Aceasta este masa (greutatea) a 1 metru cub dintr-un amestec de aer și vapori de apă la o anumită temperatură și umiditate relativă. Volumul specific este volumul de aer și vapori de apă per 1 kg de aer uscat.
Conținut de umiditate și căldură
Se numește masa în grame pe unitatea de masă (1 kg) de aer uscat în volumul lor total conținutul de umiditate al aerului. Se obtine impartind densitatea vaporilor de apa continuti in aer, exprimata in grame, la densitatea aerului uscat in kilograme.Pentru a determina consumul de căldură pentru umiditate, trebuie să cunoașteți valoarea conținutul de căldură al aerului umed. Această valoare este înțeleasă ca fiind conținută într-un amestec de aer și vapori de apă. Este numeric egal cu suma:
Mulți pot fi surprinși de faptul că aerul are o anumită greutate diferită de zero. Valoare exacta Această greutate nu este atât de ușor de determinat, deoarece este foarte influențată de factori precum compoziție chimică, umiditate, temperatură și presiune. Să aruncăm o privire mai atentă la întrebarea cât cântărește aerul.
Ce este aerul
Înainte de a răspunde la întrebarea cât cântărește aerul, este necesar să înțelegem ce este această substanță. Aerul este plicul de gaz, care există în jurul planetei noastre și care este un amestec omogen de diverse gaze. Aerul conține următoarele gaze:
- azot (78,08%);
- oxigen (20,94%);
- argon (0,93%);
- vapori de apă (0,40%);
- dioxid de carbon (0,035%).
Pe lângă gazele enumerate mai sus, mai conține și aerul cantități minime neon (0,0018%), heliu (0,0005%), metan (0,00017%), cripton (0,00014%), hidrogen (0,00005%), amoniac (0,0003%).
Este interesant de observat că aceste componente pot fi separate prin condensarea aerului, adică transformându-l într-o stare lichidă prin creșterea presiunii și scăderea temperaturii. Deoarece fiecare componentă a aerului are propria sa temperatură de condensare, în acest fel este posibilă izolarea tuturor componentelor de aer, care este utilizat în practică.
Greutatea aerului și factorii care îl afectează
Ce te împiedică să răspunzi exact la întrebarea cât cântărește un metru cub de aer? Desigur, există o serie de factori care pot influența foarte mult această greutate.
În primul rând, aceasta este compoziția chimică. Datele de mai sus sunt pentru compoziția aerului curat, cu toate acestea, în prezent, acest aer în multe locuri de pe planetă este puternic poluat și, în consecință, compoziția sa va fi diferită. Astfel, în apropierea orașelor mari, aerul conține mai mult dioxid de carbon, amoniac și metan decât aerul din zonele rurale.
În al doilea rând, umiditatea, adică cantitatea de vapori de apă conținută în atmosferă. Cu cât aerul este mai umed, cu atât cântărește mai puțin, celelalte lucruri fiind egale.
În al treilea rând, temperatura. Acesta este unul dintre factorii importanți; cu cât valoarea sa este mai mică, cu atât densitatea aerului este mai mare și, în consecință, cu atât greutatea sa este mai mare.
În al patrulea rând, presiunea atmosferică, care reflectă în mod direct numărul de molecule de aer dintr-un anumit volum, adică greutatea acestuia.
Pentru a înțelege modul în care combinația acestor factori afectează greutatea aerului, să dăm un exemplu simplu: masa unui metru cub de aer uscat la o temperatură de 25 ° C, situată lângă suprafața pământului, este de 1,205 kg, dacă considerăm un volum similar de aer lângă suprafața mării la o temperatură de 0 ° C, atunci masa sa va fi deja egală cu 1,293 kg, adică va crește cu 7,3%.
Modificarea densității aerului cu altitudinea
Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea aerului scade, iar densitatea și greutatea acestuia scad în consecință. Aerul atmosferic la presiunile observate pe Pământ poate fi considerat, într-o primă aproximare, un gaz ideal. Aceasta înseamnă că presiunea și densitatea aerului sunt legate matematic între ele prin ecuația de stare a unui gaz ideal: P = ρ*R*T/M, unde P este presiunea, ρ este densitatea, T este temperatura în kelvin, M este masa molară a aerului, R este constanta universală a gazului.
Din formula de mai sus, puteți obține o formulă pentru dependența densității aerului de înălțime, ținând cont că presiunea se modifică conform legii P = P 0 +ρ*g*h, unde P 0 este presiunea la suprafață. al pământului, g este accelerația gravitației, h este înălțimea . Înlocuind această formulă pentru presiune în expresia anterioară și exprimând densitatea, obținem: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). Folosind această expresie, puteți determina densitatea aerului la orice altitudine. În consecință, greutatea aerului (ar fi mai corect să spunem masă) este determinată de formula m(h) = ρ(h)*V, unde V este volumul dat.
În expresia pentru dependența densității de înălțime, se poate observa că temperatura și accelerația gravitațională depind și de înălțime. Ultima dependenţă poate fi neglijată dacă despre care vorbim aproximativ înălțimi de cel mult 1-2 km. În ceea ce privește temperatura, dependența acesteia de înălțime este bine descrisă prin următoarea expresie empirică: T(h) = T 0 -0,65*h, unde T 0 este temperatura aerului de lângă suprafața pământului.
Pentru a nu calcula constant densitatea pentru fiecare altitudine, mai jos oferim un tabel al dependenței principalelor caracteristici ale aerului de altitudine (până la 10 km).
Care aer este cel mai greu
Luând în considerare principalii factori care determină răspunsul la întrebarea cât cântărește aerul, puteți înțelege care aer va fi cel mai greu. Pe scurt, aerul rece cântărește întotdeauna mai mult decât aerul cald, deoarece densitatea acestuia din urmă este mai mică, iar aerul uscat cântărește mai mult decât aerul umed. Ultima afirmație este ușor de înțeles, deoarece este de 29 g/mol, iar masa molară a unei molecule de apă este de 18 g/mol, adică de 1,6 ori mai mică.
Determinarea greutății aerului în condiții date
Acum să decidem sarcina specifica. Să răspundem la întrebarea cât cântărește aerul, ocupând un volum de 150 de litri, la o temperatură de 288 K. Să ținem cont că 1 litru este o miime de metru cub, adică 1 litru = 0,001 m 3. În ceea ce privește temperatura de 288 K, aceasta corespunde cu 15 ° C, adică este tipică pentru multe zone ale planetei noastre. Apoi, trebuie să determinați densitatea aerului. Puteți face acest lucru în două moduri:
- Calculați folosind formula de mai sus pentru o altitudine de 0 metri deasupra nivelului mării. În acest caz, valoarea obţinută este ρ = 1,227 kg/m 3
- Priviți tabelul de mai sus, care a fost construit pe baza T 0 = 288,15 K. Tabelul conține valoarea ρ = 1,225 kg/m 3.
Astfel, avem două numere care se potrivesc bine între ele. Ușoară diferență se datorează unei erori de 0,15 K în determinarea temperaturii și, de asemenea, faptului că aerul nu este încă un gaz ideal, ci un gaz real. Prin urmare, pentru calcule ulterioare, vom lua media celor două valori obținute, adică ρ = 1,226 kg/m 3.
Acum, folosind formula pentru relația dintre masă, densitate și volum, obținem: m = ρ*V = 1,226 kg/m 3 * 0,150 m 3 = 0,1839 kg sau 183,9 grame.
De asemenea, puteți răspunde cât cântărește un litru de aer în condiții date: m = 1,226 kg/m3 * 0,001 m3 = 0,001226 kg sau aproximativ 1,2 grame.
De ce nu simțim aerul apăsând asupra noastră?
Cât cântărește 1 m3 de aer? Puțin mai mult de 1 kilogram. Întreaga masă atmosferică a planetei noastre pune presiune asupra unei persoane cu greutatea sa de 200 kg! Aceasta este o masă de aer destul de mare care ar putea cauza multe probleme unei persoane. De ce nu o simțim? Acest lucru se explică prin două motive: în primul rând, în interiorul persoanei în sine există și presiunea internă, care contracarează presiunea atmosferică externă, iar în al doilea rând, aerul, fiind un gaz, exercită presiune în toate direcțiile în mod egal, adică presiunile în toate direcțiile echilibrează fiecare. alte.
Aerul este o cantitate intangibilă, nu poate fi atins sau mirosit, este peste tot, dar pentru oameni este invizibil, nu este ușor să afli cât cântărește aerul, dar este posibil. Dacă suprafața Pământului, ca într-un joc pentru copii, este desenată în pătrate mici de 1x1 cm, atunci greutatea fiecăruia dintre ele va fi egală cu 1 kg, adică 1 cm 2 de atmosferă conține 1 kg de aer.
Se poate dovedi acest lucru? Destul de. Dacă construiești un cântar dintr-un creion obișnuit și două baloane, după ce a fixat structura pe fir, creionul va fi în echilibru, deoarece greutatea celor două bile umflate este aceeași. Odată străpuns unul dintre baloane, avantajul va fi în direcția balonului umflat, deoarece aerul din balonul deteriorat a scăpat. Prin urmare, simpla experiență fizică demonstrează că aerul are o anumită greutate. Dar, dacă cântăriți aerul pe o suprafață plană și în munți, masa lui se va dovedi a fi diferită - aerul de munte este mult mai ușor decât aerul pe care îl respirăm lângă mare. Există mai multe motive pentru diferitele greutăți:
Greutatea a 1 m 3 de aer este de 1,29 kg.
- cu cât aerul se ridică mai sus, cu atât devine mai rarefiat, adică sus la munte, presiunea aerului nu va fi de 1 kg pe cm 2, ci la jumătate, dar și conținutul de oxigen necesar respirației scade exact la jumătate. , care poate provoca amețeli, greață și dureri de urechi;
- continutul de apa din aer.
Amestecul de aer include:
1.Azot – 75,5%;
2. Oxigen – 23,15%;
3. Argon – 1,292%;
4. Dioxid de carbon – 0,046%;
5. Neon – 0,0014%;
6. Metan – 0,000084%;
7. Heliu – 0,000073%;
8. Krypton – 0,003%;
9. Hidrogen – 0,00008%;
10. Xenon – 0,00004%.
Cantitatea de ingrediente din aer se poate modifica și, în consecință, și masa de aer suferă modificări în direcția creșterii sau scăderii.
- aerul conține întotdeauna vapori de apă. Legea fizică este că, cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât mai multă apă contine. Acest indicator se numește umiditatea aerului și îi afectează greutatea.
În ce se măsoară greutatea aerului? Există mai mulți indicatori care îi determină masa.
Cât cântărește un cub de aer?
La o temperatură de 0° Celsius, greutatea a 1 m 3 de aer este de 1,29 kg. Adică, dacă alocați mental un spațiu într-o cameră cu o înălțime, lățime și lungime egale cu 1 m, atunci acest cub de aer va conține exact această cantitate de aer.
Dacă aerul are o greutate și o greutate care este destul de vizibilă, de ce o persoană nu simte greutate? Un fenomen fizic precum presiunea atmosferică înseamnă că fiecare locuitor al planetei este presat de o coloană de aer care cântărește 250 kg. Suprafața medie a palmei unui adult este de 77 cm2. Adică, conform legilor fizice, fiecare dintre noi ține 77 kg de aer în palmă! Acest lucru este echivalent cu faptul că purtăm în mod constant greutăți de 5 kilograme în fiecare mână. ÎN viata reala Nici măcar un halterofil nu poate face acest lucru, totuși, fiecare dintre noi poate face față cu ușurință unei astfel de sarcini, deoarece presiunea atmosferică presează din ambele părți, atât din exterior. corpul uman, iar din interior, adică diferența este în cele din urmă zero.
Proprietățile aerului sunt de așa natură încât acesta afectează diferit corpul uman. În munți, din cauza lipsei de oxigen, oamenii experimentează halucinații vizuale, iar la adâncimi mari, combinația de oxigen și azot într-un amestec special - „gaz de râs” - poate crea o senzație de euforie și o senzație de imponderabilitate.
Cunoscând aceste cantități fizice, putem calcula masa atmosferei Pământului - cantitatea de aer care este reținută în spațiul apropiat de Pământ de forțele gravitaționale. Limita superioară a atmosferei se termină la o altitudine de 118 km, adică cunoscând greutatea m 3 de aer, se poate împărți întreaga suprafață în coloane de aer, cu o bază de 1x1 m, și se adună masa rezultată. a unor astfel de coloane. În cele din urmă, va fi egal cu 5,3 * 10 la a cincisprezecea putere de tone. Greutatea armurii aeriene a planetei este destul de mare, dar este doar o milioneme din masa totală a globului. Atmosfera Pământului servește ca un fel de tampon care protejează Pământul de surprizele cosmice neplăcute. Numai din furtunile solare care ajung la suprafața planetei, atmosfera pierde până la 100 de mii de tone din masa ei pe an! Un astfel de scut invizibil și de încredere este aerul.
Cât cântărește un litru de aer?
O persoană nu observă că este în permanență înconjurată de aer transparent și aproape invizibil. Este posibil să vedem acest element intangibil al atmosferei? Vizual, în mișcare masele de aer difuzat zilnic pe ecranul televizorului – cald sau front rece aduce încălzire mult așteptată sau ninsori abundente.
Ce mai știm despre aer? Probabil, faptul că este vital necesar pentru toate ființele vii care trăiesc pe planetă. În fiecare zi, o persoană inspiră și expiră aproximativ 20 kg de aer, din care un sfert este consumat de creier.
Greutatea aerului poate fi măsurată în diferite unități fizice, inclusiv în litri. Greutatea unui litru de aer va fi egală cu 1,2930 grame, la o presiune de 760 mm Hg. coloană și o temperatură de 0°C. Pe lângă starea gazoasă obișnuită, aerul poate fi găsit și sub formă lichidă. Pentru ca o substanță să treacă în această stare de agregare, va necesita expunerea la o presiune enormă și foarte temperaturi scăzute. Astronomii sugerează că există planete ale căror suprafețe sunt complet acoperite cu aer lichid.
Sursele de oxigen necesare existenței umane sunt pădurile amazoniene, care produc până la 20% din acesta element important peste tot pe planetă.
Pădurile sunt cu adevărat plămânii „verzi” ai planetei, fără de care existența umană este pur și simplu imposibilă. Prin urmare cei vii plante de apartamentîntr-un apartament nu sunt doar o piesă de mobilier, ele purifică aerul din interior, a cărui poluare este de zeci de ori mai mare decât cea din exterior.
Aerul curat a devenit de mult o penurie în megaorașe; poluarea aerului este atât de mare încât oamenii sunt gata să cumpere aer curat. „Vânzătorii de aer” au apărut pentru prima dată în Japonia. Produceau și vindeau aer curat în cutii, iar orice locuitor din Tokyo putea deschide o cutie de aer curat pentru cină și se bucura de cea mai proaspătă aromă a acesteia.
Puritatea aerului are un impact semnificativ nu numai asupra sănătății umane, ci și asupra sănătății animalelor. În zonele poluate ale apelor ecuatoriale, în apropierea zonelor populate de oameni, zeci de delfini mor. Cauza morții pentru mamifere este atmosfera poluată; în autopsiile animalelor, plămânii delfinilor seamănă cu plămânii minerilor, înfundați cu praf de cărbune. Locuitorii Antarcticii, pinguinii, sunt și ei foarte sensibili la poluarea aerului dacă aerul conține un numar mare de impurități nocive, încep să respire greu și intermitent.
Pentru o persoană, aerul curat este, de asemenea, foarte important, așa că după ce a lucrat la birou, medicii recomandă să faceți zilnic plimbări de o oră în parc, pădure sau în afara orașului. După o astfel de terapie „aer”, vitalitate organismul este restabilit și bunăstarea se îmbunătățește semnificativ. Rețeta acestui medicament gratuit și eficient este cunoscută încă din cele mai vechi timpuri; mulți oameni de știință și conducători considerau plimbările zilnice în aer curat un ritual obligatoriu.
Pentru un oraș modern, tratamentul aerului este foarte relevant: o mică parte de aer dătătoare de viață, cu o greutate de 1-2 kg, este un panaceu pentru multe afecțiuni moderne!
DEFINIȚIE
Aerul atmosferic este un amestec de multe gaze. Aerul are o compoziție complexă. Componentele sale principale pot fi împărțite în trei grupe: constantă, variabilă și aleatorie. Primele includ oxigenul (conținutul de oxigen din aer este de aproximativ 21% în volum), azotul (aproximativ 86%) și așa-numitele gaze inerte (aproximativ 1%).
Conținutul componentelor este practic independent de unde din lume este prelevată proba de aer uscat. Al doilea grup include dioxid de carbon (0,02 - 0,04%) și vapori de apă (până la 3%). Conținutul de componente aleatoare depinde de condițiile locale: în apropierea uzinelor metalurgice, cantități vizibile de dioxid de sulf sunt adesea amestecate în aer, în locurile în care reziduurile organice se descompun - amoniac etc. Pe lângă diverse gaze, aerul conține întotdeauna mai mult sau mai puțin praf.
Densitatea aerului este o valoare egală cu masa de gaz din atmosfera Pământului împărțită la o unitate de volum. Depinde de presiune, temperatură și umiditate. Există o valoare standard pentru densitatea aerului - 1,225 kg/m3, corespunzătoare densității aerului uscat la o temperatură de 15 o C și o presiune de 101330 Pa.
Cunoscând din experiență masa unui litru de aer la conditii normale(1,293 g), putem calcula greutatea moleculară pe care ar avea-o aerul dacă ar fi un gaz individual. Deoarece o moleculă gram din orice gaz ocupă un volum de 22,4 litri în condiții normale, greutatea moleculară medie a aerului este egală cu
22,4 × 1,293 = 29.
Acest număr - 29 - trebuie reținut: știind-l, este ușor să calculați densitatea oricărui gaz în raport cu aerul.
Densitatea aerului lichid
Când este suficient de răcit, aerul se transformă într-o stare lichidă. Aerul lichid poate fi stocat destul de mult timp în vase cu pereți dubli, din spațiul dintre care aerul este pompat pentru a reduce transferul de căldură. Vase similare sunt folosite, de exemplu, în termos.
Aerul lichid care se evaporă liber în condiții normale are o temperatură de aproximativ (-190 o C). Compoziția sa nu este constantă, deoarece azotul se evaporă mai ușor decât oxigenul. Pe măsură ce azotul este îndepărtat, culoarea aerului lichid se schimbă de la albăstrui la albastru deschis (culoarea oxigenului lichid).
În aerul lichid, alcoolul etilic, dietileterul și multe gaze se transformă ușor în solide. Dacă, de exemplu, dioxidul de carbon este trecut prin aer lichid, acesta se transformă în fulgi albi asemănători ca aspect. aspect la zăpadă. Mercurul scufundat în aer lichid devine dur și maleabil.
Multe substanțe răcite de aer lichid își schimbă dramatic proprietățile. Astfel, crăpătura și staniul devin atât de fragile încât se transformă cu ușurință în pulbere, un clopoțel de plumb emite un sunet clar, iar o minge de cauciuc înghețată se sparge dacă este scăpată pe podea.
Exemple de rezolvare a problemelor
EXEMPLUL 1
EXEMPLUL 2
| Exercițiu | Determinați de câte ori mai greu decât aerul este hidrogenul sulfurat H 2 S. |
| Soluţie | Raportul dintre masa unui gaz dat și masa altui gaz luată în același volum, la aceeași temperatură și aceeași presiune se numește densitate relativa primul gaz peste al doilea. Această valoare arată de câte ori primul gaz este mai greu sau mai ușor decât al doilea gaz. Greutatea moleculară relativă a aerului este considerată 29 (ținând cont de conținutul de azot, oxigen și alte gaze din aer). Trebuie remarcat faptul că conceptul de „masă moleculară relativă a aerului” este utilizat condiționat, deoarece aerul este un amestec de gaze. D aer (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (aer); D aer (H2S) = 34/29 = 1,17. M r (H 2 S) = 2 × A r (H) + A r (S) = 2 × 1 + 32 = 2 + 32 = 34. |
| Răspuns | Hidrogenul sulfurat H 2 S este de 1,17 ori mai greu decât aerul. |
Principalul proprietăți fizice aer: densitatea aerului, vâscozitatea sa dinamică și cinematică, capacitatea termică specifică, conductivitate termică, difuzivitate termică, numărul Prandtl și entropia. Proprietățile aerului sunt date în tabele în funcție de temperatura normală presiune atmosferică.
Densitatea aerului in functie de temperatura
Este prezentat un tabel detaliat al valorilor densității aerului uscat la diferite temperaturi și presiunea atmosferică normală. Care este densitatea aerului? Densitatea aerului poate fi determinată analitic prin împărțirea masei sale la volumul pe care îl ocupă.în condiții date (presiune, temperatură și umiditate). De asemenea, puteți calcula densitatea acestuia folosind formula ecuației de stare a gazului ideal. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți presiunea absolută și temperatura aerului, precum și constanta de gaz și volumul molar al acestuia. Această ecuație vă permite să calculați densitatea uscată a aerului.
La practica, pentru a afla care este densitatea aerului la diferite temperaturi, este convenabil să folosiți mese gata făcute. De exemplu, tabelul de mai jos arată densitatea aerului atmosferic în funcție de temperatura acestuia. Densitatea aerului din tabel este exprimată în kilograme pe metru cub și este dată în intervalul de temperatură de la minus 50 la 1200 de grade Celsius la presiunea atmosferică normală (101325 Pa).
| t, °С | ρ, kg/m 3 | t, °С | ρ, kg/m 3 | t, °С | ρ, kg/m 3 | t, °С | ρ, kg/m 3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -50 | 1,584 | 20 | 1,205 | 150 | 0,835 | 600 | 0,404 |
| -45 | 1,549 | 30 | 1,165 | 160 | 0,815 | 650 | 0,383 |
| -40 | 1,515 | 40 | 1,128 | 170 | 0,797 | 700 | 0,362 |
| -35 | 1,484 | 50 | 1,093 | 180 | 0,779 | 750 | 0,346 |
| -30 | 1,453 | 60 | 1,06 | 190 | 0,763 | 800 | 0,329 |
| -25 | 1,424 | 70 | 1,029 | 200 | 0,746 | 850 | 0,315 |
| -20 | 1,395 | 80 | 1 | 250 | 0,674 | 900 | 0,301 |
| -15 | 1,369 | 90 | 0,972 | 300 | 0,615 | 950 | 0,289 |
| -10 | 1,342 | 100 | 0,946 | 350 | 0,566 | 1000 | 0,277 |
| -5 | 1,318 | 110 | 0,922 | 400 | 0,524 | 1050 | 0,267 |
| 0 | 1,293 | 120 | 0,898 | 450 | 0,49 | 1100 | 0,257 |
| 10 | 1,247 | 130 | 0,876 | 500 | 0,456 | 1150 | 0,248 |
| 15 | 1,226 | 140 | 0,854 | 550 | 0,43 | 1200 | 0,239 |
La 25°C, aerul are o densitate de 1,185 kg/m3. Când este încălzit, densitatea aerului scade - aerul se extinde (volumul său specific crește). Odată cu creșterea temperaturii, de exemplu, la 1200°C, se obține o densitate foarte scăzută a aerului, egală cu 0,239 kg/m 3 , care este de 5 ori mai mică decât valoarea sa la temperatura camerei. ÎN caz general, reducerea la încălzire permite să aibă loc un proces precum convecția naturală și este utilizată, de exemplu, în aeronautică.
Dacă comparăm densitatea aerului în raport cu , atunci aerul este cu trei ordine de mărime mai ușor - la o temperatură de 4°C, densitatea apei este de 1000 kg/m3, iar densitatea aerului este de 1,27 kg/m3. De asemenea, este necesar să se noteze valoarea densității aerului în condiții normale. Condițiile normale pentru gaze sunt cele la care temperatura lor este de 0°C și presiunea este egală cu presiunea atmosferică normală. Astfel, conform tabelului, densitatea aerului în condiții normale (la NL) este de 1,293 kg/m 3.
Vâscozitatea dinamică și cinematică a aerului la diferite temperaturi
La efectuarea calculelor termice este necesar să se cunoască valoarea vâscozității aerului (coeficientul de vâscozitate) la diferite temperaturi. Această valoare este necesară pentru a calcula numerele Reynolds, Grashof și Rayleigh, ale căror valori determină regimul de curgere al acestui gaz. Tabelul prezintă valorile coeficienților dinamici μ și cinematice ν vâscozitatea aerului în intervalul de temperatură de la -50 la 1200°C la presiunea atmosferică.
Coeficientul de vâscozitate al aerului crește semnificativ odată cu creșterea temperaturii. De exemplu, vâscozitatea cinematică a aerului este egală cu 15,06 10 -6 m 2 /s la o temperatură de 20°C, iar cu o creștere a temperaturii la 1200°C, vâscozitatea aerului devine egală cu 233,7 10 -6 m. 2 /s, adică crește de 15,5 ori! Vâscozitatea dinamică a aerului la o temperatură de 20°C este de 18,1·10 -6 Pa·s.
Când aerul este încălzit, valorile vâscozității cinematice și dinamice cresc. Aceste două mărimi sunt legate între ele prin densitatea aerului, a cărei valoare scade atunci când acest gaz este încălzit. O creștere a vâscozității cinematice și dinamice a aerului (precum și a altor gaze) atunci când este încălzit este asociată cu o vibrație mai intensă a moleculelor de aer în jurul stării lor de echilibru (conform MKT).
| t, °С | μ·106, Pa·s | v·106, m2/s | t, °С | μ·106, Pa·s | v·106, m2/s | t, °С | μ·106, Pa·s | v·106, m2/s |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -50 | 14,6 | 9,23 | 70 | 20,6 | 20,02 | 350 | 31,4 | 55,46 |
| -45 | 14,9 | 9,64 | 80 | 21,1 | 21,09 | 400 | 33 | 63,09 |
| -40 | 15,2 | 10,04 | 90 | 21,5 | 22,1 | 450 | 34,6 | 69,28 |
| -35 | 15,5 | 10,42 | 100 | 21,9 | 23,13 | 500 | 36,2 | 79,38 |
| -30 | 15,7 | 10,8 | 110 | 22,4 | 24,3 | 550 | 37,7 | 88,14 |
| -25 | 16 | 11,21 | 120 | 22,8 | 25,45 | 600 | 39,1 | 96,89 |
| -20 | 16,2 | 11,61 | 130 | 23,3 | 26,63 | 650 | 40,5 | 106,15 |
| -15 | 16,5 | 12,02 | 140 | 23,7 | 27,8 | 700 | 41,8 | 115,4 |
| -10 | 16,7 | 12,43 | 150 | 24,1 | 28,95 | 750 | 43,1 | 125,1 |
| -5 | 17 | 12,86 | 160 | 24,5 | 30,09 | 800 | 44,3 | 134,8 |
| 0 | 17,2 | 13,28 | 170 | 24,9 | 31,29 | 850 | 45,5 | 145 |
| 10 | 17,6 | 14,16 | 180 | 25,3 | 32,49 | 900 | 46,7 | 155,1 |
| 15 | 17,9 | 14,61 | 190 | 25,7 | 33,67 | 950 | 47,9 | 166,1 |
| 20 | 18,1 | 15,06 | 200 | 26 | 34,85 | 1000 | 49 | 177,1 |
| 30 | 18,6 | 16 | 225 | 26,7 | 37,73 | 1050 | 50,1 | 188,2 |
| 40 | 19,1 | 16,96 | 250 | 27,4 | 40,61 | 1100 | 51,2 | 199,3 |
| 50 | 19,6 | 17,95 | 300 | 29,7 | 48,33 | 1150 | 52,4 | 216,5 |
| 60 | 20,1 | 18,97 | 325 | 30,6 | 51,9 | 1200 | 53,5 | 233,7 |
Notă: Fii atent! Vâscozitatea aerului este dată puterii lui 10 6 .
Capacitate termică specifică a aerului la temperaturi de la -50 la 1200°C
Este prezentat un tabel cu capacitatea termică specifică a aerului la diferite temperaturi. Capacitatea termică din tabel este dată la presiune constantă (capacitatea termică izobară a aerului) în intervalul de temperatură de la minus 50 la 1200°C pentru aerul în stare uscată. Care este capacitatea termică specifică a aerului? Capacitatea termică specifică determină cantitatea de căldură care trebuie furnizată unui kilogram de aer la presiune constantă pentru a-i crește temperatura cu 1 grad. De exemplu, la 20°C, pentru a încălzi 1 kg din acest gaz cu 1°C într-un proces izobaric, sunt necesari 1005 J de căldură.
Căldura specifică aerul crește odată cu creșterea temperaturii. Cu toate acestea, dependența capacității de căldură în masă a aerului de temperatură nu este liniară. În intervalul de la -50 la 120°C, valoarea sa practic nu se modifică - în aceste condiții, capacitatea medie de căldură a aerului este de 1010 J/(kg deg). Conform tabelului, se poate observa că temperatura începe să aibă un efect semnificativ de la o valoare de 130°C. Cu toate acestea, temperatura aerului îi afectează capacitatea termică specifică mult mai puțin decât vâscozitatea. Astfel, atunci când este încălzit de la 0 la 1200°C, capacitatea de căldură a aerului crește de numai 1,2 ori - de la 1005 la 1210 J/(kg grade).
De remarcat faptul că capacitatea termică a aerului umed este mai mare decât cea a aerului uscat. Dacă comparăm aerul, este evident că apa are o valoare mai mare, iar conținutul de apă din aer duce la creșterea capacității termice specifice.
| t, °С | C p , J/(kg grade) | t, °С | C p , J/(kg grade) | t, °С | C p , J/(kg grade) | t, °С | C p , J/(kg grade) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -50 | 1013 | 20 | 1005 | 150 | 1015 | 600 | 1114 |
| -45 | 1013 | 30 | 1005 | 160 | 1017 | 650 | 1125 |
| -40 | 1013 | 40 | 1005 | 170 | 1020 | 700 | 1135 |
| -35 | 1013 | 50 | 1005 | 180 | 1022 | 750 | 1146 |
| -30 | 1013 | 60 | 1005 | 190 | 1024 | 800 | 1156 |
| -25 | 1011 | 70 | 1009 | 200 | 1026 | 850 | 1164 |
| -20 | 1009 | 80 | 1009 | 250 | 1037 | 900 | 1172 |
| -15 | 1009 | 90 | 1009 | 300 | 1047 | 950 | 1179 |
| -10 | 1009 | 100 | 1009 | 350 | 1058 | 1000 | 1185 |
| -5 | 1007 | 110 | 1009 | 400 | 1068 | 1050 | 1191 |
| 0 | 1005 | 120 | 1009 | 450 | 1081 | 1100 | 1197 |
| 10 | 1005 | 130 | 1011 | 500 | 1093 | 1150 | 1204 |
| 15 | 1005 | 140 | 1013 | 550 | 1104 | 1200 | 1210 |
Conductivitate termică, difuzivitate termică, numărul Prandtl de aer
Tabelul prezintă proprietăți fizice ale aerului atmosferic precum conductivitatea termică, difuzibilitatea termică și numărul lui Prandtl în funcție de temperatură. Proprietățile termofizice ale aerului sunt date în intervalul de la -50 la 1200°C pentru aerul uscat. Conform tabelului, se poate observa că proprietățile indicate ale aerului depind în mod semnificativ de temperatură, iar dependența de temperatură a proprietăților considerate ale acestui gaz este diferită.