Как найти вес воздуха
В обыденной жизни значения слов «масса» и «вес» совпадают – например, говорится, что предмет весит 10 килограммов. Однако в науке эти понятия различны. Масса тела – это физическая величина, характеризующая свойства тела, прямо пропорциональная объёму и плотности. Единица измерения – килограмм. Её величина неизменна и на Земле, и в невесомости. Вес тела прямо пропорционален массе тела и ускорению. Воздух, как и любое другое вещество, имеет вес.
Вам понадобится
- – объём воздуха;
- – плотность воздуха;
- – барометр-анероид;
- – термометр;
- – манометр.
Инструкция
Существует понятие Международной стандартной атмосферы. За нулевую точку отсчета принят воздух, имеющий барометрическое давление 760 мм рт. ст., температуру +15 гр. С, плотность 1,225 кг/м3.Масса тела вычисляется по формуле: m=Vρ,где V – объём вещества, м3;ρ – плотность вещества, кг/м3.Плотность воздуха примите 1,225 кг/м3. Зная объем воздуха, найдите его массу.
Вес тела описывается формулой: G=mc,где G – вес тела, измеряется в Ньютонах;m – масса тела, кг; с – ускорение, м/с2.Если в условии воздух не двигается и находится в земных условиях, ускорение равно ускорению свободного падения: G=mg. Подставьте в формулу значение массы воздуха и найдите его вес.
Если температура и плотность воздуха отличается от принятых за стандарт, массу заданного объема сухого воздуха рассчитайте из уравнения состояния идеального газа Менделеева- Клайперона, где M – молярная масса газа (для воздуха равна 29*10-3 кг/моль);R – универсальная газовая постоянная. R=8.314472 м2кг с-2 К-1 Моль-1 ;T – температура газа, К;p – абсолютное давление, Па.
Для расчета требуется знать давление и температуру воздуха. Давление измерьте с помощью барометра-анероида, температуру – термометром. Переведите температуру из градусов Цельсия в Кельвины, прибавив к значению температуры 273. Давление переведите из мм рт. ст. в паскали, 1 мм рт.ст.=133,3 Па. Если воздух заключен в сосуд и находится под давлением, избыточное давление измерьте манометром. Сложите величины избыточного и атмосферного давлений, и вы получите значение абсолютного давления: p=pатм+pизб.
Подставив найденные величины в уравнение Менделеева-Клайперона, решите его и найдите массу воздуха для заданного объёма воздуха.Зная массу, рассчитайте вес воздуха по формуле из шага 2.
Обратите внимание
Формула Менделеева-Клайперона действительна только для сухого воздуха.
Источники:
- как найти объём воздуха
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Конспект по физике для 7 класса «Вес воздуха. Атмосферное давление». ВЫ УЗНАЕТЕ: Как определить плотность и вес воздуха. Что такое атмосферное давление. Что такое атмосфера Земли. Каков состав и строение атмосферы. ВСПОМНИТЕ:
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Вес воздуха. Атмосферное давление
Воздушная оболочка, окружающая Землю, называется атмосферой (от греч. atmos пар и spharia – шар). Атмосфера –это смесь различных газов, т. е. она состоит из молекул, которые обладают массой. На каждую из них действует сила тяжести, следовательно, атмосфера имеет вес. поэтому она оказывает давление на поверхность Земли и на все тела на Земле. Это давление называют атмосферным давлением.
Молекулы газов, составляющих атмосферу, находятся в непрерывном и беспорядочном движении. При этом на них действует сила тяжести. Именно эти две причины не позволяют молекулам воздуха ни упасть на поверхность Земли, ни улететь в межпланетное пространство.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ВОЗДУХА
Для определения веса воздуха необходимо знать его массу. Рассмотрим опыт, который, во–первых, наглядно продемонстрирует, что воздух обладает массой, во–вторых, поможет её определить.
Для проведения данного опыта необходимы чувствительные весы и колба, из которой при помощи насоса выкачан воздух.
Проведём два взвешивания. При первом определяется вес колбы без воздуха. Второе взвешивание проводится после того, как в колбу впускается воздух. Оказывается, что колба с воздухом весит больше.
Приведённое в таблицах физических величин значение массы воздуха объёмом 1 м3 при температуре 0°С равно 1,29 кг. Это значение получено путем тщательных измерений. Вычислим вес этого воздуха:
Р = mg = 9,8 Н/кг * 1,29 кг ≈ 13 Н.
Зная массу заданного объёма воздуха, можно вычислить и плотность воздуха.
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Как показали наблюдения из космоса, атмосфера простирается на высоту более чем 1500 км от поверхности Земли. Масса всей атмосферы составляет около 5*1018 кг, а это одна миллионная часть массы Земли. Постепенно атмосфера переходит в безвоздушное пространство, но чёткой границы атмосферы не существует.
Под действием силы тяжести верхние слои воздуха атмосферы оказывают давление на её нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, согласно закону Паскаля передаст производимое на него давление вышележащих слоёв по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха. Значит, чем ближе к поверхности Земли, тем больше атмосферное давление. Из–за быстрого убывания плотности атмосферы почти вся её масса содержится в нижних слоях — тропосфере и стратосфере.
С увеличением высоты изменяется не только атмосферное давление, но и плотность воздуха. По результатам измерений на высоте около 5,5 км плотность воздуха уже в 2 раза меньше, чем у поверхности Земли.
ПОЧЕМУ МЫ НЕ ОЩУЩАЕМ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ?
Для ответа на этот вопрос рассмотрим опыт. Возьмем стеклянную банку и затянем её горлышко тонкой резиновой плёнкой. На плёнку снаружи действует сила, обусловленная атмосферным давлением воздуха, однако плёнка совершенно не прогибается. Дело в том, что давление воздуха внутри банки равно атмосферному, поэтому на внутреннюю поверхность плёнки действует такая же сила, что и на наружную. Силы уравновешены, и плёнка остаётся неизогнутой, как если бы на неё не действовали никакие силы.
Если откачать часть воздуха из банки, уменьшив этим его давление, то плёнка прогибается внутрь банки. Если, наоборот, накачать в банку воздух, то плёнка выгибается наружу. Плёнка прогибается настолько, что возникшие в ней упругие силы вместе с силой давления воздуха в банке уравновешивают силу давления внешнего воздуха.
Ткани, кровеносные сосуды и стенки других полостей тела подвергаются наружному давлению атмосферы, но кровь и другие жидкости и газы, заполняющие эти полости, сжаты до такого же давления. Поэтому большинство тканей в нашем организме, испытывая одинаковое давление изнутри и снаружи, не деформируются и атмосферное давление не ощущается.
ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Существование атмосферного давления является причиной многих явлений, которые мы встречаем в жизни.
Рассмотрим такой пример. В сосуд с водой опустим стеклянную трубку с поршнем. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода. Почему это происходит? При подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.
В результате действия атмосферного давления вода поднимается по соломинке, когда мы с сё помощью пьем воду.
Если стеклянную трубку опустить в воду, а потом её верхний конец закрыть пальцем, то при вытаскивании трубки из воды в ней остается столбик воды. Почему это происходит? При опускании конца трубки в воду часть её заполняется водой по принципу сообщающихся сосудов. Когда мы закрываем открытый конец трубки пальцем и вытаскиваем её из воды, часть воды выливается из трубки. При этом давление воздуха в трубке становится чуть меньше атмосферного (на значение гидростатического давления оставшегося столбика воды). Снизу же на столбик воды действует давление воздуха, равное атмосферному. Именно поэтому вода из трубки не вытекает.
Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Вес воздуха. Атмосферное давление»: Как определить плотность и вес воздуха. Что такое атмосферное давление. Что такое атмосфера Земли. Каков состав и строение атмосферы.
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).
Пройти онлайн-тест «»
Содержание:
- § 1 Вес воздуха
- § 2 Атмосферное давление
- § 3 Причина появления атмосферного давления
- § 4 Доказательства существования атмосферного давления
- § 5 Краткие итоги урока
§ 1 Вес воздуха
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.
Можно применить этот же способ для определения массы воздуха. Воспользуемся прибором, называемым «шар для взвешивания воздуха» (рис. а). Он представляет собой толстостенный стеклянный шар с пробкой и трубкой с зажимом. Сначала нужно измерить массу этого шара вместе с воздухом, затем выкачать воздух через трубку при помощи насоса (рис. б), закрыть зажимом и снова взвесить. Масса шара при этом окажется значительно меньше (рис. в).
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.
§ 2 Атмосферное давление
Воздух окружает всю Землю в виде шарообразного слоя, поэтому воздушную оболочку Земли называют атмосферой (из греческого языка «атмос» – пар, воздух, «сфера» – шар).
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.
Итак,
давление воздушной оболочки Земли на земную поверхность и тела на Земле называется атмосферным давлением.
§ 3 Причина появления атмосферного давления
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.
§ 4 Доказательства существования атмосферного давления
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.
Поставим еще один опыт, который можно назвать так: «Достань монету, не намочив пальцев».
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.
§ 5 Краткие итоги урока
ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ:
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.
Список использованной литературы:
- Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 7 класс. – 3-е изд. – М.: ВАКО, 2009. – 368 с.
- Волков В.А. Тесты по физике: 7-9 классы. – М.: ВАКО, 2009. – 224 с. – (Мастерская учителя физики).
- Кирик Л.А. Физика -7. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. М.: Илекса, 2008. – 192 с.
- Контрольно-измерительные материалы. Физика: 7 класс / Сост. Зорин Н.И. – М.: ВАКО, 2012. – 80 с.
- Марон А.Е., Марон Е.А. Физика. 7 Дидактические материалы. – М.: Дрофа, 2010. – 128 с.
- Перышкин А.В. Физика. 7 класс – М.: Дрофа, 2011.
- Тихомирова С.А. Физика в пословицах и поговорках, стихах и прозе, сказках и анекдотах. Пособие для учителя. – М.: Новая школа, 2002. – 144 с.
- Я иду на урок физики: 7 класс. Часть III: Книга для учителя. – М.: Издательство «Первое сентября», 2002. – 272 с.
Использованные изображения:
