Краткое содержание вес воздуха атмосферное давление

Обновлено: 03.07.2024

Воздух — смесь газов, главным образом состоящая из азота и кислорода, а также аргона, углекислого газа, водорода, образующая земную атмосферу.

Воздух состоит из кислорода, азота, углекислого газа, аргона и ряда других примесей. Это своеобразный резервуар, в который попадают все газообразные продукты обмена. Кислород, который содержится в воздушном пространстве, способствует выделению энергии необходимой для жизни. В процессе дыхания он поступает в клетки живого организма и используется в процессе окисления.

По своему строению воздушная среда или атмосфера с учетом удаленности от земной поверхности делится на:

тропосферу;
стратосферу;
мезосферу;
ионосферу;
экзосферу.

Физические свойства атмосферного воздуха связаны с климатическими характеристиками географического региона.

Гигиеническая оценка атмосферного пространства учитывает следующие его физические свойства:

температуру;
влажность;
давление воздуха;
скорость воздушных масс;
электрическое состояние;
радиоактивность;
интенсивность солнечного излучения.

Химический состав воздушного пространства определяет содержание нормальных компонентов и примесей. Механические примеси показывают содержание пыли и дыма, микроорганизмы — количество бактерий и их патогенность. Количество газообразных веществ и пылевых частиц атмосферного воздуха во многом зависят от источника их поступления, а также от степени самоочищения атмосферы. Физические показатели атмосферного воздуха прямо и косвенно влияют на живые организмы.

Температура, давление и плотность воздуха

Такой показатель, как температура воздуха показывает степень нагрева воздуха в атмосфере. Эта характеристика обычно используется для описания погоды.

Колебания температуры воздуха на поверхности нашей планеты значительны — до 80°С. Причем, температура воздуха зависит не только от географического положения того пункта, в котором она измеряется, но и от времени года: зимой, как правило, она ниже, чем летом. В англоязычных странах для измерения температуры воздуха используется шкала Фаренгейта. В международной системе единиц температура Цельсия измеряется в градусах, термодинамическая температура — в Кельвинах. Чаще всего для характеристики температуры используют именно градусы Цельсия. По той простой причине, что к ним привязаны важные характеристики воды: она замерзает при температуре 0°С кипит при температуре 100°С.

Давление воздуха или атмосферное давление — это та сила, с которой атмосферный воздух давит на поверхность земли. На каждый квадратный сантиметр приходится давление воздуха равное 1,033 кг. Люди на себе его не ощущают, потому что уравновешивают его своим собственным внутренним давлением.

Для измерения давления человек часто использует специальные барометры, среди которых самым точным будет ртутный.

Также существует формула для расчета давления воздуха.

Формула атмосферного давления для высоты менее 100 км может иметь вид p h = p o e * - ? o g h / p o . Здесь ph действует как атмосферное давление на высоте, ро, следовательно, как давление на поверхности земли. Высота обозначается как h, ускорение свободного падения — как g, а ?o — плотность воздуха, e — константа 2,71828.

Давление воздушного пространства измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) или гектопаскалях (гПа).

Нормальным считают давление в 760 мм рт. ст. или 1013 гПа. Показания ниже этих значений называют пониженными, выше — повышенными.

Плотность сухого воздуха может быть вычислена с использованием уравнения Менделеева — Клапейрона для идеального газа при заданных температуре и давлении:

Здесь p — плотность воздуха, M — молярная масса, p — абсолютное давление, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура в кельвинах.

Таким образом, подстановкой получаем:

при стандартной атмосфере Международного союза теоретической и прикладной химии (температуре 0 °С, давлении 100 кПа, нулевой влажности) плотность воздуха 1,2754 кг/м?;
при 20 °C, 101,325 кПа и сухом воздухе плотность атмосферы составляет 1,2041 кг/м?.

Вес воздуха и факторы, которые на него влияют

Несмотря на то, что воздушное пространство прозрачно и не осязаемо, оно имеет вес. Так, на 1 кубический метр приходится 1,29 кг воздуха.

Факторы, влияющие на вес воздуха:

Химический состав. В крупных городах воздух содержит больше углекислого газа, аммиака, метана, чем сельский воздух.
Влажность, то есть количество водяного пара, содержащегося в атмосфере. Чем более влажный воздух, тем меньше его вес.
Температура. Это один из важных факторов. Чем ниже ее значение, тем выше плотность воздуха и, следовательно, больше его вес.
Атмосферное давление, которое напрямую отражает количество молекул воздуха в данном объеме, то есть его вес.

Чтобы понять, как сочетание этих факторов влияет на вес воздуха, приведем простой пример: масса одного кубического метра сухого воздуха при температуре 25 °C, расположенного у поверхности земли, составляет 1,205 кг. При аналогичном объеме воздуха у поверхности моря при температуре 0 °C его масса уже будет равна 1,293 кг, т.е. увеличится на 7,3%.

Примеры решения задач

Определите плотность насыщенного водяного пара в воздухе при температуре 300 кельвинов. Давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно 3,55 килопаскалей.

Ответ: по формуле p = p ? ? R ? T , плотность равна 0, 0256 кг/м?

Рассчитайте давление, которое производит на пол мальчик массой 45 кг, учитывая, что площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 300 см?.

Ответ: по формуле , получаем давление, равное 15000 Па = 15 кПа

В течение суток человек вдыхает воздух объемом 16 м?. Вычислите массу вдыхаемого воздуха.

Ответ: по формуле масса равна 20,64 кг.

Определите плотность водяного пара, находящегося под давлением 2,5 кПа и имеющего температуру 250 К.

Ответ: по формуле , плотность равна 0,022 кг/м?.

Каково давление сжатого воздуха, который находится в баллоне вместимостью 20 литров при температуре 12°С, если его масса равна 2 кг?

Ответ: по формуле , давление равно 8,2 мПа.

Найти массу воздушного пространства, заполняющего аудиторию высотой 5 метров и площадью пола 200 м?, если давление воздуха равно 1000 кПа, температура в помещении 17 градусов, а молярная масса воздуха равна 0,029 кг/моль.

Ответ: по формуле , масса воздуха равна 1,2 т.

Определите плотность воздушного пространства при температуре 307°С и давлении 98,1 кПа.

Ответ: по формуле , плотность равна 0,59 кг/м?.

На какой высоте давление воздуха составляет 60% от давления на уровне моря? Считайте, что температура воздушного пространства везде одинакова и равна 10°С.

Ответ: по формуле , на высоте 4,22 км.

Определите плотность азота при давлении 8,31 кПа и при температуре 7°С.

Ответ: по формуле , плотность азота равна 100 кг/м?.

Воздух объемом 1,45 м? находящийся при температуре 20°С и давлении в 100 кПа превратили в жидкое состояние. Какой объем займет жидкий воздух, если его плотность равна 861 кг/м??

Воздушную оболочку вокруг Земли называют атмосферой (атмос — пар, воздух и сфера — шар).
На воздух атмосферы Земли, действует сила тяжести.
Воздух, как и все тела, имеющие массу, обладает весом.

1. Как определить массу воздуха?

Можно из полого стеклянного шара с пробкой откачать насосом воздух и уравновесить его на весах гирями.
Затем открыть пробку, впустить окружающий шар воздух, снова закрыть пробку. Вновь уравновесить весы гирями.
Разность масс гирь в первом и втором случаях и будет равна массе воздуха в шаре.

2. Чему равен вес воздуха объемом 1 м 3 ?

При температуре 0 °С и нормальном атмосферном давлении масса воздуха объемом 1 м 3 равна 1,29 кг.
Вес этого воздуха:

3. Как создается атмосферное давление?

Атмосфера Земли огромна, она простирается на высоту нескольких тысяч километров.
Атмосфера, как и вода, создает весовое давление: верхние слои воздуха давят на нижние.
В результате нижние слои воздуха сжимаются, они более плотные.
Так как в газах действует закон Паскаля, воздух передает производимое на него давление по всем направлениям.
Поверхность Земли и все тела на ней испытывают атмосферное давление (давление всей толщи воздуха).

4. Как проявляет себя атмосферное давление?

а). Как работают водяные насосы?
Если взять стеклянную трубку с поршнем и опустить конец трубки в воду, то при поднятии поршня вода в трубке будет подниматься за ним.
Почему?
П ри подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство.
Давление там на поверхность воды в трубке будет равно нулю.
И вода в трубке под действием высокого атмосферного давления на воду снаружи, которое по закону Паскаля передается во все точки жидкости, будет подниматься за поршнем вверх.

б). Как сделать фонтан?
Если из цилиндрического сосуда с пробкой откачать воздух, а затем конец трубки погрузить в воду и открыть кран, то внутри сосуда образуется водяной фонтан.
Почему?
Атмосферное давление, действующее снаружи на воду, больше давления разреженного воздуха в илиндре.

в). Как действует ливер?
Ливер используют в лабораториях для взятия проб жидкостей.
Ливер опускают в жидкость.
По закону сообщающихся сосудов ( трубка и стакан) жидкость в ливере поднимается до уровня жидкости в стакане, т.к. давления на жидкость и в стакане, и в трубке одинаковы (это атмосферное давление).

Затем закрывают пальцем верхнее отверстие и вынимают. В ливере остается жидкость и не выливается.
Почему?
После закрытия пальцем трубки давление воздуха в ней значительно снизилось, ведь воздуха там мало.
С другого конца ливера жидкости не дает выливаться высокое атмосферное давление.
Когда верхнее отверстие открывают, давления воздуха сравниваются, и из ливера начинает вытекать жидкость.

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли.

Атмосфера состоит из:

1. Тропосфера – самый нижний слой.

2. Стратосфера – средний слой.

3. Мезосфера – верхний слой.

4. Ионосфера (термосфера) – слой, где атмосфера плавно переходит в космическое пространство.

Воздух, окружающий нашу Землю, представляет собой смесь газов:

углекислый газ и т. д.

Наличие атмосферы можно объяснить 2 факторами:

1) земным тяготением;

2) непрерывным и хаотичным движением молекул воздуха.

Удаляясь от Земли, молекулы слабее к ней притягиваются, поэтому на больших высотах атмосфера разряженная, то есть её плотность уменьшается.

Вес воздуха. Атмосферное давление

Атмосфера – воздушная оболочка Земли.

\(\rho\) _{воздуха} = 1,29 \(\frac>\) => в 1 м 3 1,29 кг

P = 9,8 \(\frac\) • 1,29 кг \(\approx\) 13 Н в 1 м 3 воздуха

Атмосферное давление – давление воздушной оболочки Земли.

Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли

P_атм. = \(\rho\) _рт. • g • h = 13600 \(\frac>\) • 9,8 \(\frac\) • 0,76 кг \(\approx\) 101300 Па

P_атм. = 760 мм рт. ст. = 101300 Па \(\approx\) 10 5 Па – нормальное атмосферное давление

1 мм рт. ст. = 133,3 Па

С высотой давление понижается, на каждые 12 м приходится 1 мм рт. ст.

На этом уроке мы узнаем, обладает ли воздух весом, что такое атмосферное давление, раскроем причины атмосферного давления.

Вес – это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие силы тяжести.

На воздух действует сила тяжести, следовательно, воздух обладает весом.

Вес тела, находящегося на горизонтальной опоре или вертикальном подвесе, вычисляется по формулеP = mg. Для определения веса воздуха надо знать его массу.

Перед нами находятся карандаш и стакан с водой. Как определить массу этих тел?

Известно, что для измерения массы тел служат весы.

На одну чашу весов кладем карандаш, на другую - гири, так определим массу твердого тела.

Для определения массы воды взвесим массу стакана с водой и без воды, разность между ними покажет нам массу воды.

Опытами установлено, что масса воздуха объемом 1 м3 при температуре 0оС и нормальном атмосферном давлении равна 1,29 кг. Тогда вес воздуха объемом 1 м3 равен 12,9 Н.

Атмосферный воздух обладает огромной массой, поэтому, действуя своим весом на поверхность Земли и тела, находящиеся на ней, оказывает давление, называемое атмосферным давлением.

По закону Паскаля воздух передает давление в каждую точку по всем направлениям одинаково, то есть давление атмосферы есть везде: в домах, в пещерах, в шахтах и т.д.

давление воздушной оболочки Земли на земную поверхность и тела на Земле называется атмосферным давлением.

Атмосфера простирается по высоте на тысячи километров. Нижние слои воздуха вследствие давления сжаты сильнее, чем верхние слои, то есть плотность воздуха с высотой уменьшается. Измерения показывают, что плотность воздуха на высоте 5,5 километров над Землей в 2 раза меньше, чем у поверхности, на высоте 11 км – в 4 раза меньше. Постепенно атмосфера переходит в безвоздушное пространство.

Как сохраняется атмосфера Земли? Известно, например, что вокруг Луны нет воздушной оболочки. Причина в том, что сила тяжести на Земле больше, чем на Луне, что не дает молекулам воздуха оторваться от планеты и улететь в космическое пространство. А непрерывное беспорядочное движение молекул газов, составляющих атмосферу Земли, не позволяет им всем упасть на Землю.

Получается, что одновременное действие силы притяжения Землии непрерывное беспорядочное движение молекул воздуха являются причиной существования атмосферы.

Для доказательства существования атмосферного давления поставим опыт. Нальем в стакан воду примерно до половины или чуть больше, сверху закроем листком бумаги. Плотно прижав бумагу к краям стакана, перевернем стакан с водой и осторожно уберем руку. Вода из стакана не выливается, хотя закрыта всего лишь листком бумаги. Почему?

На поверхность воды внутри стакана давит оставшийся воздух, его давление равно атмосферному. Снаружи на лист бумаги тоже давит атмосферное давление, так как согласно закону Паскаля газ производит давление по всем направлениям одинаково – вверх, вниз, в стороны. Давления на столб воды изнутри и снаружи одинаковы, поэтому вода остается в равновесии и не выливается.

Положим монетку в тарелку и нальем воду так, чтобы монета была полностью закрыта водой. Как же взять монету, не намочив пальцев, если она находится в воде? Возьмем стакан, зажженную свечку и, перевернув стакан, свечкой подогреем воздух в стакане и вместе со свечой осторожно поставим на тарелку с водой. При этом вода постепенно соберется внутрь стакана, и теперь монету спокойно можно взять, не намочив пальцев. Объяснение опыта заключается в существовании атмосферного давления. Давление воздуха в стакане при нагревании уменьшается, и под действием атмосферного давления вода устремляется внутрь стакана.

Существование атмосферного давления объясняет множество других явлений.

Например, известный нам всем медицинский шприц. Если опустить шприц в сосуд с жидкостью и поднять поршень, то жидкость поднимается вслед за поршнем.

Объяснить это явление можно так. При поднятии поршня между ним и поверхностью воды образуется безвоздушное пространство, давление в котором практически равно нулю. Поэтому атмосферное давление, действуя на поверхность жидкости в сосуде, заставляет жидкость устремляться в пространство с меньшим давлением.

На применении атмосферного давления основаны принципы действия пипетки, ливера – прибора для взятия пробы, автоматической поилки для птиц, водяных насосов и других устройств.

На воздух действует сила тяжести, следовательно, воздух обладает весом.

Воздух объемом 1 м3 при температуре 0о С и нормальном атмосферном давлении имеет массу, равную 1,29 кг, и обладает весом 12,9 Н.

Давление воздушной оболочки Земли на земную поверхность и тела на Земле называется атмосферным давлением.

Атмосфера простирается на тысячи километров. Нижние слои воздуха вследствие давления сжаты сильнее, чем верхние слои, то есть плотность воздуха с высотой уменьшается.

Причина существования атмосферы - действие на молекулы воздуха силы притяжения Земли и непрерывное беспорядочное движение молекул воздуха.

Читайте также: