fråga
vad är vikten av 1 kubikfot luft?
frågad av: Jonathan
svar
slutligt svar: 1 kubikfot luft vid standardtemperatur och tryck förutsatt att den genomsnittliga kompositionen väger ungefär 0.0807 lbs.
den här har inte ett svar som är exakt eller nödvändigtvis korrekt eftersom luft är en sammansatt blandning av olika gaser och denna blandning kan förändras på grund av en enorm mängd variabler. Att diskutera dessa variabler och hur dessa variabler påverkar luften är en av grunden för meteorologi – studien av väder.
men med tanke på vissa data och göra några antaganden kan vi komma till ett svar som förmodligen är ganska nära.
först och främst behöver vi veta luftens sammansättning. Vad är luft gjord av och hur mycket är den gjord av. En snabb internetsökning poppade upp http://www.engineeringtoolbox.com/8_212.html vilket ger oss något att arbeta med. (För de som inte känner till webbplatsens skiljetecken används ett komma”, ” istället för en period ”.”ett decimaltecken). Denna uppdelning påverkas faktiskt mycket av var vi befinner oss i världen och hur långt vi är över havet och andra faktorer. Vi antar Genomsnittlig sammansättning vid havsnivå vid 0 grader Celsius som kallas STP eller standardtemperatur och tryck.
av skäl som bör bli tydliga lite senare behöver vi volymen på de olika komponenterna, inte vikten. Detta är sammansättningen av luft (som citeras från webbplatsen ovan) i volym:
syre: 20.99%
kväve: 78.03%
koldioxid: 0.03%
väte: 0.00005%
Argon: 0.93%
Neon: 0.0018%
Helium: 0,0005%
Krypton: 0,0001%
Xenon: 0.000009%
det finns en snygg egenskap som gäller för alla gaser som en 22,4 liter av den vid STP (standardtemperatur och tryck) innehåller 6,02214199 x10^23 molekyler av nämnda gas. Denna mängd (Avogadros nummer) kallas en mol. Så ett annat sätt att säga Detta är att en singe mol gas vid STP kommer att fylla 22,4 liter.
det speciella med en mol är att a om vi har en molekyl kan vi hitta den molekylens molekylvikt (från ett periodiskt bord) och det är hur många gram en mol av molekylen skulle väga. Till exempel, om vi skulle slå upp järn (Fe) på ett periodiskt bord, finner vi att dess atomvikt är 55.845. En mol järn är därför 55,845 gram.
snabb omvandling av 1 kubikfot till liter ger oss 28, 32 Liter. Att gå tillbaka kan vi ta detta nummer för att finna att 28.32 liter gas vid STP kommer att vara 1.26414494 mol luft. Bra, vi kan nu bestämma hur många mol av varje enskilt ämne vi har från den procentuella sammansättningen av luft. Dessa är resultaten (och molekylsymbolen för varje):
syre (O2): 0, 2653 mol
kväve (N2): 0.9864 mol
koldioxid (CO2): 0,0003792 mol
väte (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
genom att titta på det periodiska systemet för atomvikten hos beståndsdelar i ovanstående molekyler (till exempel CO2 skulle vi få vikten för C och lägga till den två gånger vikten av O) och multiplicera med antalet mol vi har av dessa ämnen, kommer vi att få följande vikter för ämnena:
Obs: efter avrundningsfel och så är vår nuvarande noggrannhet sådan att allt mindre än 0,01 g är obetydligt och jag har lämnat dessa siffror ut.
syre: 8.49 g
kväve: 27.63 g
koldioxid: 0.02 g
Argon: 0.47 g
lägga till dessa siffror tillsammans (kom ihåg resten var obetydlig) vi får 36.61 g. konvertera till Pund (eftersom frågan var på engelska enheter antar jag att svaret är önskat på engelska enheter) vi får 0.0807 IBS.
SLUTLIGT SVAR: 1 kubikfot luft vid standardtemperatur och tryck förutsatt att den genomsnittliga kompositionen väger ungefär 0.0807 lbs.
besvaras av: Richard Remer