O que é a densidade do ar e a que ela é igual em condições normais? Densidade e volume específico de ar úmido Densidade do ar dependendo da temperatura.
Muitos podem se surpreender com o fato de o ar ter um certo peso diferente de zero. Valor exato Este peso não é tão fácil de determinar, pois é muito influenciado por fatores como composição química, umidade, temperatura e pressão. Vamos dar uma olhada mais de perto na questão de quanto pesa o ar.
O que é ar
Antes de responder à questão de quanto pesa o ar, é necessário entender o que é essa substância. O ar é uma concha gasosa que existe ao redor do nosso planeta e que é uma mistura homogênea de vários gases. O ar contém os seguintes gases:
- nitrogênio (78,08%);
- oxigênio (20,94%);
- argônio (0,93%);
- vapor d'água (0,40%);
- dióxido de carbono (0,035%).
Além dos gases listados acima, também estão presentes no ar néon (0,0018%), hélio (0,0005%), metano (0,00017%), criptônio (0,00014%), hidrogênio (0,00005%), amônia ( 0,0003%).
É interessante notar que esses componentes podem ser separados pela condensação do ar, ou seja, transformando-o no estado líquido aumentando a pressão e diminuindo a temperatura. Como cada componente do ar possui sua própria temperatura de condensação, desta forma é possível isolar todos os componentes do ar, o que é utilizado na prática.
Peso do ar e fatores que o afetam
O que o impede de responder exatamente à questão de quanto pesa um metro cúbico de ar? É claro que há uma série de fatores que podem influenciar bastante esse peso.
Em primeiro lugar, esta é a composição química. Os dados acima referem-se à composição do ar limpo, porém, atualmente esse ar em muitos lugares do planeta está fortemente poluído e, consequentemente, sua composição será diferente. Assim, perto das grandes cidades, o ar contém mais dióxido de carbono, amônia e metano do que o ar nas áreas rurais.
Em segundo lugar, a umidade, ou seja, a quantidade de vapor d’água contida na atmosfera. Quanto mais úmido o ar, menos ele pesa, sendo outras coisas iguais.
Em terceiro lugar, a temperatura. Este é um dos fatores importantes: quanto menor for o seu valor, maior será a densidade do ar e, consequentemente, maior será o seu peso.
Em quarto lugar, a pressão atmosférica, que reflete diretamente o número de moléculas de ar em um determinado volume, ou seja, o seu peso.
Para entender como a combinação desses fatores afeta o peso do ar, vamos dar um exemplo simples: a massa de um metro cúbico de ar seco a uma temperatura de 25 ° C, localizado próximo à superfície da terra, é de 1,205 kg, se considerarmos um volume semelhante de ar próximo à superfície do mar a uma temperatura de 0 ° C, então sua massa já será igual a 1,293 kg, ou seja, aumentará 7,3%.
Mudança na densidade do ar com a altitude
À medida que a altitude aumenta, a pressão do ar cai e a sua densidade e peso diminuem correspondentemente. O ar atmosférico nas pressões observadas na Terra pode, numa primeira aproximação, ser considerado um gás ideal. Isso significa que a pressão e a densidade do ar estão matematicamente relacionadas entre si através da equação de estado de um gás ideal: P = ρ*R*T/M, onde P é a pressão, ρ é a densidade, T é a temperatura em Kelvin, M é massa molar ar, R é a constante universal dos gases.
A partir da fórmula acima, você pode obter uma fórmula para a dependência da densidade do ar com a altura, levando em consideração que a pressão muda de acordo com a lei P = P 0 +ρ*g*h, onde P 0 é a pressão na superfície da terra, g é a aceleração queda livre, h - altura. Substituindo esta fórmula de pressão na expressão anterior e expressando a densidade, obtemos: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). Usando esta expressão, você pode determinar a densidade do ar em qualquer altitude. Assim, o peso do ar (seria mais correto dizer massa) é determinado pela fórmula m(h) = ρ(h)*V, onde V é o volume dado.
Na expressão da dependência da densidade com a altura, nota-se que a temperatura e a aceleração gravitacional também dependem da altura. A última dependência pode ser negligenciada se estivermos falando de alturas não superiores a 1-2 km. Quanto à temperatura, a sua dependência da altura é bem descrita pela seguinte expressão empírica: T(h) = T 0 -0,65*h, onde T 0 é a temperatura do ar próximo à superfície terrestre.
Para não calcular constantemente a densidade para cada altitude, apresentamos a seguir uma tabela da dependência das principais características do ar com a altitude (até 10 km).
Qual ar é o mais pesado
Considerando os principais fatores que determinam a resposta à questão de quanto pesa o ar, você pode entender qual ar será mais pesado. Em suma, o ar frio pesa sempre mais que o ar quente, pois a densidade deste último é menor, e o ar seco pesa mais que o ar úmido. A última afirmação é fácil de entender, pois é 29 g/mol, e a massa molar de uma molécula de água é 18 g/mol, ou seja, 1,6 vezes menor.
Determinação do peso do ar sob determinadas condições
Agora vamos resolver um problema específico. Vamos responder à questão de quanto pesa o ar, ocupando um volume de 150 litros, a uma temperatura de 288 K. Vamos levar em consideração que 1 litro é um milésimo de metro cúbico, ou seja, 1 litro = 0,001 m 3. Já a temperatura de 288 K corresponde a 15 ° C, ou seja, é típica de muitas regiões do nosso planeta. Em seguida, você precisa determinar a densidade do ar. Você pode fazer isso de duas maneiras:
- Calcule usando a fórmula acima para uma altitude de 0 metros acima do nível do mar. Neste caso, o valor obtido é ρ = 1,227 kg/m 3
- Veja a tabela acima, que foi construída com base em T 0 = 288,15 K. A tabela contém o valor ρ = 1,225 kg/m 3.
Assim, temos dois números que concordam bem entre si. A ligeira diferença se deve a um erro de 0,15 K na determinação da temperatura, e também ao fato do ar ainda não ser um gás ideal, mas sim um gás real. Portanto, para cálculos posteriores, tomaremos a média dos dois valores obtidos, ou seja, ρ = 1,226 kg/m 3.
Agora, usando a fórmula da relação entre massa, densidade e volume, obtemos: m = ρ*V = 1,226 kg/m 3 * 0,150 m 3 = 0,1839 kg ou 183,9 gramas.
Você também pode responder quanto pesa um litro de ar sob determinadas condições: m = 1,226 kg/m3 * 0,001 m3 = 0,001226 kg ou aproximadamente 1,2 gramas.
Por que não sentimos o ar nos pressionando?
Quanto pesa 1 m3 de ar? Um pouco mais de 1 quilo. Toda a tabela atmosférica do nosso planeta pressiona uma pessoa com peso de 200 kg! Esta é uma massa de ar bastante grande que pode causar muitos problemas a uma pessoa. Por que não sentimos isso? Isso se explica por dois motivos: em primeiro lugar, dentro da própria pessoa também existe uma pressão interna, que neutraliza a pressão atmosférica externa, e em segundo lugar, o ar, sendo um gás, exerce pressão igualmente em todas as direções, ou seja, as pressões em todas as direções se equilibram. outro.
O ar é uma quantidade intangível, não pode ser tocado nem cheirado, está em toda parte, mas para o ser humano é invisível, não é fácil saber quanto pesa o ar, mas é possível. Se a superfície da Terra, como numa brincadeira infantil, for desenhada em pequenos quadrados medindo 1x1 cm, então o peso de cada um deles será igual a 1 kg, ou seja, 1 cm 2 de atmosfera contém 1 kg de ar.
Isso pode ser comprovado? Bastante. Se você construir uma escala com um lápis comum e dois balões, fixando a estrutura ao fio, o lápis ficará equilibrado, pois o peso das duas bolas infladas é o mesmo. Uma vez perfurado um dos balões, a vantagem estará na direção do balão inflado, pois o ar do balão danificado escapou. Conseqüentemente, a simples experiência física prova que o ar tem um certo peso. Mas, se pesarmos o ar em uma superfície plana e nas montanhas, sua massa será diferente - o ar da montanha é muito mais leve do que o ar que respiramos perto do mar. Razões pesos diferentes alguns:
O peso de 1 m 3 de ar é 1,29 kg.
- quanto mais alto o ar sobe, mais rarefeito ele se torna, ou seja, no alto das montanhas, a pressão do ar não será de 1 kg por cm 2, mas a metade, mas o conteúdo de oxigênio necessário para a respiração também diminui exatamente pela metade , que pode causar tontura, náusea e dor de ouvido;
- conteúdo de água no ar.
A mistura de ar inclui:
1.Nitrogênio – 75,5%;
2. Oxigênio – 23,15%;
3. Argônio – 1,292%;
4. Dióxido de carbono – 0,046%;
5. Néon – 0,0014%;
6. Metano – 0,000084%;
7. Hélio – 0,000073%;
8. Criptônio – 0,003%;
9. Hidrogênio – 0,00008%;
10. Xenônio – 0,00004%.
A quantidade de ingredientes no ar pode mudar e, consequentemente, a massa de ar também sofre mudanças no sentido de aumentar ou diminuir.
- o ar sempre contém vapor de água. A lei física é que quanto maior a temperatura do ar, Mais água contém. Este indicador é chamado de umidade do ar e afeta seu peso.
Em que é medido o peso do ar? Existem vários indicadores que determinam sua massa.
Quanto pesa um cubo de ar?
A uma temperatura de 0° Celsius, o peso de 1 m 3 de ar é 1,29 kg. Ou seja, se você alocar mentalmente um espaço em uma sala com altura, largura e comprimento iguais a 1 m, então esse cubo de ar conterá exatamente essa quantidade de ar.
Se o ar tem peso e peso bastante perceptível, por que a pessoa não sente peso? Esse fenômeno físico, como a pressão atmosférica, implica que cada habitante do planeta é pressionado por uma coluna de ar pesando 250 kg. A área média da palma de um adulto é de 77 cm2. Ou seja, de acordo com leis físicas, cada um de nós tem 77 kg de ar na palma da mão! Isso equivale ao fato de carregarmos constantemente pesos de 5 libras em cada mão. EM Vida real Mesmo um levantador de peso não consegue fazer isso, porém, cada um de nós aguenta facilmente tal carga, pois a pressão atmosférica pressiona de ambos os lados, tanto de fora do corpo humano quanto de dentro, ou seja, a diferença acaba sendo zero.
As propriedades do ar são tais que afetam o corpo humano de maneira diferente. No alto das montanhas, devido à falta de oxigênio, as pessoas têm alucinações visuais e grande profundidade, a combinação de oxigênio e nitrogênio em uma mistura especial - “gás hilariante” pode criar uma sensação de euforia e uma sensação de leveza.
Conhecendo essas quantidades físicas, podemos calcular a massa da atmosfera terrestre - a quantidade de ar que é retida no espaço próximo à Terra por forças gravitacionais. O limite superior da atmosfera termina a uma altitude de 118 km, ou seja, conhecendo o peso de m 3 de ar, pode-se dividir toda a superfície em colunas de ar, com base de 1x1 m, e somar a massa resultante de tais colunas. Em última análise, será igual a 5,3 * 10 elevado à décima quinta potência de toneladas. O peso da armadura aérea do planeta é bastante grande, mas representa apenas um milionésimo da massa total globo. A atmosfera da Terra serve como uma espécie de amortecedor que protege a Terra de surpresas cósmicas desagradáveis. Só com as tempestades solares que atingem a superfície do planeta, a atmosfera perde até 100 mil toneladas de sua massa por ano! Um escudo tão invisível e confiável é o ar.
Quanto pesa um litro de ar?
A pessoa não percebe que está constantemente rodeada de ar transparente e quase invisível. É possível ver esse elemento intangível da atmosfera? Visualmente, o movimento das massas de ar é transmitido diariamente na tela da televisão - uma frente quente ou fria traz o tão esperado aquecimento ou fortes nevascas.
O que mais sabemos sobre o ar? Provavelmente, o fato de ser vitalmente necessário para todos os seres vivos que vivem no planeta. Todos os dias uma pessoa inspira e expira cerca de 20 kg de ar, um quarto dos quais é consumido pelo cérebro.
O peso do ar pode ser medido de diferentes quantidades físicas, inclusive em litros. O peso de um litro de ar será igual a 1,2930 gramas, a uma pressão de 760 mm Hg. coluna e temperatura de 0°C. Além do estado gasoso usual, o ar também pode ser encontrado na forma líquida. Para que uma substância transite para este estado de agregação, será necessária exposição a uma pressão enorme e a Baixas temperaturas. Os astrônomos sugerem que existem planetas cujas superfícies estão completamente cobertas por ar líquido.
As fontes de oxigênio necessárias à existência humana são as florestas amazônicas, que produzem até 20% desse importante elemento em todo o planeta.
As florestas são verdadeiramente os pulmões “verdes” do planeta, sem os quais a existência humana é simplesmente impossível. Portanto os vivos plantas de casa num apartamento não são apenas uma peça de mobiliário, mas purificam o ar interior, cuja poluição é dezenas de vezes superior à do exterior.
O ar limpo há muito que se tornou uma escassez nas megacidades; a poluição atmosférica é tão grande que as pessoas estão dispostas a comprar ar limpo. “Vendedores aéreos” apareceu pela primeira vez no Japão. Eles produziam e vendiam ar puro em latas, e qualquer residente de Tóquio poderia abrir uma lata de ar puro para jantar e desfrutar de seu aroma mais fresco.
A pureza do ar tem um impacto significativo não só na saúde humana, mas também na saúde animal. Em áreas poluídas de águas equatoriais, perto habitado por pessoas Os golfinhos estão morrendo em dezenas de lugares. A causa da morte dos mamíferos é uma atmosfera poluída: nas autópsias de animais, os pulmões dos golfinhos lembram os pulmões dos mineiros, entupidos com pó de carvão. Os habitantes da Antártica, os pinguins, também são muito sensíveis à poluição do ar se o ar contiver um grande número de impurezas prejudiciais, eles começam a respirar pesadamente e de forma intermitente.
Para uma pessoa, o ar puro também é muito importante, por isso, depois de trabalhar no escritório, os médicos recomendam fazer caminhadas diárias de uma hora no parque, na floresta ou fora da cidade. Após essa terapia “aérea”, a vitalidade do corpo é restaurada e o bem-estar melhora significativamente. A receita deste programa gratuito e medicamento eficaz conhecido desde a antiguidade, muitos cientistas e governantes consideravam as caminhadas diárias ao ar livre um ritual obrigatório.
Para um morador urbano moderno, o tratamento do ar é muito relevante: uma pequena porção de ar vital, pesando 1-2 kg, é uma panacéia para muitas doenças modernas!
O principal propriedades físicas ar: densidade do ar, sua viscosidade dinâmica e cinemática, capacidade térmica específica, condutividade térmica, difusividade térmica, número de Prandtl e entropia. As propriedades do ar são fornecidas em tabelas dependendo da temperatura à pressão atmosférica normal.
Densidade do ar dependendo da temperatura
É apresentada uma tabela detalhada de valores de densidade do ar seco em várias temperaturas e pressão atmosférica normal. Qual é a densidade do ar? A densidade do ar pode ser determinada analiticamente dividindo sua massa pelo volume que ocupa. sob determinadas condições (pressão, temperatura e umidade). Você também pode calcular sua densidade usando a fórmula da equação de estado do gás ideal. Para fazer isso, você precisa conhecer a pressão absoluta e a temperatura do ar, bem como sua constante de gás e volume molar. Esta equação permite calcular a densidade seca do ar.
Na prática, para descobrir qual é a densidade do ar em diferentes temperaturas, é conveniente usar tabelas prontas. Por exemplo, a tabela abaixo mostra a densidade do ar atmosférico em função da sua temperatura. A densidade do ar na tabela é expressa em quilogramas por metro cúbico e é dada na faixa de temperatura de menos 50 a 1200 graus Celsius à pressão atmosférica normal (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 |
A 25°C, o ar tem uma densidade de 1,185 kg/m3. Quando aquecido, a densidade do ar diminui - o ar se expande (seu volume específico aumenta). À medida que a temperatura aumenta, por exemplo até 1200°C, consegue-se uma densidade do ar muito baixa, igual a 0,239 kg/m 3, que é 5 vezes inferior ao seu valor à temperatura ambiente. Em geral, a redução durante o aquecimento permite a realização de um processo como a convecção natural e é utilizada, por exemplo, na aeronáutica.
Se compararmos a densidade do ar em relação a , então o ar é três ordens de grandeza mais leve - a uma temperatura de 4°C, a densidade da água é de 1000 kg/m3 e a densidade do ar é de 1,27 kg/m3. Também é necessário observar o valor da densidade do ar em condições normais. As condições normais para gases são aquelas nas quais a temperatura é 0°C e a pressão é igual à pressão atmosférica normal. Assim, de acordo com a tabela, a densidade do ar em condições normais (em NL) é 1,293 kg/m 3.
Viscosidade dinâmica e cinemática do ar em diferentes temperaturas
Ao realizar cálculos térmicos, é necessário conhecer o valor da viscosidade do ar (coeficiente de viscosidade) em diferentes temperaturas. Este valor é necessário para calcular os números de Reynolds, Grashof e Rayleigh, cujos valores determinam o regime de fluxo deste gás. A tabela mostra os valores dos coeficientes dinâmicos μ e cinemático ν viscosidade do ar na faixa de temperatura de -50 a 1200°C à pressão atmosférica.
O coeficiente de viscosidade do ar aumenta significativamente com o aumento da temperatura. Por exemplo, a viscosidade cinemática do ar é igual a 15,06 10 -6 m 2 /s a uma temperatura de 20°C, e com um aumento na temperatura para 1200°C, a viscosidade do ar torna-se igual a 233,7 10 -6 m 2 /s, ou seja, aumenta 15,5 vezes! A viscosidade dinâmica do ar a uma temperatura de 20°C é 18,1·10 -6 Pa·s.
Quando o ar é aquecido, os valores da viscosidade cinemática e dinâmica aumentam. Estas duas grandezas estão relacionadas entre si através da densidade do ar, cujo valor diminui quando este gás é aquecido. Um aumento na viscosidade cinemática e dinâmica do ar (assim como de outros gases) quando aquecido está associado a uma vibração mais intensa das moléculas de ar em torno de seu estado de equilíbrio (de acordo com MKT).
| t, °С | μ·10 6 , Pa·s | ν·10 6, m 2 /s | t, °С | μ·10 6 , Pa·s | ν·10 6, m 2 /s | t, °С | μ·10 6 , Pa·s | ν·10 6, m 2 /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 |
Nota: Tenha cuidado! A viscosidade do ar é dada à potência de 10 6 .
Capacidade térmica específica do ar em temperaturas de -50 a 1200°C
É apresentada uma tabela da capacidade térmica específica do ar em várias temperaturas. A capacidade térmica na tabela é dada a pressão constante (capacidade térmica isobárica do ar) na faixa de temperatura de -50 a 1200°C para ar em estado seco. Qual é a capacidade térmica específica do ar? A capacidade térmica específica determina a quantidade de calor que deve ser fornecida a um quilograma de ar a pressão constante para aumentar sua temperatura em 1 grau. Por exemplo, a 20°C, para aquecer 1 kg deste gás em 1°C num processo isobárico, são necessários 1005 J de calor.
A capacidade térmica específica do ar aumenta com o aumento da temperatura. No entanto, a dependência da capacidade térmica mássica do ar com a temperatura não é linear. Na faixa de -50 a 120°C, seu valor praticamente não muda - nessas condições, a capacidade calorífica média do ar é de 1010 J/(kg graus). De acordo com a tabela, pode-se observar que a temperatura começa a ter um efeito significativo a partir de um valor de 130°C. No entanto, a temperatura do ar afeta muito menos a sua capacidade térmica específica do que a sua viscosidade. Assim, quando aquecido de 0 a 1.200°C, a capacidade calorífica do ar aumenta apenas 1,2 vezes - de 1.005 a 1.210 J/(kg graus).
Deve-se notar que a capacidade calorífica do ar úmido é superior à do ar seco. Se compararmos o ar, é óbvio que a água tem um valor mais elevado e o teor de água no ar leva a um aumento na capacidade térmica específica.
| t, °С | C p , J/(kg graus) | t, °С | C p , J/(kg graus) | t, °С | C p , J/(kg graus) | t, °С | C p , J/(kg graus) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Condutividade térmica, difusividade térmica, número de Prandtl do ar
A tabela apresenta propriedades físicas do ar atmosférico como condutividade térmica, difusividade térmica e seu número de Prandtl dependendo da temperatura. As propriedades termofísicas do ar são fornecidas na faixa de -50 a 1200°C para ar seco. De acordo com a tabela, verifica-se que as propriedades indicadas do ar dependem significativamente da temperatura e a dependência da temperatura das propriedades consideradas deste gás é diferente.
DEFINIÇÃO
Ar atmosféricoé uma mistura de muitos gases. O ar tem uma composição complexa. Seus principais componentes podem ser divididos em três grupos: constantes, variáveis e aleatórios. Os primeiros incluem oxigénio (o teor de oxigénio no ar é de cerca de 21% em volume), azoto (cerca de 86%) e os chamados gases inertes (cerca de 1%).
Contente componentes praticamente não depende de onde no mundo a amostra de ar seco é coletada. O segundo grupo inclui dióxido de carbono (0,02 - 0,04%) e vapor de água (até 3%). O conteúdo de componentes aleatórios depende das condições locais: perto de plantas metalúrgicas, quantidades perceptíveis de dióxido de enxofre são frequentemente misturadas ao ar, em locais onde se decompõem resíduos orgânicos - amônia, etc. Além de vários gases, o ar sempre contém mais ou menos poeira.
A densidade do ar é um valor igual à massa de gás na atmosfera da Terra dividida por uma unidade de volume. Depende da pressão, temperatura e umidade. Existe um valor padrão para a densidade do ar - 1,225 kg/m 3, correspondente à densidade do ar seco a uma temperatura de 15 o C e a uma pressão de 101330 Pa.
Conhecendo por experiência a massa de um litro de ar em condições normais (1,293 g), podemos calcular o peso molecular que o ar teria se fosse um gás individual. Como um grama de molécula de qualquer gás ocupa um volume de 22,4 litros em condições normais, o peso molecular médio do ar é igual a
22,4 × 1,293 = 29.
Este número - 29 - deve ser lembrado: conhecendo-o, é fácil calcular a densidade de qualquer gás em relação ao ar.
Densidade do ar líquido
Quando suficientemente resfriado, o ar passa ao estado líquido. O ar líquido pode ser armazenado por muito tempo em recipientes com paredes duplas, de cujo espaço o ar é bombeado para reduzir a transferência de calor. Recipientes semelhantes são usados, por exemplo, em garrafas térmicas.
O ar líquido que evapora livremente em condições normais tem uma temperatura de cerca de (-190 o C). Sua composição não é constante, pois o nitrogênio evapora mais facilmente que o oxigênio. À medida que o nitrogênio é removido, a cor do ar líquido muda de azulado para azul claro (a cor do oxigênio líquido).
No ar líquido, o álcool etílico, o éter dietílico e muitos gases transformam-se facilmente em sólidos. Se, por exemplo, o dióxido de carbono passar pelo ar líquido, ele se transformará em flocos brancos de aparência semelhante. aparência para a neve. Mercúrio imerso em ar líquido torna-se duro e maleável.
Muitas substâncias resfriadas pelo ar líquido alteram drasticamente suas propriedades. Assim, a fenda e o estanho tornam-se tão quebradiços que facilmente se transformam em pó, um sino de chumbo emite um som nítido e uma bola de borracha congelada se estilhaça se cair no chão.
Exemplos de resolução de problemas
EXEMPLO 1
EXEMPLO 2
| Exercício | Determine quantas vezes mais pesado que o ar é o sulfeto de hidrogênio H 2 S. |
| Solução | A razão entre a massa de um determinado gás e a massa de outro gás tomado no mesmo volume, na mesma temperatura e na mesma pressão é chamada de densidade relativa do primeiro gás em relação ao segundo. Este valor mostra quantas vezes o primeiro gás é mais pesado ou mais leve que o segundo gás. O peso molecular relativo do ar é considerado 29 (levando em consideração o conteúdo de nitrogênio, oxigênio e outros gases no ar). Deve-se notar que o conceito de “massa molecular relativa do ar” é utilizado condicionalmente, uma vez que o ar é uma mistura de gases. D ar (H 2 S) = M r (H 2 S) / M r (ar); D ar (H 2 S) = 34/29 = 1,17. M r (H 2 S) = 2 × A r (H) + A r (S) = 2 × 1 + 32 = 2 + 32 = 34. |
| Responder | O sulfeto de hidrogênio H 2 S é 1,17 vezes mais pesado que o ar. |
É a massa (peso) de 1 metro cúbico de uma mistura de ar e vapor d'água a uma determinada temperatura e umidade relativa. O volume específico é o volume de ar e vapor de água por 1 kg de ar seco.
Conteúdo de umidade e calor
A massa em gramas por unidade de massa (1 kg) de ar seco em seu volume total é chamada teor de umidade do ar. É obtido dividindo a densidade do vapor d'água contido no ar, expressa em gramas, pela densidade do ar seco em quilogramas.Para determinar o consumo de calor por umidade, você precisa saber o valor conteúdo de calor do ar úmido. Este valor é entendido como contido em uma mistura de ar e vapor d’água. É numericamente igual à soma:
