อากาศที่มีปริมาตร 1 ลบ.ม. มีน้ำหนักเท่าใด? คุณสมบัติทางกายภาพของอากาศ ได้แก่ ความหนาแน่น ความหนืด ความจุความร้อนจำเพาะ

อากาศอัดคืออากาศภายใต้ความกดดันเกิน ความดันบรรยากาศ.

อากาศอัดเป็นตัวพาพลังงานที่มีลักษณะเฉพาะพร้อมกับไฟฟ้า ก๊าซธรรมชาติและน้ำ ในโรงงานอุตสาหกรรม อากาศอัดส่วนใหญ่จะใช้เพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์และกลไกที่ขับเคลื่อนด้วยระบบนิวแมติก (ขับเคลื่อนด้วยลม)

ในชีวิตประจำวัน ในแต่ละวัน เราไม่ได้สังเกตเห็นอากาศรอบตัวเราเลย อย่างไรก็ตาม ตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์ ผู้คนได้ใช้คุณสมบัติอันเป็นเอกลักษณ์ของอากาศ การประดิษฐ์ใบเรือและโรงตีเหล็ก กังหันลม และบอลลูนลมร้อนเป็นก้าวแรกในการใช้อากาศเป็นตัวพาพลังงาน

ด้วยการประดิษฐ์คอมเพรสเซอร์ ยุคของการใช้อากาศอัดในอุตสาหกรรมจึงเริ่มต้นขึ้น และคำถาม: “อากาศคืออะไร และมีคุณสมบัติอะไรบ้าง? - ห่างไกลจากความเกียจคร้าน

เมื่อเริ่มออกแบบระบบนิวแมติกส์ใหม่หรือปรับปรุงระบบที่มีอยู่ให้ทันสมัย ​​การจดจำจะเป็นประโยชน์เกี่ยวกับคุณสมบัติบางประการของอากาศ เงื่อนไข และหน่วยวัด

อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไนโตรเจนและออกซิเจน

องค์ประกอบของอากาศ
องค์ประกอบ*	การกำหนด	โดยปริมาตร %	โดยน้ำหนัก, %
ออกซิเจน
คาร์บอนไดออกไซด์	คาร์บอนไดออกไซด์
	ช 4
	น้ำ

มวลโมลสัมพัทธ์เฉลี่ยอยู่ที่ -28.98 10 -3 กก./โมล

*องค์ประกอบของอากาศอาจแตกต่างกันไป โดยทั่วไปแล้วในเขตอุตสาหกรรมจะมีอากาศอยู่

ความหนาแน่นของอากาศที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส (อุณหภูมิ องศาเซลเซียส) คืออะไร มีค่าเท่ากับเท่าใดในหน่วยต่างๆ เช่น kg/m3, g/cm3, g/ml, lb/m3 อ้างอิงตารางที่ 1

ความหนาแน่นของอากาศที่ 150 องศาเซลเซียส มีหน่วยเป็น kg/m3, g/cm3, g/ml, lb/m3 เป็นเท่าใด - อย่าลืมว่านี่คือ ปริมาณทางกายภาพ, คุณลักษณะของอากาศ โดยมีความหนาแน่นเป็น กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร (มวลของหน่วยปริมาตรของก๊าซบรรยากาศ โดยที่ 1 ลบ.ม., 1 ลูกบาศก์เมตร, 1 ลูกบาศก์เมตร, 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร, 1 cm3, 1 มิลลิลิตร, 1 มล. หรือ 1 ปอนด์) ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลายตัว ในบรรดาพารามิเตอร์ที่อธิบายเงื่อนไขในการกำหนดความหนาแน่นของอากาศ (ความถ่วงจำเพาะของก๊าซอากาศ) ฉันถือว่าสิ่งต่อไปนี้สำคัญที่สุดและจะต้องนำมาพิจารณาด้วย:

1. อุณหภูมิแก๊สอากาศ
2. ความดันซึ่งวัดความหนาแน่นของก๊าซอากาศ
3. ความชื้นก๊าซอากาศหรือเปอร์เซ็นต์ของน้ำในนั้น

เมื่อเงื่อนไขใดๆ เหล่านี้เปลี่ยนแปลง ค่าความหนาแน่นของอากาศเป็นกิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร (และด้วยเหตุนี้น้ำหนักปริมาตรของอากาศ ความถ่วงจำเพาะของอากาศเท่าใด มวลปริมาตรของอากาศ) จะเปลี่ยนไปภายในขีดจำกัดที่กำหนด แม้ว่าพารามิเตอร์อีกสองตัวจะยังคงเสถียร (ไม่เปลี่ยนแปลง) ให้ฉันอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมสำหรับกรณีของเราเมื่อเราต้องการทราบ ความหนาแน่นของอากาศที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส เป็นเท่าใด(เป็นกรัมหรือกิโลกรัม) ดังนั้นอุณหภูมิก๊าซอากาศจะถูกระบุและเลือกโดยคุณในคำขอ ดังนั้น เพื่อที่จะอธิบายได้อย่างถูกต้องว่าความหนาแน่นเป็นกิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร กรัม/มิลลิลิตร ปอนด์/ลูกบาศก์เมตร อย่างถูกต้อง เราจำเป็นต้องระบุเงื่อนไขที่สอง นั่นคือ ความดันที่ใช้วัด หรือวาดกราฟ (ตาราง) ที่แสดงการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่น (ความถ่วงจำเพาะ กก./ลบ.ม. มวลปริมาตร กก./ลบ.ม. น้ำหนักปริมาตร กก./ลบ.ม.) ของอากาศ ขึ้นอยู่กับความดันที่สร้างขึ้นระหว่างการทดลอง

หากคุณสนใจกรณีที่สอง ความหนาแน่นของอากาศที่ T = 150องศาเซลเซียสถ้าอย่างนั้น ฉันขอโทษ แต่ฉันไม่ต้องการคัดลอกข้อมูลแบบตาราง ซึ่งเป็นหนังสืออ้างอิงพิเศษขนาดใหญ่เกี่ยวกับความหนาแน่นของอากาศที่ความกดดันต่างๆ ฉันยังตัดสินใจไม่ได้เกี่ยวกับงานจำนวนมหาศาลขนาดนี้ และฉันก็ไม่เห็นความจำเป็นในการทำงานด้วย ดูหนังสืออ้างอิง ต้องค้นหาข้อมูลโปรไฟล์ที่แคบหรือข้อมูลพิเศษที่หายาก ค่าความหนาแน่นจากแหล่งข้อมูลหลัก มันสมเหตุสมผลมากขึ้น

มันมีความสมจริงมากกว่าและอาจใช้งานได้จริงมากกว่าจากมุมมองของเรา ความหนาแน่นของอากาศที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส เป็นเท่าใดสำหรับสถานการณ์ที่ความดันได้รับจากค่าคงที่ และ นี่คือความกดอากาศ(ภายใต้สภาวะปกติ - คำถามยอดฮิต) คุณจำได้ไหมว่าความดันบรรยากาศปกติเท่าไหร่? มันเท่ากับอะไร? ฉันขอเตือนคุณว่าความดันบรรยากาศปกติจะเท่ากับ 760 มม ปรอทหรือ 101325 Pa (101 kPa) โดยหลักการแล้วนี่คือ สภาวะปกติปรับตามอุณหภูมิ ความหมาย, ความหนาแน่นของอากาศเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรที่อุณหภูมิที่กำหนดก๊าซอากาศที่คุณจะเห็น ค้นหา รับรู้ ในตารางที่ 1.

แต่ต้องบอกว่าเป็นค่าที่ระบุในตาราง ค่าความหนาแน่นของอากาศที่ 150 องศา มีหน่วยเป็น kg/m3, g/cm3, g/mlจะกลายเป็นจริงไม่ใช่สำหรับก๊าซในชั้นบรรยากาศใด ๆ แต่สำหรับก๊าซแห้งเท่านั้น ทันทีที่เราเปลี่ยนสภาวะเริ่มต้นและความชื้นของก๊าซในอากาศก็จะมีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันทันที และความหนาแน่น (น้ำหนัก 1 ลูกบาศก์อากาศ เป็นกิโลกรัม) ณ อุณหภูมิที่กำหนด ในหน่วยองศา C (เซลเซียส) (กก./ลบ.ม.) ก็จะแตกต่างจากความหนาแน่นของก๊าซแห้งเช่นกัน

ตารางอ้างอิง 1. ความหนาแน่นของอากาศที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส (C) เป็นเท่าใด ก๊าซบรรยากาศ 1 ลูกบาศก์มีน้ำหนักเท่าไหร่?(น้ำหนัก 1 ลบ.ม. เป็นกิโลกรัม น้ำหนัก 1 ลูกบาศก์เมตร กก. น้ำหนัก 1 ลูกบาศก์เมตรก๊าซเป็นกรัม)

หลายคนอาจแปลกใจที่อากาศมีน้ำหนักที่ไม่เป็นศูนย์ ค่าที่แน่นอนของน้ำหนักนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะระบุ เนื่องจากได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยต่างๆ เช่น องค์ประกอบทางเคมีความชื้น อุณหภูมิ และความดัน มาดูคำถามที่ว่าอากาศมีน้ำหนักเท่าใดกันดีกว่า

อากาศคืออะไร

ก่อนที่จะตอบคำถามว่าอากาศมีน้ำหนักเท่าใดจำเป็นต้องเข้าใจว่าสารนี้คืออะไร อากาศเป็นเปลือกก๊าซที่มีอยู่รอบโลกของเราและเป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของก๊าซต่างๆ อากาศประกอบด้วยก๊าซดังต่อไปนี้:

• ไนโตรเจน (78.08%);
• ออกซิเจน (20.94%);
• อาร์กอน (0.93%);
• ไอน้ำ (0.40%);
• คาร์บอนไดออกไซด์ (0.035%)

นอกจากก๊าซที่ระบุไว้ข้างต้นแล้ว นีออน (0.0018%) ฮีเลียม (0.0005%) มีเทน (0.00017%) คริปทอน (0.00014%) ไฮโดรเจน (0.00005%) ยังมีอยู่ในอากาศในปริมาณที่น้อยที่สุด ), แอมโมเนีย ( 0.0003%)

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าส่วนประกอบเหล่านี้สามารถแยกออกได้โดยการควบแน่นอากาศ กล่าวคือ เปลี่ยนให้เป็นสถานะของเหลวโดยการเพิ่มความดันและลดอุณหภูมิ เนื่องจากส่วนประกอบแต่ละส่วนของอากาศมีอุณหภูมิการควบแน่นของตัวเอง ด้วยวิธีนี้จึงสามารถแยกส่วนประกอบทั้งหมดออกจากอากาศซึ่งใช้ในทางปฏิบัติได้

น้ำหนักอากาศและปัจจัยที่มีผลกระทบ

อะไรขัดขวางไม่ให้คุณตอบคำถามที่ว่าอากาศมีน้ำหนักเท่าใดลูกบาศก์เมตร แน่นอนว่ามีปัจจัยหลายประการที่สามารถส่งผลต่อน้ำหนักนี้ได้อย่างมาก

ประการแรก นี่คือองค์ประกอบทางเคมี ข้อมูลข้างต้นเป็นข้อมูลองค์ประกอบของอากาศบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันอากาศในหลายพื้นที่บนโลกนี้มีมลพิษอย่างหนัก ดังนั้นองค์ประกอบของอากาศจะแตกต่างออกไป ดังนั้นใกล้กับเมืองใหญ่อากาศจึงมีมากกว่านั้น คาร์บอนไดออกไซด์,แอมโมเนีย,มีเทน มากกว่าในอากาศในชนบท

ประการที่สอง ความชื้น นั่นคือ ปริมาณไอน้ำที่มีอยู่ในบรรยากาศ ยิ่งมาก. อากาศชื้นยิ่งมีน้ำหนักน้อยสิ่งอื่นก็เท่าเทียมกัน

ประการที่สาม อุณหภูมิ นี่เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญ ยิ่งค่าต่ำ ความหนาแน่นของอากาศก็จะยิ่งสูงขึ้น และด้วยเหตุนี้ น้ำหนักของอากาศก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

ประการที่สี่ ความดันบรรยากาศซึ่งสะท้อนจำนวนโมเลกุลอากาศโดยตรงในปริมาตรหนึ่งซึ่งก็คือน้ำหนักของมัน

เพื่อให้เข้าใจว่าการรวมกันของปัจจัยเหล่านี้ส่งผลต่อน้ำหนักของอากาศอย่างไร ให้ยกตัวอย่างง่ายๆ: มวลของอากาศแห้งหนึ่งลูกบาศก์เมตรที่อุณหภูมิ 25 ° C ซึ่งตั้งอยู่ใกล้พื้นผิวโลกคือ 1.205 กิโลกรัม ถ้า เราพิจารณาปริมาตรอากาศที่คล้ายกันใกล้พื้นผิวทะเลที่อุณหภูมิ 0 ° C จากนั้นมวลของมันจะเท่ากับ 1.293 กิโลกรัมนั่นคือจะเพิ่มขึ้น 7.3%

การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอากาศตามระดับความสูง

เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความกดอากาศจะลดลง ความหนาแน่นและน้ำหนักจะลดลงตามไปด้วย อากาศบรรยากาศที่ความกดดันที่สังเกตได้บนโลก เมื่อประมาณครั้งแรก ก็สามารถพิจารณาว่าเป็นก๊าซในอุดมคติได้ ซึ่งหมายความว่าความดันและความหนาแน่นของอากาศมีความสัมพันธ์กันทางคณิตศาสตร์ผ่านสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ: P = ρ*R*T/M โดยที่ P คือความดัน ρ คือความหนาแน่น T คืออุณหภูมิในหน่วยเคลวิน M คือ มวลโมลของอากาศ R คือค่าคงที่ก๊าซสากล

จากสูตรข้างต้น จะได้สูตรการพึ่งพาความหนาแน่นของอากาศต่อความสูง โดยคำนึงถึงความดันที่เปลี่ยนแปลงไปตามกฎหมาย P = P 0 +ρ*g*h โดยที่ P 0 คือความดันที่พื้นผิว ของโลก g คือความเร่ง ฤดูใบไม้ร่วงฟรี, ชั่วโมง - ความสูง เมื่อแทนสูตรสำหรับความดันนี้ไปในนิพจน์ก่อนหน้าและแสดงความหนาแน่น เราจะได้: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h) เมื่อใช้นิพจน์นี้ คุณสามารถกำหนดความหนาแน่นของอากาศที่ระดับความสูงใดก็ได้ ดังนั้น น้ำหนักของอากาศ (หากบอกว่ามวลจะถูกต้องมากกว่า) จึงถูกกำหนดโดยสูตร m(h) = ρ(h)*V โดยที่ V คือปริมาตรที่กำหนด

ในการแสดงออกถึงการพึ่งพาความหนาแน่นกับความสูง อาจสังเกตได้ว่าอุณหภูมิและความเร่งโน้มถ่วงขึ้นอยู่กับความสูงด้วย การพึ่งพาอาศัยกันครั้งสุดท้ายสามารถละเลยได้หากเรากำลังพูดถึงความสูงไม่เกิน 1-2 กม. ในส่วนของอุณหภูมิ การขึ้นอยู่กับความสูงอธิบายไว้อย่างดีด้วยนิพจน์เชิงประจักษ์ต่อไปนี้: T(h) = T 0 -0.65*h โดยที่ T 0 คืออุณหภูมิอากาศใกล้พื้นผิวโลก

เพื่อไม่ให้คำนวณความหนาแน่นสำหรับแต่ละระดับความสูงอย่างต่อเนื่อง เรามีตารางการพึ่งพาลักษณะสำคัญของอากาศในระดับความสูงด้านล่าง (สูงสุด 10 กม.)

อากาศใดหนักที่สุด

เมื่อพิจารณาปัจจัยหลักที่กำหนดคำตอบสำหรับคำถามว่าอากาศมีน้ำหนักเท่าใด คุณสามารถเข้าใจได้ว่าอากาศใดจะหนักที่สุด กล่าวโดยสรุป อากาศเย็นจะมีน้ำหนักมากกว่าอากาศอุ่นเสมอ เนื่องจากความหนาแน่นของอากาศอย่างหลังนั้นต่ำกว่า และอากาศแห้งจะมีน้ำหนักมากกว่าอากาศชื้น ข้อความสุดท้ายนั้นง่ายต่อการเข้าใจ เนื่องจากมันคือ 29 กรัม/โมล และมวลโมลาร์ของโมเลกุลของน้ำคือ 18 กรัม/โมล ซึ่งก็คือน้อยกว่า 1.6 เท่า

การกำหนดน้ำหนักอากาศภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

ทีนี้มาแก้ปัญหาเฉพาะกัน ลองตอบคำถามว่าอากาศมีน้ำหนักเท่าใดซึ่งมีปริมาตร 150 ลิตรที่อุณหภูมิ 288 เค ลองคำนึงว่า 1 ลิตรคือหนึ่งในพันของลูกบาศก์เมตรนั่นคือ 1 ลิตร = 0.001 ม. 3 สำหรับอุณหภูมิ 288 K นั้นสอดคล้องกับ 15 ° C ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับหลาย ๆ พื้นที่ในโลกของเรา ต่อไปคุณจะต้องกำหนดความหนาแน่นของอากาศ คุณสามารถทำได้สองวิธี:

1. คำนวณโดยใช้สูตรข้างต้นสำหรับระดับความสูง 0 เมตรจากระดับน้ำทะเล ในกรณีนี้ ค่าที่ได้คือ ρ = 1.227 กก./ลบ.ม
2. ดูตารางด้านบน ซึ่งสร้างขึ้นจาก T 0 = 288.15 K ตารางนี้มีค่า ρ = 1.225 กก./ลบ.ม.

ดังนั้นเราจึงมีตัวเลขสองตัวที่ตกลงกันได้ดี ความแตกต่างเล็กน้อยเกิดจากข้อผิดพลาด 0.15 K ในการกำหนดอุณหภูมิและความจริงที่ว่าอากาศยังไม่ใช่ก๊าซในอุดมคติ แต่เป็นก๊าซจริง ดังนั้น สำหรับการคำนวณเพิ่มเติม เราจะนำค่าเฉลี่ยของค่าที่ได้รับทั้งสองค่า ซึ่งก็คือ ρ = 1.226 กิโลกรัม/ลบ.ม.

ตอนนี้ เมื่อใช้สูตรสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างมวล ความหนาแน่น และปริมาตร เราจะได้: m = ρ*V = 1.226 กก./ม. 3 * 0.150 ม. 3 = 0.1839 กก. หรือ 183.9 กรัม

คุณยังสามารถตอบได้ว่าอากาศหนึ่งลิตรมีน้ำหนักเท่าใดภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด: m = 1.226 กก./ลบ.ม. * 0.001 ลบ.ม. = 0.001226 กก. หรือประมาณ 1.2 กรัม

ทำไมเราไม่รู้สึกถึงอากาศที่กดทับเรา?

อากาศ 1 ลบ.ม. มีน้ำหนักเท่าไหร่? เกิน 1 กิโลกรัมนิดหน่อย ตารางบรรยากาศทั้งหมดของโลกของเราสร้างความกดดันให้กับบุคคลที่มีน้ำหนัก 200 กิโลกรัม! นี่เป็นมวลอากาศที่ค่อนข้างใหญ่ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหากับบุคคลได้มาก ทำไมเราไม่รู้สึกเลย? สาเหตุนี้อธิบายได้ 2 ประการ ประการแรก มีแรงกดดันภายในในตัวบุคคลด้วย ซึ่งต้านความกดอากาศภายนอก และประการที่สอง อากาศซึ่งเป็นก๊าซซึ่งออกแรงกดดันในทุกทิศทางเท่าๆ กัน กล่าวคือ แรงกดดันในทุกทิศทางทำให้สมดุลกัน อื่น.

แม้ว่าเราจะไม่รู้สึกถึงอากาศรอบตัวเรา แต่อากาศก็ไม่ได้เป็นอะไร อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ: ไนโตรเจน ออกซิเจน และอื่นๆ และก๊าซก็เหมือนกับสสารอื่นๆ ที่ประกอบด้วยโมเลกุล จึงมีน้ำหนักถึงแม้จะมีขนาดเล็กก็ตาม

การทดลองสามารถใช้เพื่อพิสูจน์ว่าอากาศมีน้ำหนัก ตรงกลางแท่งไม้ยาวประมาณหกสิบเซนติเมตรเราจะเสริมเชือกให้แน่นแล้วผูกสองอันที่เหมือนกันไว้ที่ปลายทั้งสองข้าง บอลลูน- ลองแขวนไม้ด้วยเชือกแล้วดูว่ามันห้อยเป็นแนวนอน หากตอนนี้คุณแทงลูกโป่งที่พองตัวด้วยเข็ม อากาศจะออกมาจากลูกโป่ง และปลายก้านที่ผูกไว้จะลอยขึ้น หากคุณแทงบอลลูกที่สอง ไม้จะกลับเข้าสู่ตำแหน่งแนวนอนอีกครั้ง

สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากมีอากาศอยู่ในบอลลูนที่พองตัวอยู่ เข้มงวดมากขึ้นและด้วยเหตุนี้ หนักกว่ากว่าคนรอบข้าง

น้ำหนักอากาศจะขึ้นอยู่กับเวลาและสถานที่ที่จะชั่งน้ำหนัก น้ำหนักของอากาศเหนือระนาบแนวนอนคือความดันบรรยากาศ เช่นเดียวกับวัตถุอื่นๆ รอบตัวเรา อากาศก็ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงเช่นกัน นี่เองที่ทำให้อากาศมีน้ำหนักเท่ากับ 1 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร ความหนาแน่นของอากาศอยู่ที่ประมาณ 1.2 กก./ลบ.ม. กล่าวคือ ลูกบาศก์ที่มีด้านยาว 1 ม. เต็มไปด้วยอากาศ มีน้ำหนัก 1.2 กก.

แนวอากาศที่เพิ่มขึ้นในแนวตั้งเหนือโลกทอดยาวหลายร้อยกิโลเมตร ซึ่งหมายความว่าคอลัมน์อากาศที่มีน้ำหนักประมาณ 250 กิโลกรัมกดลงบนบุคคลที่ยืนตัวตรงบนศีรษะและไหล่ซึ่งมีพื้นที่ประมาณ 250 ซม. 2!

เราจะไม่สามารถทนต่อน้ำหนักดังกล่าวได้หากไม่ได้รับแรงกดดันภายในร่างกายเดียวกัน ประสบการณ์ต่อไปนี้จะช่วยให้เราเข้าใจสิ่งนี้ หากคุณยืดกระดาษด้วยมือทั้งสองข้างและมีคนใช้นิ้วกดบนกระดาษด้านหนึ่ง ผลลัพธ์จะเหมือนกันนั่นคือรูในกระดาษ แต่ถ้าคุณกดสองนิ้วชี้ที่จุดเดียวกันแต่คนละด้านก็จะไม่มีอะไรเกิดขึ้น แรงกดดันทั้งสองด้านจะเท่ากัน สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับความดันของช่องอากาศและแรงกดดันภายในร่างกายของเรา: ทั้งสองมีค่าเท่ากัน

อากาศมีน้ำหนักและกดทับร่างกายของเราจากทุกด้าน
แต่มันบดขยี้เราไม่ได้ เพราะแรงต้านของร่างกายเท่ากับแรงกดภายนอก
การทดลองง่ายๆ ที่อธิบายไว้ข้างต้นทำให้สิ่งนี้ชัดเจน:
หากคุณกดนิ้วบนกระดาษด้านหนึ่งมันจะฉีกขาด
แต่ถ้าคุณกดจากทั้งสองด้านสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น

อนึ่ง...

ในชีวิตประจำวัน เมื่อเราชั่งน้ำหนักสิ่งใด เราทำสิ่งนั้นในอากาศ ดังนั้นเราจึงละเลยน้ำหนักนั้น เนื่องจากน้ำหนักของอากาศในอากาศเป็นศูนย์ ตัวอย่างเช่น ถ้าเราชั่งน้ำหนักขวดแก้วเปล่า เราจะถือว่าผลลัพธ์ที่ได้คือน้ำหนักของขวดแก้ว โดยไม่สนใจความจริงที่ว่าขวดแก้วนั้นเต็มไปด้วยอากาศ แต่หากขวดถูกปิดผนึกและอากาศทั้งหมดถูกสูบออกมา เราจะได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง...

03.05.2017 14:04 1392

อากาศมีน้ำหนักเท่าใด?

แม้ว่าเราไม่สามารถมองเห็นบางสิ่งที่มีอยู่ในธรรมชาติ แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าสิ่งนั้นไม่มีอยู่จริง อากาศก็เช่นเดียวกัน มองไม่เห็น แต่เราหายใจเข้าไป เราสัมผัสได้ ซึ่งหมายความว่ามันอยู่ที่นั่น

ทุกสิ่งที่มีอยู่มีน้ำหนักของตัวเอง อากาศมีมั้ย? แล้วถ้าเป็นเช่นนั้น อากาศมีน้ำหนักเท่าไหร่? มาหาคำตอบกัน

เมื่อเราชั่งน้ำหนักบางสิ่ง (เช่น แอปเปิ้ลโดยถือไว้ที่กิ่งไม้) เราจะชั่งน้ำหนักสิ่งนั้นในอากาศ ดังนั้นเราจึงไม่คำนึงถึงอากาศเนื่องจากน้ำหนักของอากาศในอากาศเป็นศูนย์

เช่น ถ้าเราเอาขวดแก้วเปล่ามาชั่งน้ำหนัก เราก็จะถือว่าผลลัพธ์ที่ได้คือน้ำหนักของขวด โดยไม่ได้คำนึงถึงความจริงที่ว่าขวดนั้นเต็มไปด้วยอากาศ อย่างไรก็ตาม ถ้าเราปิดขวดให้แน่นและสูบลมออกจากขวดจนหมด เราก็จะได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง แค่นั้นแหละ.

อากาศประกอบด้วยก๊าซหลายชนิด: ออกซิเจน ไนโตรเจน และอื่นๆ ก๊าซเป็นสสารที่เบามาก แต่ก็ยังมีน้ำหนักอยู่แม้ว่าจะไม่มากก็ตาม

เพื่อให้แน่ใจว่าอากาศมีน้ำหนัก ขอให้ผู้ใหญ่ช่วยคุณทำการทดลองง่ายๆ ต่อไปนี้: ใช้ไม้ยาวประมาณ 60 ซม. แล้วผูกเชือกไว้ตรงกลาง

ต่อไป เราจะแนบลูกโป่งที่พองแล้วขนาดเท่ากัน 2 ลูกไว้ที่ปลายทั้งสองข้างของก้าน ตอนนี้เรามาแขวนโครงสร้างของเราด้วยเชือกที่ผูกไว้ตรงกลาง ผลเราจะเห็นว่ามันห้อยเป็นแนวนอน

หากตอนนี้เราเอาเข็มแทงลูกโป่งที่พองลมลูกหนึ่ง อากาศจะออกมาจากลูกโป่ง และปลายไม้ที่ผูกลูกโป่งจะลอยขึ้น และถ้าเราเจาะลูกบอลลูกที่สอง ปลายไม้ก็จะเท่ากันและมันจะแขวนในแนวนอนอีกครั้ง

มันหมายความว่าอะไร? และความจริงก็คืออากาศในบอลลูนที่พองตัวนั้นมีความหนาแน่นมากกว่า (ซึ่งก็คือหนักกว่า) มากกว่าอากาศที่อยู่รอบ ๆ ดังนั้นเมื่อลูกบอลกิ่วมันก็เบาลง

น้ำหนักของอากาศขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ตัวอย่างเช่น อากาศเหนือระนาบแนวนอนคือความกดอากาศ

อากาศก็เหมือนกับวัตถุอื่นๆ ที่ล้อมรอบเรา ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง สิ่งนี้ทำให้อากาศมีน้ำหนักซึ่งเท่ากับ 1 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร ในกรณีนี้ ความหนาแน่นของอากาศอยู่ที่ประมาณ 1.2 กก./ลบ.ม. กล่าวคือ ลูกบาศก์ที่มีด้านยาว 1 ม. เต็มไปด้วยอากาศ มีน้ำหนัก 1.2 กก.

แนวอากาศที่เพิ่มขึ้นในแนวตั้งเหนือโลกทอดยาวหลายร้อยกิโลเมตร ซึ่งหมายความว่าโดยตรง คนยืนบนศีรษะและไหล่ของเขา (พื้นที่ประมาณ 250 ตารางเซนติเมตร) มีเสาอากาศหนักประมาณ 250 กก. กด!

ถ้าน้ำหนักมหาศาลเช่นนี้ไม่ถูกกดดันภายในร่างกายเรา เราก็จะทนไม่ไหวและมันจะบดขยี้เรา มีอีกอันหนึ่ง ประสบการณ์ที่น่าสนใจซึ่งจะช่วยให้คุณเข้าใจทุกสิ่งที่เรากล่าวไว้ข้างต้น:

หยิบกระดาษแผ่นหนึ่งแล้วเหยียดด้วยมือทั้งสองข้าง จากนั้นเราขอให้ใครบางคน (เช่น น้องสาว) ใช้นิ้วกดที่ด้านหนึ่ง เกิดอะไรขึ้น แน่นอนว่ามีรูปรากฏขึ้นบนกระดาษ

ตอนนี้เรามาทำสิ่งเดียวกันอีกครั้ง ตอนนี้คุณจะต้องกดที่เดียวกันด้วยนิ้วชี้สองนิ้ว แต่จากด้านที่ต่างกัน เอาล่ะ! กระดาษยังคงสภาพเดิม! อยากรู้ว่าทำไม?

เพียงแต่แรงกดบนแผ่นกระดาษทั้งสองด้านก็เท่ากัน สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับความดันของช่องอากาศและแรงกดดันภายในร่างกายของเรา: ทั้งสองมีค่าเท่ากัน

เราจึงพบว่าอากาศมีน้ำหนักและกดทับร่างกายของเราจากทุกด้าน อย่างไรก็ตาม มันไม่สามารถบดขยี้เราได้ เนื่องจากแรงต้านของร่างกายเราเท่ากับภายนอก ซึ่งก็คือบรรยากาศ

การทดลองล่าสุดของเราแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า หากคุณกดกระดาษด้านใดด้านหนึ่ง กระดาษจะฉีกขาด แต่ถ้าคุณทำทั้งสองข้างสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น