Расчет плотности воздуха и перепада давления с высотой в атмосфере. Формула плотности воздуха


Плотность воздуха, значение и примеры

Плотность воздуха и его другие физические свойства

Содержание составных частей практически не зависит от того, в каком месте земного шара взята проба сухого воздуха. Ко второй группе относятся углекислый газ (0,02 – 0,04%) и водяной пар (до 3%). Содержание случайных составных частей зависит от местных условий: вблизи металлургических заводов к воздуху часто бывают примешаны заметные количества сернистого газа, в местах, где происходит распад органических остатков, – аммиака и т.д. Помимо различных газов, воздух всегда содержит большее или меньшее количество пыли.

Плотность воздуха представляет собой величину, равную массе газа атмосферы Земли, деленную на единицу объема. Она зависит от давления, температуры и влажности. Существует стандартная величина плотности воздуха – 1,225 кг/м3, соответствующая плотности сухого воздуха при температуре 15oС и давлении 101330 Па.

Зная из опыта массу литра воздуха при нормальных условиях (1,293 г), можно вычислить тот молекулярный вес, который имел бы воздух, если бы он был индивидуальным газом. Так как грамм-молекула всякого газа занимает при нормальных условиях объем 22,4 л, средний молекулярный вес воздуха равен

22,4 × 1,293 = 29.

Это число – 29 – следует запомнить: зная его, легко рассчитать плотность любого газа по отношению к воздуху.

Плотность жидкого воздуха

При достаточном охлаждении воздух переходит в жидкое состояние. Жидкий воздух можно довольно долго сохранять в сосудах с двойными стенками, из пространства между которыми для уменьшения теплопередачи выкачан воздух. Подобные сосуды используются, например, в термосах.

Свободно испаряющийся при обычных условиях жидкий воздух имеет температуру около (-190oС). Состав его непостоянен, так как азот улетучивается легче кислорода. По мере удаления азота цвет жидкого воздуха изменяется от голубоватого до бледно-синего (цвет жидкого кислорода).

В жидком воздухе легко переходят в твердое состояние этиловый спирт, диэтиловый эфир и многие газы. Если, например, пропускать через жидкий воздух диоксид углерода, то он превращается в белые хлопья, похожие по внешнему виду на снег. Ртуть, погруженная в жидкий воздух, становится твердой и ковкой.

Многие вещества, охлажденные жидким воздухом, резко изменяют свои свойства. Так, чинк и олово становятся настолько хрупкими, что легко превращаются в порошок, свинцовый колокольчик издает чистый звенящий звук, а замороженный резиновый мячик разбивается вдребезги, если уронить его на пол.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Плотность воздуха, его удельная теплоемкость, вязкость и другие физические свойства: таблицы при различных температурах

Рассмотрены основные физические свойства воздуха: плотность воздуха, его динамическая и кинематическая вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля и энтропия. Свойства воздуха даны в таблицах в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Плотность воздуха в зависимости от температуры

Представлена подробная таблица значений плотности воздуха в сухом состоянии при различных температурах и нормальном атмосферном давлении. Чему равна плотность воздуха? Аналитически определить плотность воздуха можно, если разделить его массу на объем, который он занимает при заданных условиях (давление, температура и влажность). Также можно вычислить его плотность по формуле уравнения состояния идеального газа. Для этого необходимо знать абсолютное давление и температуру воздуха, а также его газовую постоянную и молярный объем. Это уравнение позволяет вычислить плотность воздуха в сухом состоянии.

На практике, чтобы узнать какова плотность воздуха при различных температурах, удобно воспользоваться готовыми таблицами. Например, приведенной таблицей значений плотности атмосферного воздуха в зависимости от его температуры. Плотность воздуха в таблице выражена в килограммах на кубический метр и дана в интервале температуры от минус 50 до 1200 градусов Цельсия при нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Плотность воздуха в зависимости от температуры — таблица t, °С ρ, кг/м3 t, °С ρ, кг/м3 t, °С ρ, кг/м3 t, °С ρ, кг/м3
-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

При 25°С воздух имеет плотность 1,185 кг/м3. При нагревании плотность воздуха снижается — воздух расширяется (его удельный объем увеличивается). С ростом температуры, например до 1200°С, достигается очень низкая плотность воздуха, равная 0,239 кг/м3, что в 5 раз меньше ее значения при комнатной температуре. В общем случае, снижение плотности газов при нагреве позволяет проходить такому процессу, как естественная конвекция и применяется, например, в воздухоплавании.

Если сравнить плотность воздуха относительно плотности воды, то воздух легче на три порядка — при температуре 4°С плотность воды равна 1000 кг/м3, а плотность воздуха составляет 1,27 кг/м3. Необходимо также отметить значение плотности воздуха при нормальных условиях. Нормальными условиями для газов являются такие, при которых их температура равна 0°С, а давление равно нормальному атмосферному. Таким образом, согласно таблице, плотность воздуха при нормальных условиях (при НУ) равна 1,293 кг/м3.

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах

При выполнении тепловых расчетов необходимо знать значение вязкости воздуха (коэффициента вязкости) при различной температуре. Эта величина требуется для вычисления числа Рейнольдса, Грасгофа, Релея, значения которых определяют режим течения этого газа. В таблице даны значения коэффициентов динамической μ и кинематической ν вязкости воздуха в диапазоне температуры от -50 до 1200°С при атмосферном давлении.

Коэффициент вязкости воздуха с ростом его температуры значительно увеличивается. Например, кинематическая вязкость воздуха равна 15,06·10-6 м2/с при температуре 20°С, а с ростом температуры до 1200°С вязкость воздуха становиться равной 233,7·10-6 м2/с, то есть увеличивается в 15,5 раз! Динамическая вязкость воздуха при температуре 20°С равна 18,1·10-6 Па·с.

При нагревании воздуха увеличиваются значения как кинематической, так и динамической вязкости. Эти две величины связаны между собой через величину плотности воздуха, значение которой уменьшается при нагревании этого газа. Увеличение кинематической и динамической вязкости воздуха (как и других газов) при нагреве связано с более интенсивным колебанием молекул воздуха вокруг их равновесного состояния (согласно МКТ).

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах — таблица t, °С μ·106, Па·с ν·106, м2/с t, °С μ·106, Па·с ν·106, м2/с t, °С μ·106, Па·с ν·106, м2/с
-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

Примечание: Будьте внимательны! Вязкость воздуха дана в степени 106.

Удельная теплоемкость воздуха при температуре от -50 до 1200°С

Представлена таблица удельной теплоемкости воздуха при различных температурах. Теплоемкость в таблице дана при постоянном давлении (изобарная теплоемкость воздуха) в интервале температуры от минус 50 до 1200°С для воздуха в сухом состоянии. Чему равна удельная теплоемкость воздуха? Величина удельной теплоемкости определяет количество тепла, которое необходимо подвести к одному килограмму воздуха при постоянном давлении для увеличения его температуры на 1 градус. Например, при 20°С для нагревания 1 кг этого газа на 1°С в изобарном процессе, требуется подвести 1005 Дж тепла.

Удельная теплоемкость воздуха увеличивается с ростом его температуры. Однако, зависимость массовой теплоемкости воздуха от температуры не линейная. В интервале от -50 до 120°С ее величина практически не меняется — в этих условиях средняя теплоемкость воздуха равна 1010 Дж/(кг·град). По данным таблицы видно, что значительное влияние температура начинает оказывать со значения 130°С. Однако, температура воздуха влияет на его удельную теплоемкость намного слабее, чем на вязкость. Так, при нагреве с 0 до 1200°С теплоемкость воздуха увеличивается лишь в 1,2 раза – с 1005 до 1210 Дж/(кг·град).

Следует отметить, что теплоемкость влажного воздуха выше, чем сухого. Если сравнить теплоемкость воды и воздуха, то очевидно, что вода обладает более высоким ее значением и содержание воды в воздухе приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Удельная теплоемкость воздуха при различных температурах — таблица t, °С Cp, Дж/(кг·град) t, °С Cp, Дж/(кг·град) t, °С Cp, Дж/(кг·град) t, °С Cp, Дж/(кг·град)
-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

Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха

В таблице представлены такие физические свойства атмосферного воздуха, как теплопроводность, температуропроводность и его число Прандтля в зависимости от температуры. Теплофизические свойства воздуха даны в интервале от -50 до 1200°С для сухого воздуха. По данным таблицы видно, что указанные свойства воздуха существенно зависят от температуры и температурная зависимость рассмотренных свойств этого газа различна.

Теплопроводность воздуха λ при повышении температуры увеличивается во всем диапазоне, достигая при 1200°С величины 0,0915 Вт/(м·град). Другие теплофизические свойства воздуха такие, как его температуропроводность a и число Прандтля Pr, по-разному реагируют на изменение температуры. Температуропроводность, как и вязкость воздуха сильно зависит от температуры и при нагревании, например с 0 до 1200°С, ее значение увеличивается почти в 17 раз.

Число Прандтля воздуха слабо зависит от температуры и при нагревании этого газа его величина сначала снижается до величины 0,674, а затем начинает расти, и при температуре 1200°С достигает значения 0,724.

Физические свойства атмосферного воздуха — таблица t, °С λ·102, Вт/(м·град) а·106, м2/с Pr t, °С λ·102, Вт/(м·град) а·106, м2/с Pr
-50 2,04 12,7 0,728 170 3,71 45,7 0,682
-40 2,12 13,8 0,728 180 3,78 47,5 0,681
-30 2,2 14,9 0,723 190 3,86 49,5 0,681
-20 2,28 16,2 0,716 200 3,93 51,4 0,68
-10 2,36 17,4 0,712 250 4,27 61 0,677
0 2,44 18,8 0,707 300 4,6 71,6 0,674
10 2,51 20 0,705 350 4,91 81,9 0,676
20 2,59 21,4 0,703 400 5,21 93,1 0,678
30 2,67 22,9 0,701 450 5,48 104,2 0,683
40 2,76 24,3 0,699 500 5,74 115,3 0,687
50 2,83 25,7 0,698 550 5,98 126,8 0,693
60 2,9 27,2 0,696 600 6,22 138,3 0,699
70 2,96 28,6 0,694 650 6,47 150,9 0,703
80 3,05 30,2 0,692 700 6,71 163,4 0,706
90 3,13 31,9 0,69 750 6,95 176,1 0,71
100 3,21 33,6 0,688 800 7,18 188,8 0,713
110 3,28 35,2 0,687 850 7,41 202,5 0,715
120 3,34 36,8 0,686 900 7,63 216,2 0,717
130 3,42 38,6 0,685 950 7,85 231,1 0,718
140 3,49 40,3 0,684 1000 8,07 245,9 0,719
150 3,57 42,1 0,683 1100 8,5 276,2 0,722
160 3,64 43,9 0,682 1200 9,15 316,5 0,724

Будьте внимательны! Теплопроводность воздуха в таблице указана в степени 102. Не забудьте разделить на 100! Температуропроводность воздуха указана в степени 106. Допускается интерполяция значений физических свойств воздуха в приведенных таблицах.

Энтропия сухого воздуха

В таблице представлены значения такого теплофизического свойства воздуха, как удельная энтропия. Значения энтропии даны для сухого воздуха в  размерности кДж/(кг·град) в зависимости от температуры и давления. Удельная энтропия указана в таблице в интервале температуры от -50 до 50°С при давлении воздуха от 90 до 110 кПа. Следует отметить, что при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) и температуре, например 30°С, удельная энтропия воздуха равна 0,1044 кДж/(кг·град).

Источники:

  1. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.
  2. Богданов С.Н., Бурцев С.И., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная теника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ./ Под ред. С.Н. Богданова. 4-е изд., перераб. и доп. — СПб.: СПбГАХПТ, 1999.- 320 с.

thermalinfo.ru

Плотность воздуха

В повседневной жизни мало кто задумывается над тем, что такое плотность воздуха и какое значение этот показатель имеет вообще в существовании всего сущего на планете. А между тем, мы каждодневно видим летящие самолеты, парящих птиц, взлетающие ввысь и падающие вниз предметы и совсем не задумываемся над тем, что именно параметр плотности воздуха определяет наличие этих явлений.

Часто, проводя отдых в различных местах, мы говорим, что в одном месте был влажный воздух, а в другом - сухой. При этом добавляем, что в первом случае вам было легко передвигаться, дышать, а во втором вы испытывали тяжесть при движении, дискомфорт, который не испытывали при пребывании в обычной для вас климатической среде. В это время, мы забываем то, что нам говорили учителя еще во время обучения в школе на уроках физики – влажный воздух имеет плотность меньшую, чем воздух сухой, а, следовательно, и масса его меньше, чем у сухого.

На первый взгляд, это кажется парадоксальным, если принимать во внимание наши чувственные ощущения, о которых речь шла выше. Ведь действительно, как воздух, к которому еще добавляется вода в виде пара, может быть легче того, который воды не содержит?

Но это действительно так, и ответ на этот, парадоксальный, на первый взгляд, вопрос, ученые знали довольно давно.

Впервые гипотезу о том, что плотность влажного воздуха ниже, чем у воздуха сухого, высказал великий Исаак Ньютон в своей знаменитой книге «Оптика», которая была издана в Лондоне еще в 1717 году. Тем не менее, гипотеза великого англичанина не умела успеха – до самого восемнадцатого века ученые не просто не принимали ее, но и вообще не испытывали особого интереса к данной проблеме.

Чтобы хоть как-то приблизиться к пониманию проблемы – почему плотность воздуха зависит от его влажности - следует вспомнить несколько известных природных законов.

Например, в самом начале прошлого века  Амадео Авогадро, знаменитый итальянский физик, установил, что независимо от вида газа, если взять его фиксированный объем, то при одинаковой температуре и одинаковом давлении, количество молекул в этом газе будет величиной постоянной. Эта величина и получила позднее названия константы Авогадро, так же стал называться  и открытый им закон для газов.

Как проявляет себя этот закон, как зависит плотность воздуха от температуры, давления и влажности можно убедиться на довольно простом примере.

Как правило, сухой чистый (в химическом смысле) воздух, содержит в своем составе примерно 78% молекул азота, при этом атомный вес каждой из этих молекул равен 28. В составе воздуха еще 21% принадлежит молекулам кислорода, атомный вес молекул которого, равняется 32. Один процент в составе воздуха приходится на некоторые другие газы, которые присутствуют в нем, но для нашего расчета этот показатель будем считать несущественным.

Молекулы газа, как известно, обладают свойством свободного выхода за пределы резервуара, в котором находится газ. Так вот, Авогадро установил следующую закономерность: если в наш объем сухого газа, содержащего, как мы условились, молекулы азота и кислорода, добавить молекулы воды, то они и сделают наш воздух менее плотным. Объясняется это очень просто – молекулы воды имеют атомный вес меньше, чем у молекул азота и водорода, он равняется 18. А так как  количество молекул в заданном объеме газа должно быть постоянным, то молекулы воды просто вытеснили молекулы азота и кислорода в составе воздуха, заменив их собой. Таким вот способом и становится плотность воздуха влажного меньшей, чем у сухого.

В этом примере, правда, есть одно противоречие. Оно состоит в том, что любой обыватель может воскликнуть, как же такое может быть, если плотность воды выше плотности воздуха. Ответ тут тоже прост: вода присутствует в воздухе в форме пара, который легче и азота и кислорода, а потому  на такую «воду»  распространяются все закономерности, выведенные гениальным Авогадро.

Важно учитывать, что в большей степени зависит плотность воздуха от температуры и давления, чем от влажности. Потому влажный воздух имеет меньшую плотность, чем сухой только при условии сохранения одинаковых значений температуры и давления.

fb.ru

Как определять плотность воздуха на Kak-Legko.ru

Если вы студент технического вуза, будущий инженер, химик или физик, то рано или поздно вам придется столкнуться с таким понятием, как плотность воздуха. Что же это такое? В принципе, ничего сверхъестественного в этом нет – что такое плотность знает каждый со школьной скамьи. Определяется она, как соотношение массы и объема.

И, казалось бы, стоит узнать массу конкретного объема воздуха, воспользоваться формулой ρ=m/V, где m – масса, V – объем, и получить искомую величину. Но существует определенная проблема – в случае с твердым телом или жидкостью этой операции вполне бы хватило. Но – мы имеем дело с газом, который подчиняется несколько иным законам. В ситуацию вмешиваются такие решающие факторы, как давление и температура. Воздух одинаковой массы, находящийся под большим давлением будет занимать меньший объем, что повлияет на его плотность в сторону увеличения. Изменения температуры также влияют на объем прямо пропорциональным образом. А в комплексе эти параметры и создают уникальные условия, определяющие значения того, что мы называем плотность воздуха.

Со школьной скамьи многие помнят, что такое уравнение Менделеева-Клапейрона (ну по крайней мере, тот человек, которому зачем-то понадобилось определять плотность воздуха, должен быть знаком с этим понятием). Оно имеет следующую форму pV=(m/M)RT. M – это молярная масса воздуха. Это величина постоянная и составляет 0,029 кг/моль. R – универсальная газовая постоянная, тоже известная величина – 8,31 Дж/(Моль*К). Применив его, можно узнать плотность воздуха при заданных условиях.

Используя значения текущей температуры и давления, упомянутые формулы и некоторое лабораторное оборудование, можно добиться решения такого вопроса, как определить плотность воздуха.

Необходимо:

— элементарные знания школьного курса химии и физики;— уравнение Менделеева-Клапейрона;— закрытая емкость с воздухом в форме шара и U-образным вакуумметром, присоединенным к ней;— насос Камовского;— комнатный термометр;— барометр;— лабораторные весы.

Инструкция:

  • Запишите показания комнатного барометра. Атмосферное давление, которое он показывает пригодятся вам при дальнейших расчетах. Отметьте значение комнатной температуры. Для работы вам понадобится абсолютная температура вашей системы – Т. Определяется она при помощи формулы – Т=tК+273, где tK – комнатная температура по шкале Цельсия, 273 – разница положения нуля между шкалой Кельвина и шкалой Цельсия. Значение абслолютной температуры измеряется в Кельвинах (К).
  • Узнайте и запишите в качестве параметра V объем емкости. Обычно, лабораторная посуда имеет известный объем. Если этих данных вы не нашли, то определите данную характеристику любым доступным способом.
  • Взвесьте емкость на лабораторных весах. В результате вы получите суммарную массу закрытой емкости и находящегося в ней воздуха. Запишите полученные данные как m1.
  • Для дальнейших действий вам понадобится исключить из расчетов массу емкости. Подсоедините к ней ручной насос Камовского и откачайте воздух до максимально возможного показания вакуумметра.
  • Определите остаточное давление воздуха с массой mO в колбе (pO). Для этого от значения атмосферного давления, определенного с помощью барометра отнимите показания вакуумметра на емкости.
  • Еще раз взвесьте емкость на весах. Вы получите суммарное значение остаточной массы воздуха вместе с массой колбы. Запишите это показание как m2. Таким образом, воздушная масса при начальных условиях системы будет составлять m1-m2+mO. Плотность воздуха в такой ситуации будет определяться по формуле ρ=(m1-m2+mO)/V (1).
  • Значение остаточной массы воздуха в этой ситуации можно будет рассчитать, используя преобразованное уравнение Менделеева-Клапейрона, благо все данные для расчета у вас теперь есть. Формула для расчета примет следующий вид – mO=MpOV/(RT). Еще раз напомним, что М – это молярная масса, pO – остаточное давление воздуха в колбе, V – объем воздуха, равный объему емкости, R – универсальная газовая постоянная, Т – значение абсолютной температуры системы.
  • Подставив уравнение Менделеева-Клапейрона в уравнение (1), выполнив ряд математических преобразований, вы получите конечную формулу для определения плотности воздуха при конкретных условиях:ρ=(m1-m2)/V+MpO/(RT) (2). Теперь подставляйте все полученные в ходе лабораторной работы параметры в уравнение (2) и рассчитывайте значение искомой величины.

Похожие инструкции

Получить карбонат натрия

Карбонат натрия, выглядящий как бесцветные кристаллы, в быту представляет собой самую обыкновенную...

Список городов России

Россия – это, несомненно, уникальная по многим вопросам страна, имеющая свою неповторимую историю и...

Найти процент от числа

Процент – это одна сотая любого значения. Благодаря столь простому определению несложно понять, что целая...

Почему вымерли динозавры

Вопрос о том, по какой причине 65 млн. лет назад с лица Земли исчезли динозавры, не дает покоя ученым во всем...

kak-legko.ru

Расчет плотности воздуха и перепада давления с высотой в атмосфере

Плотность воздуха — масса газа атмосферы Земли на единицу объема или удельная масса воздуха при естественных условиях. Величина плотности воздуха является функцией от высоты производимых измерений, от его температуры и влажности. Обычно стандартной величиной считается значение 1,225 кг⁄м3, которая соответствует плотности сухого воздуха при 15°С на уровне моря.

Температура, давление и плотность.Плотность сухого воздуха может быть вычислена с использованием уравнения Менделеева-Клайперона для идеального газа при заданных температуре и давлении: ρ=P⋅M/R⋅T

Здесь ρ — плотность воздуха, M — молярная масса (29 г/моль для сухого воздуха), p — абсолютное давление, R— универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура в Кельвинах. Таким образом, подстановкой получаем:

· при стандартной атмосфереМеждународного союза теоретической и прикладной химии(температуре 0 °С, давлении 100 кПа, нулевой влажности) плотность воздуха 1,2754 кг⁄м3;

· при 20 °C, 101,325 кПа и сухом воздухе плотность атмосферы составляет 1,2041 кг⁄м3.

В приведенной таблице даны различные параметры воздуха, вычисленные на основании соответствующих элементарных формул, в зависимости от температуры (давление взято за 101,325 кПа )

Задача:

Рассчитать плотность воздуха на высоте 10 км, используя рис. 3.2 [1].

Решение

Плотность воздуха (p, кг/м3) рассчитывается из формулы P= pRT/М,

откуда следует, что

p= РМ/ RT,

где Р –давление на высоте 10 км, согласно условию задачи оно равно

10^4 Па ; М –молекулярная масса воздуха –29 кг/кмоль; R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31·10^3 Дж/кмоль.К; Т –температура по Кельвину, она равна 220 К

P= 29·10^4 / 8,31 10^3·220 К = 29·10^4/ 1828,2·10^3 = 0,158 кг/м3

Ответ: плотность воздуха на высоте 10 км составляет 0,158 кг/ м3.

Дата добавления: 2015-08-17; просмотров: 1549 | Нарушение авторских прав

Современные методы анализа органических компонентов атмосферы. | КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ | Вулканический аэрозоль. | Проблемы озонового слоя Земли. | Загрязняющие вещества в водной среде | Утечка нефти. | Тяжелые металлы | СУЩЕСТВОВАНИЯ ТЕХНОСФЕРЫ. | Химический экологический фактор | Биогеохимический цикл |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.007 сек.)

mybiblioteka.su

Плотность воздуха

Что такое плотность воздуха и что она определяет. Она является физической величиной которая характеризует основную массу воздуха в нормальных условиях, а так же в Земной атмосфере, газовую массу в единичном объеме. Плотность воздуха выглядит как функция имеющая значения влажность, температура и высота происходящих замеров.

Стандартом плотности воздуха считается число равное 1,29кг/м3, которое можно получить используя молярную массу и молярный объем (который одинаков для всех видов газов). Соблюдая нужную плотность и давление которые должны создавать нормальную среду.

Как известно ранее обозначения плотности воздуха брались от полярного сияния, радиуса радиоволны, метеоры и так далее. Но как только у Земли появились собственные спутники, информация стала вычисляться более научным и правильным путем.

Существует еще очень интересный способ определения плотности воздуха, состоит он в том что благодаря метеорологическим ракетам, создаются искусственные облака с парами Натрия, далее происходит наблюдение за тем как они расплываются и делаются соответствующие выводы. Если взять Европу то там плотность воздуха будет другой - 1,258 кг/м3.

Плотность воздуха бывает весовая и массовая

Первая дает оценку 1м3 воздуха и находиться как y = G/V,в которой у - будет весовой плотностью, G - весом,V - объемом. Уточнено, что в нормальных условиях в 1м3 - 1,225 кгс, а следовательно, у = 1,225 кгс/м3.

Однако, воздух может изменять свой вес, из-за этого данная величина будет не постоянной и изменятся при любых изменениях, например инерция или географическая широта. Так как на полюсе данная величина будет в 5 % выше, её экваториальных измерений.

Вторая же величина (массовая) - наоборот будет постоянной и обозначаться как p. Иридистая платина в гире максимальна приближена к её значению и считается ее единицей массы.

Находится она как р = m/v, в которой m - будет массой, р - плотностью. А так же как р = y/g, в которой g является значением ускорения свободного падения = 9,8 м/с. Следовательно в стандартных условиях массовая плотность = 0,1250 кг *с2/м4.

Заметка: Широкий выбор крепежной техники (http://krepzakaz.ru/) представлен на сайте, перейти на который можно с помощью указанной ссылки. Вы сможете не только выбрать все что Вам нужно, но так же заказать это с доставкой. Согласитесь это удобно!

Температура влияет на плотность воздуха, ее изменение влечет за собой незамедлительную реакцию со стороны плотности. Так большое давление влечет за собой большую плотность. А с изменениями в меньшую сторону, уменьшается и плотность. Но не все так просто, существует Основное уравнение статистики. Оно заключается в том, что увеличение давления терпит изменение и уменьшается в случае подъема на равную высоту уменьшения давления равносильно большей силе тяжести и плотности воздуха.

Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

reshit.ru

Плотность воздуха - Энциклопедия по машиностроению XXL

Воздух по объему состоит из 21 % кислорода и 79 % азота. Определить состав воздуха по массе, парциальные давления кислорода и азота при давлении смеси 760 мм рт. ст. и плотность воздуха при нормальных физических условиях, считая его идеальным газом.  [c.43]

Плотность воздуха при норма.и ных физических условиях  [c.209]

Плотность воздуха при различных давлениях и температурах  [c.186]

Плотность воздуха на входе в трубу  [c.99]

Значения кинематической вязкости (при t = 20 " С) для воздуха V = 0,156 Ст и воды v — 0,01 Ст, плотность воздуха р = 1,166 кг/м .  [c.111]

Вязкость и плотность воздуха принимать для натуры и модели одинаковыми.  [c.111]

Скоростным напором и потерями в трубе пренебречь, плотности воздуха и газа принимать постоянными ПО высоте а.  [c.139]

Диаметр отверстия = 6 мм, его коэффициент расхода р = 0,6. Плотность воздуха р = 1,2 кг/м (влиянием сжимаемости воздуха на расход через отверстие пренебречь).  [c.326]

Определяем плотность воздуха  [c.20]

Плотность воздуха при определенных условиях равна 1,293 кг/м .  [c.8]

Плотность воздуха при нормальных условиях р = 1,293 кг/м.  [c.20]

Чему равна плотность воздуха при давлении р = = 1,5 МПа н температуре i = 20° С.  [c.20]

Дробление жидкости давлением. При дроблении давлением жидкость принудительно пропускается через отверстие. Распыление жидких топлив подробно описано в книге [259]. Различные факторы, влияющие на процесс распыления, рассмотрены в работе [156] перепад давлений в отверстии, вязкость жидкости, плотность воздуха. Тайлер [833] подтвердил результаты Релея [767], приложимые к тем жидким струям, которые испытывают малое сопротивление трения со стороны окружающей среды [523]. При наличии большого поверхностного трения струя жидкости не распыляется немедленно, как это следует из теории Релея, а разбивается на ряд тонких струек [98], которые затем дробятся согласно теории Релея. В работах [494, 578] исследовалось вторичное дробление жидкости путем разрушения образующихся ранее капель.  [c.145]

Рассмотрим задачу о падении тела в воздухе с малой по сравнению с радиусом Земли высоты. Тогда действующую на тело силу тяжести Р и плотность воздуха р можно считать величинами постоянными. Полагая одновременно, что при падении тело движется поступательно, будем его рассматривать как материальную точку. Действующую на тело силу сопротивления воздуха определяем по формуле (8) пз 76 ее модуль  [c.196]

Здесь m — масса планера, v — скорость движения, О — угол между касательной к траектории и осью Ох, g — ускорение силы тяжести, р — плотность воздуха, S — пло-  [c.61]

Примеры. 1. Пусть два однородных шара одинакового диаметра, но разной плотности падают свободно в воздухе. Найдем отношение их предельных скоростей. Для рассматриваемых шаров величины с и 6 одинаковы, а массы и разные одной и той же будет и плотность воздуха р. Тогда формула (22) дает  [c.359]

Решение. Имеем систему переменного состава, масса которой остается постоянной. Направляющий вектор вдоль звена к отверстию трубки, куда подается воздух, обозначим к. Вдоль другого звена направим вектор т. Пусть р — плотность воздуха. Очевидно,  [c.412]

При точных расчетах нужно, например, принимать во внимание изменение плотности воздуха (плотность воздуха зависит от высоты расположения точки над земной поверхностью), так что Р будет зависеть также от у. Мы не будем здесь останавливаться на рассмотрении этих специальных вопросов.  [c.328]

Наименьшая из них заключается в том, что спуск ракеты тормозится системой последовательно раскрывающихся парашютов— сначала вспомогательных, служащих для раскрытия основного парашюта, а затем и куполом раскрывшегося основного парашюта. Поэтапный расчет влияния этих парашютов не вызвал бы особо больших затруднений, если бы не было значительно большей трудности — необходимости учета влияния переменной плотности воздуха, существенно зависящей от высоты над поверхностью Земли, причем по законам, значительно различающимся между собой на разных этапах спуска в атмосфере. Так, в нижнем слое атмосферы — тропосфере (Н [c.44]

Изучением движения снаряда в воздухе занимается внешняя баллистика. В настоящем параграфе мы рассмотрим основную задачу внешней баллистики в схематизированной и упрощенной постановке. Отвлекаясь от влияния формы снаряда и его вращения, от изменения плотности воздуха с высотой полета снаряда, от влияния вращения Земли, скорости ветра и многих других факторов, рассматриваемых во внешней баллистике, примем снаряд за материальную точку М массы т, совершающую движение под действием двух сил (рис. 242) силы тяжести G = mg и силы сопротивления воздуха D, направленной по касательной к траектории снаряда в сторону, противоположную движению, и являющейся заданной функцией скорости v эту функцию обозначим через mf(v). Естественные уравнения движения снаряда будут иметь вид  [c.47]

В правых частях первых двух равенств системы (29) можно выделить влияние высоты полета на плотность воздуха р, переписав их в форме (индекс О означает величину плотности на поверхности Земли)  [c.126]

Несмотря на то что на высотах —200 км плотность воздуха в миллиард раз меньше, чем на уровне моря, спутник быстро снижается и через десять часов сгорает. На высотах —300 км время существования спутника 20 сут, на высоте - 400 км — до 160 сут.  [c.67]

Л. Бриллюэна позволили уточнить значение постоянной Авогадро Л А 6,0- 10 моль . (Согласно современным представлениям, рассеяние света происходит на флуктуациях плотности воздуха, возникающих в достаточно малых объемах на больших высотах.)  [c.70]

При падении тел с большой высоты нужно принимать во внимание изменение плотности воздуха с высотой. Поэтому при приближении тела к земле сопротивление воздуха возрастает и скорость падения не только перестает возрастать, но даже начинает уменьшаться. Для упрощения мы пока не будем принимать во внимание это обстоятельство.  [c.197]

Помимо скорости V и характерного для данной задачи размера I, число Рейнольдса зависит от отношения вязкости жидкости (или газа) ц к ее плотности р. Существенную роль играет именно отношение этих величин, так как кинетическая энергия элемента жидкости пропорциональна плотности р, а работа сил вязкости пропорциональна коэффициенту вязкости р. Поэтому относительное влияние сил вязкости определяется величиной V = fi/p, которую называют кинематической вязкостью жидкости или газа. Кинематическая вязкость v лучше, чем коэффициент вязкости р, характеризует роль вязкости при прочих равных условиях. Так, хотя коэффициент вязкости it для воды примерно в сто раз больше, чем для воздуха (при t = 0°), но вследствие того, что плотность воды примерно в 1000 раз больше плотности воздуха, кинематическая вязкость воды почти в 10 раз меньше, чем воздуха. При прочих равных условиях вязкость будет сильнее влиять на характер течения воздуха, чем воды.  [c.540]

Использовалась обычная методика проведения эксперимента и обработки опытных данных. Расход определялся по нормальной диафрагме (шайбе), перепад давления в рабочем участке измерялся дифманометром ДТ-50 и образцовыми манометрами класса 0,35, нагрев воздуха в рабочем участке — дифференциальными хромель-копелевыми термопарами и переносным потенциометром ПП-П класса 0,2. Потеря давления в шаровом слое подсчитывалась с учетом сопротивления трубы (Дртр), определенного без шаровых элементов. В расчете коэффициента сопротивления слоя по зависимости (2.1) принималось среднее значение плотности воздуха, подсчитанное через средние температуру и давление в рабочем участке. Полученные коэффициенты сопротивления приведены в табл. 3 4.  [c.61]

Значения плотностей воздуха и водорода могут быть о.чределены из уравнения состояния  [c.25]

Задача 827. Парашютист опускается без начальной скорости. Масса парашютиста равна 90 кг, площадь проекции раскрытого парашюта на плоскость, перпендикулярную направлению движения, 5 = 64 м . Определить предельную (максимальную) скорость парашютиста, если сила сопротивления F = pSv , где постоянная С = 0,45, а плотность воздуха р= 1,226 ке/м .  [c.307]

В 2 уже говорилось о том, что рассеяние света на флуктуациях плотности воздуха в верхних слоях атмосферы определяет голубой цвет неба. Можно выполнить некоторые оценки этого явления. Средняя длина света (видимый диапазон) равна примерно А 0,510 см. Объем см . В этом объеме содержится примерно 210 молекул. Относительная флуктуация пропорциональна 1/V , т. е.яа 0,001. Таким образом, реально рассеивают свет флук1уации плотности в гораздо меньших объемах. Рассеиваемая энергия обратно пропорциональна Х , благодаря чему синий цвет рассеивается сильнее, чем красный, что и объясняет цвет неба.  [c.92]

Гидравлика и аэродинамика (1987) -- [ c.10 ]

Справочник авиационного инженера (1973) -- [ c.6 ]

Авиационный технический справочник (1975) -- [ c.3 , c.4 ]

Теория элементов пневмоники (1969) -- [ c.456 , c.458 ]

Справочник по электротехническим материалам (1959) -- [ c.449 ]

Справочник механика заводов цветной металлургии (1981) -- [ c.19 ]

Справочное руководство по небесной механике и астродинамике Изд.2 (1976) -- [ c.610 , c.612 ]

Справочник азотчика том №2 (1969) -- [ c.16 ]

Основы техники ракетного полета (1979) -- [ c.246 ]

Машиностроение Энциклопедический справочник Раздел 1 Том 1 (1947) -- [ c.446 ]

mash-xxl.info