Как найти объем воздуха по физике

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Рассчитать объем воздуха:

Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле: V = m · Vm / M = ν · Vm. Рассчитать объем воздуха (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле: V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p.

Расчет объема воздуха (газа)

Теория расчета объема газа

Пример: Рассчитайте объем для 1 кг воздуха

Рассчитать объем газа: азота, водорода, воздуха, гелия, озона, кислорода, углекислого газа, хлора

Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях:

Рассчитать объем воздуха (газа):

Теория:

Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле:

V = m · Vm / M = ν · Vm,

где

V – объем газа, л,

ν – количество вещества, моль,

Vm – молярный объем газа, л/моль, Vm = 22,4 л/моль,

ν = m / M,

m – масса газа, г,

М – молярная масса газа, г/моль,

M(воздух) = 28,966 г/моль,

Нормальные условия: 0 ^оС (или 273,15 К), 101,325 кПа или 1 атм.

Рассчитать объем воздуха (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле:

V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p,

где

V – объем газа, л,

ν – количество вещества, моль,

ν = m / M,

m – масса газа, г,

М – молярная масса газа, г/моль,

M(воздух) = 28,966 г/моль,

R – универсальная газовая постоянная, R ≈ 8,314 Дж/(моль⋅К),

T – термодинамическая температура, К.

P – давление, кПа.

Пример: Рассчитайте объем для 1 кг воздуха:

Рассчитайте объем для 1 кг воздуха при нормальных условиях.

V = m · Vm / M = 1 000 грамм · 22,4 л/моль / 28,966 г/моль = 773,32 литра.

Рассчитайте объем для 1 кг воздуха при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.

V = m · R · T / p · M = 1 000 грамм · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа · 28,966 г/моль) = 2 900,399 литров или 2,900399 м³.

Рассчитать объем газа: азота, водорода, воздуха, гелия, озона, кислорода, углекислого газа, хлора

Коэффициент востребованности
2 249

Воздух и его свойства

Воздух состоит из смеси различных газов. В основном там преобладает кислород и азот, чья доля около 99% от всего содержания воздуха. Остальные 1-2% приходятся на углекислый газ, водород и другие вещества, содержание которых значительно ниже.

Кислород является одним из самых главных компонентов, обеспечивающих жизнь на земле. Без него невозможно существование аэробных живых организмов, которые непосредственно дышат кислородом. Этот элемент является важным сопоставляющим воздуха и при дыхании попадает в живые организмы, позволяя им осуществлять свою работу.

Сама формула воздуха представляет собой большое количество различных примесей газов. Основой являются азот и кислород. Причем большее содержание именно у азота — 78%. Кислород же составляет 21%, а все остальное это различные примеси. Такой состав не является постоянным и может меняться в зависимости от места взятия пробы. Близость промышленных объектов или автомобильных дорог могут привести к значительным отклонениям от нормы в результате значительных выбросов вредных веществ. Также на результаты анализов может повлиять сезон, погодные условия на момент пробы или отдаленность от моря.

К свойствам можно отнести:

• Прозрачность и бесцветность. Если же вы наблюдаете наличие какого-либо оттенка или отсутствие прозрачности, то это первый сигнал о загрязнении.
• Отсутствие запаха.
• При нагревании он расширяется, а при охлаждении наоборот сжимается. Это особенно заметно при вычислении объема.
• Является плохим проводником тепла.
• Сам по себе не имеет формы и поэтому заполняет все пространство.

Но на этом функции воздуха не заканчиваются. Человек стал широко применять его в своей деятельности и сейчас он необходим в промышленности. Также для получения тепла он используется в процессе сжигания. И таких примеров очень много. Поэтому без этой важной составляющей жизнь человека невозможна. Но следует следить и за тем, чтобы качественные характеристики воздуха соответствовали нормам. Проводить измерения в помещении намного легче, нежели на улице. Также помимо формул такие измерения проводятся при помощи различных инструментов. Так атмосферное давление измеряется при помощи специального барометра. Поэтому если вы хотите провести химический анализ воздуха, который покажет содержание различных газов и соответствуют ли эти показатели норме, вы можете обратиться в нашу лабораторию. Независимая лаборатория «ЭкоТестЭкспресс» также проводит различные виды исследований, такие как измерения уровня радиации. Это позволит своевременно выявить окружающие вас проблемы и ликвидировать их до того, как они скажутся на вашем здоровье.

Формула силы сопротивления воздуха

В повседневной жизни мы совершенно не задумываемся о воздухе, которым мы дышим. Но на самом деле существует сила сопротивления воздуха, с которой человек сталкивается, ежедневно совершая какие-либо действия.

Эта величина складывается из различных факторов. К ним относятся лобовое сопротивление, завихрение воздуха, трение воздух о поверхность, внутренние сопротивления, индуцируемое сопротивление и различные дополнительные сопротивления. К основным причинам, которые вызывают сопротивление, относятся как раз трение воздуха и образование завихрений.

В каждом случае сила этого сопротивления рассчитывается индивидуально, исходя из существующих условий. К примеру для автомобиля показатель лобового аэродинамического сопротивления будет рассчитываться по формуле F = Сх*S*V2*r/2, где С — это коэффициент аэродинамического сопротивления, S – площадь передней поверхности автомобиля, V является скоростью, а r обозначает плотность воздуха. Даже тут будет множество нюансов и результаты будут зависеть даже от формы машины. На этом примере можно понять, что эта величина зависит от тела, совершающего действие и от внешних показателей, таких как плотность. Плотность воздуха больше влияет на объекты, которые находятся в воздушном пространстве.

Такая формула позволяет измерить силу, с которой различные факторы влияют на сопротивление. Это помогает, например, на производствах. Для уменьшения силы трения на изделии уменьшают шероховатости и делают более обтекаемые формы. Специалисты нашей лаборатории могут провести необходимые расчеты или же другое исследование. Исследование микроклимата также является очень важной и необходимой процедурой и мы готовы провести его с использованием самого точного оборудования. Благодаря ему вы можете узнать о качестве воздуха, его влажности, температуре, скорости движения и многих других факторах, которые влияют на работоспособность и здоровье человека.

Формула плотности по воздуху

Она представляет собой формулу, необходимую для расчета массы газа атмосферы. Этот показатель является очень важным во многих сферах деятельности человека и учитывается в таких сферах, как авиаперелеты.

Ученые рассчитали стандартную величину плотности воздуха. При температуре 15 градусов она равна 1,225 кг/м³. Плотность воздуха может быть двух типов: массовой и весовой.

Формула относительной плотности по воздуху учитывает все особенности, к примеру то, что вес воздуха не является постоянным. Он зависит как от климата, так и от географических условий, в которых проводится расчет. В различных погодных условиях плотность может значительно различаться. Так в жаркую погоду плотность будет меньше, нежели в прохладных условиях. Плотность влажного воздуха ощутимо меньше, нежели плотность сухого. При этом в отличие от относительной массовая плотность является постоянной.

Для расчетов необходимо принять во внимание скорость света, которая представлена в виде c=3*10^8 м/с или же равняется 300000 километров в секунду. Она может быть как фазовой, так и групповой.

Плотность сухого воздуха можно рассчитать по формуле Менделеева-Клапейрона : ρ= p*M/R*T.   ρ – плотность воздуха, M равно 29 г/моль, р это абсолютное давление, а Т — температура в кельвинах. Для влажного воздуха такая формула будет отличаться и выглядеть примерно как ρ = p_d/R_d*T+ p_v/R_v*T . Тут p_d это  частичное давление сухого воздуха , R_d постоянная величина, равная 287,058 Дж/кг*К , p_v выступает как давление водяного пара, а Rv постоянная, равная 461,495 Дж/кг*К.

Но не только плотность воздуха важна, но и другие показатели. К примеру, качественный воздух подразумевает под собой и состав, соответствующий различным нормам. Микробиологический анализ воздуха может вам рассказать о том, что содержится в воздухе, которым вы дышите.

Формула объема воздуха

Как же вычислить объем воздуха? Для этого тоже существуют свои методы и формулы. Для этого следует вычислить объем помещения, если вас интересуют показатели воздуха именно в нем. Это производится путем измерения длинны, высоты и ширины и перемножения всех величин. Этот способ подходит для помещений с правильной геометрической формой. Если же планировка не является симметричной, то следует это учесть при вычислениях.

Формула расчета объема воздуха V = A*В*Н, где A – длина, B – ширина, а H, собственно, высота является основной для помещений. Таким образом можно рассчитать объем, который находится внутри помещения.

Сам же воздух собой представляет смесь большого количества самых разнообразных газов. Азот составляет большую часть, равную 78,08 %. После этого идет кислород, содержание которого равно 20,945%. Все остальные газы содержатся уже в намного меньшем объеме. Но это состав воздуха в идеале. Сейчас, в результате деятельности человека, все эти показатели могут очень сильно отличаться от нормальных. Постоянные выбросы в атмосферу приводят к тому, что процентный состав воздуха может меняться и содержание примесей оказывается зачастую очень сильно завышенным. Особенно хорошо это можно наблюдать в местах различных производств, также автострады тоже могут нанести большой урон качеству состава воздуха в атмосфере Земли.

Наши специалисты могут провести для вас все необходимые вычисления и помочь там, где простая формула объема воздуха помочь не в силах. К примеру, для помещений со сложной планировкой необходимо использовать тот способ вычислений, который будет учитывать все особенности планировки. Мы не только проводим замеры и вычисления, но и выполняем целый спектр различных услуг. У нас можно заказать исследование почвы, которое способно сказать вам о составе и качестве вашего грунта.

Формула давления воздуха

Давление воздуха представляет собой атмосферное давление. Это давление атмосферного воздуха на предметы, которые располагаются на поверхности земли. Из-за того, что атмосферный воздух пребывает в постоянном движении то человек тоже может ощущать эту величину. Она также не является постоянной и зависит от погодных условий, и географического расположения. Немаловажную роль играет и высота. Давление воздуха уменьшается с высотой поэтому человек может начать себя плохо чувствовать при покорении горы. Это происходит именно потому, что атмосферное давление не соответствует оптимальной для человека норме на этой высоте.

Для измерения давления человек зачастую использует специальные барометры, среди которых самым точным будет ртутный. Есть и стандартная величина, равная 100 кПа.

Существует и формула расчета давления воздуха. К примеру формула давления воздуха для высоты меньше 100 км может представлять собой р_h=p_oe*-ρ_ogh/р_o . Здесь р_h выступает атмосферным давлением на высоте, р_o, следовательно, давлением у поверхности Земли. Высота обозначается как h, ускорение свободного падения как g и ρ_o — это плотность воздуха. e является постоянной величиной, равной 2.71828.

Все эти расчеты можно провести самостоятельно, но доверив их в руки экспертов вы можете сэкономить не только свои нервы, но и время. В нашей лаборатории работают высококвалифицированные специалисты, которые в кратчайшие сроки проведут для вас все необходимые измерения. Также вы можете заказать и другую интересующую вас услугу. Существует целый перечень различных экспертиз, которые не только могут сказать вам о качестве вашего воздуха, но и выявить скрытые опасности. А эксперты-экологи проконсультируют вас по итогам анализов.

Представьте, что вы аквалангист, и вам нужно рассчитать вместимость вашего баллона по воздуху. Или представьте, что вы надували воздушный шар до определенного размера и задаетесь вопросом, какое давление внутри него. Или предположим, что вы сравниваете время приготовления в обычной духовке и тостере. С чего начать?

Все эти вопросы связаны с объемом воздуха и соотношением между давлением, температурой и объемом воздуха. И да, они связаны! К счастью, уже разработан ряд научных законов, регулирующих эти отношения. Вам просто нужно научиться их применять. Мы называем эти законы законами о газе.

Давление и объем воздуха: закон Бойля

Закон Бойля определяет соотношение между объемом газа и его давлением. Подумайте об этом: если вы возьмете коробку, полную воздуха, а затем надавите на нее до половины ее размера, у молекул воздуха будет меньше места для перемещения, и они будут гораздо чаще сталкиваться друг с другом. Эти столкновения молекул воздуха друг с другом и со стенками контейнера создают давление воздуха.

Закон Бойля не учитывает температуру, поэтомутемпература должна быть постояннойчтобы использовать это.

​Закон Бойляутверждает, что при постоянной температуре объем определенной массы (или количества) газа изменяется обратно пропорционально давлению.

В форме уравнения это:

P_1V_1 = P_2V_2

где P₁ и V₁ – начальный объем и давление, P₂ и V₂ – новый объем и давление.

​Пример: Предположим, вы проектируете акваланг, в котором давление воздуха составляет 3000 фунтов на квадратный дюйм, а объем (или «емкость») составляет 70 кубических футов. Если вы решите сделать резервуар с более высоким давлением 3500 фунтов на квадратный дюйм, каков будет объем резервуара, если вы заполните его тем же количеством воздуха и сохраните ту же температуру?

Подставьте указанные значения в закон Бойля:

3000 text {psi} times 70 text {ft} ^ 3 = 3500 text {psi} times V_2

Упростите, затем выделите переменную на одной стороне уравнения и решите относительно V₂:

V_2 = frac {3000 text {psi} times 70 text {ft} ^ 3} {3500 text {psi}} = 60 text {ft} ^ 3

Итак, вторая версия вашего акваланга будет иметь объем 60 кубических футов.

Температура и объем воздуха: закон Чарльза

А как насчет взаимосвязи между объемом и температурой? Более высокие температуры заставляют молекулы ускоряться, все сильнее и сильнее сталкиваясь с стенками контейнера и выталкивая его наружу. Чарльз Ло дает математику для этой ситуации.

​Закон Чарльзаутверждает, что при постоянном давлении объем данной массы (количества) газа прямо пропорционален его (абсолютной) температуре.

Или же:

frac {V_1} {T_1} = frac {V_2} {T_2}

Согласно закону Чарльза давление должно поддерживаться постоянным, а температура должна измеряться в градусах Кельвина.

Давление, температура и объем: закон комбинированного газа

А что, если у вас есть давление, температура и объем в одной задаче? Для этого тоже есть правило. ВЗакон о комбинированном газеберет информацию из закона Бойля и закона Чарльза и объединяет их вместе, чтобы определить еще один аспект взаимосвязи между давлением, температурой и объемом.

ВЗакон о комбинированном газеутверждает, что объем данного количества газа пропорционален отношению его температуры Кельвина и его давления. Звучит сложно, но взгляните на уравнение:

frac {P_1V_1} {T_1} = frac {P_2V_2} {T_2}

Опять же, температуру следует измерять в Кельвинах.

Закон идеального газа

Последнее уравнение, связывающее эти свойства газа, – этоЗакон идеального газа. Закон задается следующим уравнением:

PV = nRT

где P = давление, V = объем, n = количество молей, R –универсальная газовая постоянная, что равно 0,0821 л-атм / моль-К, а T – температура в Кельвинах. Чтобы получить все единицы измерения правильно, вам нужно преобразовать вЕдиницы СИ, стандартные единицы измерения в научном сообществе. Для объема это литры; по давлению, атм; а для температуры – Кельвин (n – количество молей, уже в единицах СИ).

Этот закон называется законом «идеального газа», потому что он предполагает, что расчеты имеют дело с газами, которые подчиняются правилам. В экстремальных условиях, например, очень жарко или холодно, некоторые газы могут действовать иначе, чем идеальный газ. Закон предполагает, но в целом можно с уверенностью предположить, что ваши расчеты с использованием закона будут верный.

Теперь вы знаете несколько способов рассчитать объем воздуха в различных обстоятельствах.