana w jednostkach angielskich) otrzymujemy 0.0807 lbs.
OSTATNIA ODPOWIEDŹ: 1 stopa sześcienna powietrza w standardowej temperaturze i ciśnieniu przy założeniu, że średni skład waży około 0,0807 funta.
odpowiedział: Richard Remer