Что тяжелее вода или воздух
Что легче – влажный воздух или сухой?
Один из самых распространенных вопросов из курса термодинамики – какой воздух легче, влажный или сухой. Вода, очевидно, тяжелее воздуха, но почему тогда влажный воздух легче сухого?
Ответ кроется в агрегатном состоянии воды. Вода в жидком состоянии тяжелее воздуха. Плотность воды в нормальном состоянии составляет около 1000кг/м3, а плотность воздуха – около 1,2кг/м3, следовательно, один и тот же объём воды при том же давлении в 830 раз тяжелее воздуха.
Однако в газообразном состоянии положение дел меняется. Водяной пар легче воздуха. Плотность водяного пара составляет всего 0,72кг/м3, что почти в 1,7 раза легче воздуха. Этот же вывод вытекает из соотношения молярных масс молекул воды и воздуха. Молярная масса воды (H2O) составляет 18г/моль, а воздуха (в среднем, 25% кислорода (O2) с молярной массой 32г/моль и 75% азота (N2) с молярной массой 28г/моль) – 29г/моль.
Влажный воздух представляет собой смесь газов – сухого воздуха и водяного пара. Учитывая, что плотность сухого воздуха составляет 1,2кг/м3, а плотность водяного пара – 0,72 кг/м3, становится очевидным, что влажный воздух легче сухого.
В системах вентиляции этот факт играет большую роль. Именно по причине того, что влажный воздух легче сухого, вытяжку из помещений, где находятся люди, предпочтительно делать в верхней зоне помещения (то есть, под потолком).
Влага, которую выделяет человек посредством дыхания и потоотделения, испаряется воздухом, увлажняя его. Отработанный влажный воздух сосредотачивается в верхней зоне. Следовательно, вытяжка отработанного воздуха должна происходить из верхней зоны.
Этот же фактор учитывается при вентиляции бассейнов. Зеркало воды постепенно испаряется, и влажный воздух скапливается под потолком (под крышей) бассейна. Именно из верхней зоны бассейна и осуществляется вытяжка воздуха.
ЧЕГО БОЛЬШЕ: ВОДЫ ИЛИ ВОЗДУХА?
Количество воды на земной планете подсчитано очень давно. Полагают, что вода занимает около трех четвертей всей поверхности нашей земли (точнее — 72°/0), а объем этой воды составляет примерно 1200 миллионов кубических километров. По весу вся водная масса выражается примерно таким числом: 1200000000000 миллионов тонн.
Конечно, эти огромные цифры не дают конкретных представлений. Поэтому для удобства возьмем цифры относительные. Определим, например, сколько воды по объему и по весу приходится на 1 кв. километр поверхности земного глобуса. Вся масса воды, равномерно разлитая на Земле, составила бы оболочку толщиной примерно около 2*/з км (от деления объема 1 200 миллионов куб. м на площадь поверхности Земли — около 510 миллионов кв. км). Это дает примерно 2 350 тонн на 1 кв. м поверхности.
Применительно к этим цифрам мы имеем данные также относительно веса атмосферы. Наша атмосфера неизведана в ее высших слоях, где совершенно нельзя провести границ с безвоздушным пространством (следы атмосферы, но уже другого состава, чем на дне, имеются на высоте и в несколько сот километров). Вес ее тем не менее известен хорошо. Как мы видели на весах барометрической трубки, наша атмосфера давит у Земли с силой примерно в Ю’/г тонн на 1 кв. м. Сравнивая со всей водой, приходится сказать, что весовое коли-
Рис. 4. Если бы наша Земля имела идеальную шаровую поверхность, а атмосфера сохраняла однородную плотность, как у Земли, при температуре в 0°, то соотношение водных и воздушных масс было бы подобно втой схеме.
чество воздуха на Земле примерно в 225 раз меньше (2350:10,5). Это и не удивительно, если помнить, что вода тяжелее воздуха в 775 раз.
Не зная границ атмосферы, нельзя ничего сказать точно о соотношении ее объема с объемом водных масс. Но весовые цифры позволяют произвести условное сравнение. Если 1 куб. м воздуха весит 1,29 кг (при 760 мм давления и при 0°), то столб нашего воздушного океана, разнородный по плотности над любой площадкой его „дна“, можно заменить воздухом постоян
ной плотности (как у самого дна) с высотой, равной частному от деления веса первого столба (10500 кг на 1 м-) на 1,29 кг. Значит, если бы вся атмосфера была однородна по плотности, то высота ее составляла бы всего 10 500:1.29 = 8 140 м, или, грубо, 8 км (см. рис. 4). Сравнивая эту цифру с толщиной слоя воды, способного залить равномерно весь земной шар, приходим к выводу, что воздушный океан, даже в его условном представлении, почти в 3*/2 раза больше по объему всех океанов и водных пространств на Земле (8 140: 2 350).
Уступая водным массам по весу, земная атмосфера значительно превосходит их по объему. Это соотношение будет еще во много раз больше, если учесть постепенное разрежение воздушного океана с высотою.
Что плотнее воздух или вода
Один из самых распространенных вопросов из курса термодинамики – какой воздух легче, влажный или сухой. Вода, очевидно, тяжелее воздуха, но почему тогда влажный воздух легче сухого?
Ответ кроется в агрегатном состоянии воды. Вода в жидком состоянии тяжелее воздуха. Плотность воды в нормальном состоянии составляет около 1000кг/м3, а плотность воздуха – около 1,2кг/м3, следовательно, один и тот же объём воды при том же давлении в 830 раз тяжелее воздуха.
Однако в газообразном состоянии положение дел меняется. Водяной пар легче воздуха. Плотность водяного пара составляет всего 0,72кг/м3, что почти в 1,7 раза легче воздуха. Этот же вывод вытекает из соотношения молярных масс молекул воды и воздуха. Молярная масса воды (H2O) составляет 18г/моль, а воздуха (в среднем, 25% кислорода (O2) с молярной массой 32г/моль и 75% азота (N2) с молярной массой 28г/моль) – 29г/моль.
Влажный воздух представляет собой смесь газов – сухого воздуха и водяного пара. Учитывая, что плотность сухого воздуха составляет 1,2кг/м3, а плотность водяного пара – 0,72 кг/м3, становится очевидным, что влажный воздух легче сухого.
В системах вентиляции этот факт играет большую роль. Именно по причине того, что влажный воздух легче сухого, вытяжку из помещений, где находятся люди, предпочтительно делать в верхней зоне помещения (то есть, под потолком).
Влага, которую выделяет человек посредством дыхания и потоотделения, испаряется воздухом, увлажняя его. Отработанный влажный воздух сосредотачивается в верхней зоне. Следовательно, вытяжка отработанного воздуха должна происходить из верхней зоны.
Этот же фактор учитывается при вентиляции бассейнов. Зеркало воды постепенно испаряется, и влажный воздух скапливается под потолком (под крышей) бассейна. Именно из верхней зоны бассейна и осуществляется вытяжка воздуха.
Во сколько раз вода плотнее воздуха
Автор Неизвестно задал вопрос в разделе Естественные науки
Как сопоставляется плотность воздуха и плотность воды? Во сколько раз вода плотнее? и получил лучший ответ
Как я торговался в Китае.
Первым делом я поехал покупать куртку.
подробнее.
Если разделить массу тела на объем или площадь, которую она занимает, то получим плотность тела (поверхности). Некоторые вещества состоят из нескольких компонентов. У каждого из них своя плотность. При расчетах используется их сумма. Полученный результат и является плотностью всего вещества (соединения). Данный показатель может определяться для разных тел. Во многих случаях именно плотность является определяющим параметром при расчетах, осуществлении работ и при прочих важных обстоятельствах. Далее в статье рассмотрим общее значение понятия. Выясним, какое значение имеет плотность воздуха. Рассмотрим также влияние тех или иных факторов на показатель.
Виды плотности
Тела существуют различные. Так же, как и бывают разные состояния веществ. Есть, например, жидкости и газы. Есть сыпучие и пористые тела. Для них существуют такие плотности: истинная (не берут во внимание учет пустот), удельная (отношение массы всего вещества к объему, которое она занимает). Существует коэффициент пористости (часть объема пустот, которые есть во всем объеме). Именно с помощью этого коэффициента получают истинную плотность.
Зависимость от температуры
Много ли факторов способны изменить плотность? Рассмотрим основные внешние явления, которые могут обладать такой способностью. Плотность увеличивается, когда уменьшается температура. Хотя некоторые вещества являются исключениями. К ним относятся, например, вода, чугун и бронза. В этом случае изменения происходят по-другому. Самая высока плотность у воды, когда жидкость достигает 4 градусов тепла, а если температура становится выше или ниже, то она уменьшается.
Важность агрегатного состояния
Агрегатное состояние тела определяет многие его характеристики. Так, к примеру, жидкости обладают одними свойствами, газы – другими. Отличие отмечается и в характере взаимодействия тел друг с другом. Бывает и такое, что меняется агрегатное состояние. В таком случае плотность изменяется по-разному. Если состояние переходит с газообразного в жидкое, то она растет. Вода и кремний, например, ведут себя особенным образом. Как только они переходят в твердое состояние, плотность уменьшается. Такими свойствами еще обладает германий. Они являются исключениями за счет своих свойств.
Прочие факторы
Плотность воздуха играет большую роль в жизни всего живого на планете, хотя мало кто задумывается об этом явлении. Почему парят птицы в воздухе, летают самолеты, а какой-то предмет падает на землю, а не задерживается в пространстве? Кроме того, в этом всем участвует и плотность воздуха. Однако это соединение обладает и прочими свойствами. Так, когда говорят о погодных условиях, то используют такое определение, как влажность воздуха. Если он сухой, то человеку тяжелее дышать и передвигаться, любое существо испытывает дискомфорт. Как только хоть немного появляется влаги, то эти ощущения пропадают. А ведь все это зависит от того, что сухой воздух имеет большую плотность, а судя из соотношения, и массу. Все это изучалось еще в школьные годы на уроках физики.
Исследования Ньютона
Если задуматься, то такие явления, перечисленные выше, могут показаться непонятными. Ведь как сухой воздух может быть тяжелее того, который насыщен влагой? А именно водой в газообразном состоянии. Но это парадоксальное явление давно доказали ученые, да еще и подтвердили многими исследованиями. Первый, кто об этом начал говорить, был Исаак Ньютон. Все свои мысли и доводы он написал в книге «Оптика». Ученый говорил о том, что именно плотность влажного воздуха ниже, чем у сухого. В 1717 году эта книга вышла в свет в Лондоне. Но, к сожалению, гипотезы известного ученого не взяли во внимание, «Оптика» не имела большого успеха.
Опыт Авогадро
Амадео Авогардо доказал, что в равных объемах идеальных газов число молекул будет одинаковым вне зависимости от изменений температуры. Позднее такую величину молекул назвали константой Авогадро. А саму гипотезу – законом, которому также присвоили имя ученого. Часто приводят пример, который показывает, как зависит плотность воздуха от температуры и прочих факторов. Приведем несколько показателей. Обычно чистый воздух имеет примерно 78% азотных молекул (атомный вес – 28). Остальные 21% – это кислород. Его атомный вес равняется 32. Еще один процент считается несущественным, так как он принадлежит разным газам, которые тоже входят в состав воздуха.
Как определить плотность воздуха
Провести непосредственные измерения не представляется возможным. Для расчетов существуют конкретные формулы, чтобы получить нужный показатель. Есть 2 вида плотностей: весовая и массовая. В основном используют последнюю.
1. Буквой g обозначают весовую плотность воздуха (это вес на один кубометр). Измеряется он соотношением веса соединения (который вымеряют в кгс) на его объем (м 3 ).
2. Из-за многих нюансов показатели могут меняться. Влияет на это вращение Земли, географическая широта, сила инерции. Так, например, на экваторе вес будет меньше на 5% по сравнению с полюсами. Было измерено то, что если давление будет 769 мм рт. ст, а температура будет +15, то один кубометр будет иметь весовую плотность около 1,225 кгс.
3. В формулах используются различные обозначения. Буквой р обозначают массовую плотность воздуха – это масса на один кубометр воздуха. Известно, что она не меняется от внешних факторов, всегда равняется одному показателю. За единицу массы плотности принята масса гири из иридистой платины, хранящейся в Международной палате мер и весов в Париже. Если же говорить о формуле, то эта плотность равняется отношению массы к плотности воздуха.
4. Когда происходят какие-то изменения (то ли в температуре, то ли в давлении воздуха), то и сама плотность изменяется. При изменяющихся показателях массовая плотность воздуха вычисляется по формуле: p = 0,0473 х В / Т. Здесь В – барометрическое давление, измеряется в мм рт. ст., Т – температура воздуха, измеряется в Кельвинах.
5. Если давление увеличится, а температура, наоборот, понизится, то плотность воздуха будет расти. Исходя из такого утверждения можно сделать вывод, что в зимние морозы она будет самая высокая. Чем выше подниматься в пространстве, тем больше будет уменьшаться плотность, ведь давление становится меньше.
Заключение
Итак, судя по всем вышеперечисленным примерам, плотность воздуха – это довольно-таки изменчивый показатель. Ведь много факторов влияет на ее понижение или повышение. Для того чтобы ее правильно измерять, нужно их учитывать. Какие-либо изменения в природе оказывают активное влияние на показатель. Ведь воздух меняет свои свойства во влажную погоду или сухую, в морозные или жаркие летние дни, со сменой давления. Это было неоднократно доказано известными учеными.
Плотность вещества
Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).
Масса
Начнем с самого сложного — с массы. Казалось бы, это понятие мы слышим с самого детства, примерно знаем, сколько в нас килограмм, и ничего сложного здесь быть не может. На самом деле, все сложнее.
В Международном бюро мер и весов в Париже есть цилиндр массой один килограмм. Материал этого цилиндра — сплав иридия и платины. Его масса равна одному килограмму, и этот цилиндр — эталон для всего мира.
Высота этого цилиндра приблизительно равна 4 см, но чтобы его поднять, нужно приложить немалую силу. Необходимость эту силу прикладывать обуславливается инерцией тел и математически записывается через второй закон Ньютона.
Второй закон Ньютона
F = ma
В этом законе массу можно считать неким коэффициентом, который связывает ускорение и силу. Также масса важна при расчете силы тяготения. Она является мерой гравитации: именно благодаря ей тела притягиваются друг к другу.
Закон Всемирного тяготения
F = GMm/R2
M — масса первого тела (часто планеты) [кг]
m — масса второго тела [кг]
R — расстояние между телами [м]
G — гравитационная постоянная
G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2
Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз. Когда думаешь об этом, хочется взвешиваться исключительно на Луне🙃
Откуда берется масса
Физики убеждены, что у элементарных частиц должна быть масса. Доказано, что у электрона, например, масса есть. В противном случае они не могли бы образовать атомы и всю видимую материю.
Вселенная без массы представляла бы собой хаос из различных излучений, двигающихся со скоростью света. Не существовало бы ни галактик, ни звезд, ни планет. Здорово, что это не так, и у элементарных частиц есть масса. Только вот пока непонятно, откуда эта масса у них берется.
Мужчину на этой фотографии зовут Питер Хиггс. Ему мы обязаны за предположение, экспериментально доказанное в 2012 году, что массу всех частиц создает некий бозон.
Бозон Хиггса невозможно представить. Это точно не частица в форме шарика, как обычно рисуют электрон в учебнике. Представьте, что вы бежите по песку. Бежать ощутимо сложно, как будто бы увеличилась масса. Частицы пробираются в поле Хиггса и получают таким образом массу.
Объем тела
Объем — это физическая величина, которая показывает, сколько пространства занимает тело. Это важный навык — уметь объемы соотносить. Например, чтобы посчитать, сколько пластиковых шариков помещается в гигантский бассейн.
Например, чтобы рассчитать объем прямоугольного параллелепипеда, нам нужно перемножить три его параметра.
Формула объема параллелепипеда
V = a*b*c
А для цилиндра будет справедлива такая формула:
Спасибо!
