Bir çox insan havanın müəyyən bir sıfırdan fərqli çəkiyə malik olması ilə təəccüblənə bilər. Bu çəkinin dəqiq dəyərini müəyyən etmək o qədər də asan deyil, çünki ona kimyəvi tərkib, rütubət, temperatur və təzyiq kimi amillər güclü təsir göstərir. Gəlin havanın nə qədər çəkisi sualına daha yaxından nəzər salaq.
Hava nədir
Havanın nə qədər çəkisi sualına cavab verməzdən əvvəl bu maddənin nə olduğunu anlamaq lazımdır. Hava planetimizin ətrafında mövcud olan və müxtəlif qazların homojen qarışığı olan qazlı bir qabıqdır. Hava aşağıdakı qazları ehtiva edir:
- azot (78,08%);
- oksigen (20,94%);
- arqon (0,93%);
- su buxarı (0,40%);
- karbon dioksid (0,035%).
Yuxarıda sadalanan qazlara əlavə olaraq havada minimal miqdarda neon (0,0018%), helium (0,0005%), metan (0,00017%), kripton (0,00014%), hidrogen (0,00005%), ammonyak (0,0003%).
Qeyd etmək maraqlıdırBu komponentləri ayıra bilərsiniz, əgər siz havanı kondensasiya edirsinizsə, yəni təzyiqi artırmaq və temperaturu az altmaqla onu maye vəziyyətə gətirirsiniz. Havanın hər bir komponentinin öz kondensasiya temperaturu olduğundan, bu yolla praktikada istifadə olunan bütün komponentləri havadan təcrid etmək mümkündür.
Havanın çəkisi və ona təsir edən amillər
Bir kubmetr havanın çəkisi nə qədərdir sualına dəqiq cavab verməyə sizə nə mane olur? Əlbəttə ki, bu çəkiyə böyük təsir göstərə biləcək bir sıra amillər.
Birincisi, kimyəvi tərkibidir. Yuxarıda təmiz havanın tərkibinə dair məlumatlar var, lakin hazırda bu hava planetin bir çox yerində çox çirklidir, müvafiq olaraq onun tərkibi fərqli olacaqdır. Beləliklə, iri şəhərlərin yaxınlığında havada kənd yerlərindəkindən daha çox karbon qazı, ammonyak və metan var.
İkincisi, rütubət, yəni atmosferdə olan su buxarının miqdarı. Hava nə qədər çox rütubətli olsa, çəkisi də o qədər az olar, digər şeylər bərabərdir.
Üçüncü, temperatur. Bu, vacib amillərdən biridir, onun dəyəri nə qədər aşağı olarsa, hava sıxlığı bir o qədər yüksək olar və müvafiq olaraq çəkisi də bir o qədər çox olar.
Dördüncüsü, müəyyən həcmdə hava molekullarının sayını, yəni çəkisini birbaşa əks etdirən atmosfer təzyiqi.
Bu amillərin birləşməsinin havanın çəkisinə necə təsir etdiyini başa düşmək üçün sadə bir misal götürək: yer səthinə yaxın yerləşən 25°C temperaturda bir metr quru kub havanın kütləsi,1,205 kq-dır, lakin 0 ° C temperaturda dəniz səthinə yaxın havanın oxşar həcmini nəzərə alsaq, onda onun kütləsi artıq 1,293 kq-a bərabər olacaq, yəni 7,3% artacaq.
Hündürlüklə hava sıxlığında dəyişiklik
Hündürlük artdıqca hava təzyiqi azalır, müvafiq olaraq onun sıxlığı və çəkisi azalır. Yerdə müşahidə olunan təzyiqlərdə atmosfer havası birinci təxmin olaraq ideal qaz hesab edilə bilər. Bu o deməkdir ki, havanın təzyiqi və sıxlığı ideal qazın vəziyyət tənliyi vasitəsilə riyazi olaraq bir-biri ilə bağlıdır: P=ρRT/M, burada P təzyiq, ρ sıxlıq, T kelvində temperatur, M havanın molyar kütləsidir, R universal qaz sabitidir.
Yuxarıdakı düsturdan təzyiqin P=P0+ρ qanununa uyğun olaraq dəyişməsini nəzərə alaraq hava sıxlığının hündürlükdən asılılığının düsturunu əldə edə bilərsiniz. gh, burada P 0 - yer səthində təzyiq, g - sərbəst düşmə sürəti, h - hündürlük. Təzyiq üçün bu düsturu əvvəlki ifadədə əvəz edərək və sıxlığı ifadə edərək əldə edirik: ρ(h)=P0M/(RT(h)+g(h) M h). Bu ifadədən istifadə edərək istənilən hündürlükdə havanın sıxlığını təyin edə bilərsiniz. Müvafiq olaraq, havanın çəkisi (daha doğrusu, kütləsi) m(h)=ρ(h)V düsturu ilə müəyyən edilir, burada V verilmiş həcmdir.
Sıxlığın hündürlükdən asılılığı ifadəsində sərbəst düşmənin temperaturu və sürətlənməsinin də hündürlükdən asılı olduğunu görmək olar. 1-2 km-dən çox olmayan yüksəkliklərdən danışırıqsa, sonuncu asılılığa laqeyd yanaşmaq olar. Temperatura gəlincə, ohündürlükdən asılılıq aşağıdakı empirik ifadə ilə yaxşı təsvir edilmişdir: T(h)=T0-0, 65h, burada T0 yer səthinə yaxın hava temperaturu.
Hər hündürlük üçün sıxlığı daim hesablamamaq üçün aşağıda əsas hava xüsusiyyətlərinin hündürlükdən (10 km-ə qədər) asılılığının cədvəli verilmişdir.
Hansı hava ən ağırdır
Havanın nə qədər çəkisi sualının cavabını müəyyən edən əsas amilləri nəzərdən keçirərək, hansı havanın ən ağır olacağını başa düşə bilərsiniz. Bir sözlə, soyuq hava həmişə isti havadan daha ağırdır, çünki sonuncunun sıxlığı daha aşağıdır və quru hava nəmli havadan daha ağırdır. Son ifadəni başa düşmək asandır, çünki havanın molyar kütləsi 29 q/mol, su molekulunun molyar kütləsi isə 18 q/mol, yəni 1,6 dəfə azdır.
Verilmiş şəraitdə havanın çəkisinin təyini
İndi konkret problemi həll edək. Gəlin 288 K temperaturda 150 litr həcm tutan havanın nə qədər çəkisi sualına cavab verək. Nəzərə alın ki, 1 litr kubmetrin mində bir hissəsidir, yəni 1 litr=0,001 m3. 288 K temperatura gəlincə, bu, 15 ° C-yə uyğundur, yəni planetimizin bir çox bölgələri üçün xarakterikdir. Növbəti addım havanın sıxlığını müəyyən etməkdir. Bunu etməyin iki yolu var:
- Dəniz səviyyəsindən 0 metr hündürlük üçün yuxarıdakı düsturdan istifadə edərək hesablayın. Bu halda ρ=1,227 kq/m dəyəri alınır3
- T0=288,15 K-ə əsaslanan yuxarıdakı cədvələ baxın. Cədvəldə ρ=1,225 kq/m 3 dəyəri var.
Beləliklə, bir-biri ilə yaxşı uyğunlaşan iki nömrə əldə etdik. Yüngül fərq, temperaturun təyin edilməsində 0,15 K-lik bir səhv, həmçinin havanın hələ də ideal deyil, real qaz olması ilə əlaqədardır. Buna görə də, sonrakı hesablamalar üçün əldə edilən iki dəyərin ortasını götürürük, yəni ρ=1, 226 kq/m3.
İndi kütlə, sıxlıq və həcm arasındakı əlaqə düsturundan istifadə edərək əldə edirik: m=ρV=1,226 kq/m30,150 m3=0,1839 kq və ya 183,9 qram.
Verilmiş şərtlərdə bir litr havanın nə qədər çəkisi olduğunu da cavablandıra bilərsiniz: m=1,226 kq/m30,001 m3=0,001226 kq və ya təxminən 1,2 qram.
Niyə havanın üzərimizə təzyiq etdiyini hiss etmirik
1 m3 havanın çəkisi nə qədərdir? 1 kiloqramdan bir qədər çox. Planetimizin bütün atmosfer cədvəli 200 kq ağırlığında bir insana təzyiq göstərir! Bu, bir insana çox problem yarada biləcək kifayət qədər böyük bir hava kütləsidir. Niyə biz bunu hiss etmirik? Bunun iki səbəbi var: birincisi, insanın öz daxilində də xarici atmosfer təzyiqinə qarşı olan daxili təzyiq var, ikincisi, hava qaz olmaqla bütün istiqamətlərə bərabər təzyiq göstərir, yəni bütün istiqamətlərdə təzyiqlər hər birini tarazlaşdırır. digər.
