Densitatea aerului

În viața de zi cu zi, puțini oameni se gândesc la densitatea aerului și la valoarea pe care această cifră o are, în general, în existența a tot ceea ce este pe planetă. Între timp, în fiecare zi vom vedea avioane care zboară, creșterea păsărilor, zbura în sus și în jos obiecte care se încadrează și nu reflectă în faptul că acesta este parametrul de densitate a aerului determină prezența acestor fenomene.

Adesea, când ne odihnim în locuri diferite, spunem că într-un singur loc era aer umed, iar în cealaltă - uscat. În acest caz, adăugând că, în primul caz, vă mutați cu ușurință, respira, iar în al doilea ați experimentat severitatea mișcării, disconfort, care nu au experiență atunci când stați într-un mediu climatic normal pentru tine. În acest moment, ne uităm ceea ce am spus un alt profesor în timp ce preda la școală la lecții de fizică - aerul umed are o densitate mai mică decât aerul este uscat, și, în consecință, masa sa este mai mică decât uscat.

La prima vedere, acest lucru pare paradoxal dacă luăm în considerare senzațiile senzoriale pe care le-am discutat mai sus. Într-adevăr, cum poate aerul, la care se adaugă apă sub formă de abur, să fie mai ușor decât cel care nu conține apă?

Dar acest lucru este într-adevăr așa, iar răspunsul la această întrebare paradoxală, la prima vedere, oamenii de știință știu de mult.

Pentru prima dată, ipoteza că densitatea aerului umed este mai mică decât cea a aerului uscat a fost exprimată de cea mai mare Isaac Newton în faimoasa sa carte "Optica", care a fost publicată la Londra în 1717. Cu toate acestea, ipoteza marelui englez nu a reușit - până în secolul al XVIII-lea, oamenii de știință nu l-au acceptat pur și simplu, dar nici măcar nu au avut un interes deosebit în această problemă.

Pentru a ajunge într-o oarecare măsură la înțelegerea problemei - de ce densitatea aerului depinde de umiditatea sa - trebuie să ne amintim câteva legi naturale bine cunoscute.

De exemplu, la începutul secolului trecut Amedeo Avogadro celebrul fizician italian a constatat că, indiferent de tipul de gaz, în cazul în care ia un volum fix, apoi la aceeași temperatură și aceeași presiune, numărul de molecule din gazul va fi constantă. Această valoare, și mai târziu a primit numele Avogadro constante, a devenit cunoscută și ca legea pe care a descoperit-o pentru gaze.

Cum se manifestă această lege, cum densitatea aerului depinde de temperatură, presiune și umiditate poate fi văzută într-un exemplu destul de simplu.

De regulă, aerul uscat, pur (în sens chimic) conține aproximativ 78% molecule de azot, în timp ce masa atomică a fiecăreia dintre aceste molecule este de 28%. compoziția aerului un alt procent de 21% aparține moleculelor de oxigen a căror masă atomică a moleculelor este de 32. Un procent din compoziția aerului cade pe alte gaze care sunt prezente în el, dar pentru calculul nostru această cifră va fi considerată nesemnificativă.

Moleculele de gaz, după cum este bine cunoscut, au proprietatea de a scăpa liber din rezervorul în care este localizat gazul. Deci, Avogadro a stabilit următoarea regulă: în cazul în care volumul nostru de gaz uscat care conține, așa cum am fost de acord, moleculele de azot și oxigen, pentru a adăuga o moleculă de apă, atunci ei vor face aerul este mai puțin densă. Motivul este foarte simplu - moleculele de apă au o greutate atomică mai mică decât cea a azotului molecular și hidrogen, este egal cu 18. Deoarece numărul de molecule într-un volum dat de gaz trebuie să fie constantă, molecule de apă tocmai au înlocuit moleculele de azot și oxigen în aer, înlocuindu-le cu ele însele. În acest fel, densitatea aerului umed este mai mică decât cea a aerului uscat.

În acest exemplu, totuși, există o singură contradicție. Se compune din faptul că orice filistin poate exclama, cum poate fi aceasta dacă densitatea apei este mai mare decât densitatea aerului. Răspunsul este de asemenea simplu: apa este prezentă în aer sub formă de abur, care este mai ușoară decât azotul și oxigenul și, prin urmare, toate regularitățile derivate de la Avogadro strălucitoare se răspândesc în astfel de "apă".

Este important să se considere că densitatea aerului depinde mai mult de temperatură și presiune decât de umiditate. Prin urmare, aerul umed are o densitate mai mică decât aerul uscat numai dacă se mențin aceleași valori ale temperaturii și ale presiunii.