हवा का वजन कितना होता है? घन वजन, लीटर हवा

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 17:47

कई लोग इस तथ्य से आश्चर्यचकित हो सकते हैं कि हवा का एक निश्चित गैर-शून्य भार होता है। इस वजन का सटीक मूल्य निर्धारित करना इतना आसान नहीं है, क्योंकि यह रासायनिक संरचना, आर्द्रता, तापमान और दबाव जैसे कारकों से काफी प्रभावित होता है। आइए इस सवाल पर करीब से नज़र डालें कि हवा का वजन कितना होता है।

हवा क्या है

हवा का वजन कितना होता है, इस सवाल का जवाब देने से पहले यह समझना जरूरी है कि यह पदार्थ क्या है। वायु एक गैसीय खोल है जो हमारे ग्रह के चारों ओर मौजूद है, और जो विभिन्न गैसों का एक सजातीय मिश्रण है। वायु में निम्नलिखित गैसें होती हैं:

• नाइट्रोजन (78.08%);
• ऑक्सीजन (20.94%);
• आर्गन (0.93%);
• जल वाष्प (0.40%);
• कार्बन डाइऑक्साइड (0.035%)।

उपरोक्त गैसों के अलावा, हवा में नियॉन (0.0018%), हीलियम (0.0005%), मीथेन (0.00017%), क्रिप्टन (0.00014%), हाइड्रोजन (0.00005%) की न्यूनतम मात्रा भी होती है। अमोनिया (0.0003%)।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है किआप इन घटकों को अलग कर सकते हैं यदि आप हवा को संघनित करते हैं, अर्थात दबाव बढ़ाकर और तापमान कम करके इसे तरल अवस्था में बदल देते हैं। चूंकि हवा के प्रत्येक घटक का अपना संक्षेपण तापमान होता है, इस तरह हवा से सभी घटकों को अलग करना संभव होता है, जिसका प्रयोग अभ्यास में किया जाता है।

हवा का भार और इसे प्रभावित करने वाले कारक

आपको वास्तव में इस सवाल का जवाब देने से क्या रोकता है कि एक घन मीटर हवा का वजन कितना होता है? बेशक, ऐसे कई कारक हैं जो इस वज़न को बहुत अधिक प्रभावित कर सकते हैं।

सबसे पहले, यह रासायनिक संरचना है। ऊपर स्वच्छ हवा की संरचना के आंकड़े हैं, हालांकि, वर्तमान में यह हवा ग्रह पर कई जगहों पर अत्यधिक प्रदूषित है, इसकी संरचना अलग होगी। इस प्रकार, बड़े शहरों के पास, ग्रामीण क्षेत्रों में हवा की तुलना में हवा में कार्बन डाइऑक्साइड, अमोनिया, मीथेन अधिक होता है।

दूसरा आर्द्रता यानी वातावरण में निहित जलवाष्प की मात्रा। हवा जितनी अधिक नम होती है, उसका वजन उतना ही कम होता है, अन्य चीजें समान होती हैं।

तीसरा, तापमान। यह महत्वपूर्ण कारकों में से एक है, इसका मूल्य जितना कम होगा, वायु घनत्व उतना ही अधिक होगा, और तदनुसार, इसका वजन अधिक होगा।

चौथा, वायुमंडलीय दबाव, जो सीधे एक निश्चित आयतन में वायु के अणुओं की संख्या को दर्शाता है, अर्थात इसका भार।

यह समझने के लिए कि इन कारकों का संयोजन हवा के वजन को कैसे प्रभावित करता है, आइए एक सरल उदाहरण लेते हैं: पृथ्वी की सतह के पास स्थित 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक मीटर शुष्क घन हवा का द्रव्यमान,1.205 किग्रा है, लेकिन यदि हम 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर समुद्र की सतह के पास हवा की समान मात्रा पर विचार करें, तो इसका द्रव्यमान पहले से ही 1.293 किग्रा के बराबर होगा, अर्थात यह 7.3% बढ़ जाएगा।

ऊंचाई के साथ वायु घनत्व में परिवर्तन

ऊंचाई बढ़ने पर वायुदाब क्रमशः घटता जाता है, उसका घनत्व और भार घटता जाता है। पृथ्वी पर देखे जाने वाले दबावों पर वायुमंडलीय हवा को पहले सन्निकटन के रूप में एक आदर्श गैस माना जा सकता है। इसका मतलब यह है कि हवा का दबाव और घनत्व एक आदर्श गैस की स्थिति के समीकरण के माध्यम से गणितीय रूप से एक दूसरे से संबंधित हैं: पी=आरटी / एम, जहां पी दबाव है, ρ घनत्व है, टी केल्विन में तापमान है, M वायु का मोलर द्रव्यमान है, R सार्वत्रिक गैस नियतांक है।

उपरोक्त सूत्र से, आप ऊंचाई पर वायु घनत्व की निर्भरता के लिए सूत्र प्राप्त कर सकते हैं, यह देखते हुए कि दबाव कानून के अनुसार बदलता है P=P₀+ρ जीएच, जहां पी ₀ - पृथ्वी की सतह पर दबाव, जी - मुक्त गिरावट त्वरण, एच - ऊंचाई। पिछले व्यंजक में दबाव के लिए इस सूत्र को प्रतिस्थापित करने और घनत्व को व्यक्त करने पर, हम प्राप्त करते हैं: (h)=P_{0M/(RT(h)+g(h)एमएच)। इस व्यंजक का प्रयोग करके आप किसी भी ऊँचाई पर वायु का घनत्व ज्ञात कर सकते हैं। तदनुसार, वायु का भार (अधिक सही ढंग से, द्रव्यमान) सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है m(h)=(h)V, जहां V दिया गया आयतन है।}

ऊंचाई पर घनत्व की निर्भरता के व्यंजक में, कोई यह देख सकता है कि तापमान और मुक्त गिरावट का त्वरण भी ऊंचाई पर निर्भर करता है। यदि हम 1-2 किमी से अधिक की ऊँचाई के बारे में बात कर रहे हैं तो अंतिम निर्भरता की उपेक्षा की जा सकती है। तापमान के संबंध में, यहऊंचाई निर्भरता को निम्नलिखित अनुभवजन्य अभिव्यक्ति द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया गया है: टी (एच)=टी ₀-0, 65एच, जहां टी_{0 है जमीन की सतह के पास हवा का तापमान।}

प्रत्येक ऊंचाई के लिए घनत्व की लगातार गणना नहीं करने के लिए, नीचे ऊंचाई पर मुख्य वायु विशेषताओं की निर्भरता (10 किमी तक) की एक तालिका है।

कौन सी हवा सबसे भारी है

हवा का भार कितना होता है, इस प्रश्न का उत्तर निर्धारित करने वाले मुख्य कारकों पर विचार करने के बाद, आप समझ सकते हैं कि कौन सी हवा सबसे भारी होगी। संक्षेप में, ठंडी हवा का वजन हमेशा गर्म हवा से अधिक होता है, क्योंकि बाद वाली हवा का घनत्व कम होता है, और शुष्क हवा का वजन नम हवा से अधिक होता है। अंतिम कथन को समझना आसान है, क्योंकि हवा का दाढ़ द्रव्यमान 29 g/mol है, और पानी के अणु का दाढ़ द्रव्यमान 18 g/mol, यानी 1.6 गुना कम है।

दी गई परिस्थितियों में हवा के भार का निर्धारण

अब एक विशिष्ट समस्या का समाधान करते हैं। आइए इस सवाल का जवाब दें कि 288 K के तापमान पर 150 लीटर की मात्रा में हवा का वजन कितना होता है। विचार करें कि 1 लीटर घन मीटर का एक हजारवां हिस्सा है, यानी 1 लीटर=0.001 m3. 288 K के तापमान के लिए, यह 15 ° C के अनुरूप है, अर्थात यह हमारे ग्रह के कई क्षेत्रों के लिए विशिष्ट है। अगला कदम हवा के घनत्व को निर्धारित करना है। ऐसा करने के दो तरीके हैं:

1. समुद्र तल से 0 मीटर की ऊंचाई के लिए उपरोक्त सूत्र का उपयोग करके गणना करें। इस मामले में, मान ρ=1.227 किग्रा/मी प्राप्त होता है3
2. उपरोक्त तालिका को देखें, जो T₀=288.15 K पर आधारित है। तालिका में=1.225 kg/m ^{3 का मान है।.}

इस प्रकार, हमें दो संख्याएँ मिलीं जो एक दूसरे के साथ अच्छी तरह से मेल खाती हैं। थोड़ा सा अंतर तापमान निर्धारित करने में 0.15 K की त्रुटि के कारण है, और इस तथ्य के कारण भी है कि हवा अभी भी एक आदर्श नहीं है, बल्कि एक वास्तविक गैस है। इसलिए, आगे की गणना के लिए, हम दो प्राप्त मूल्यों का औसत लेते हैं, अर्थात ρ=1, 226 किग्रा/एम3।

अब, द्रव्यमान, घनत्व और आयतन के बीच संबंध के लिए सूत्र का उपयोग करते हुए, हम प्राप्त करते हैं: m=V=1.226 kg/m³0.150 m3^{=0.1839 किग्रा या 183.9 ग्राम।}

आप यह भी जवाब दे सकते हैं कि दी गई परिस्थितियों में एक लीटर हवा का वजन कितना होता है: m=1.226 kg/m³0.001 m^{3=0.001226 किग्रा या लगभग 1.2 ग्राम।}

क्यों हमें नहीं लगता कि हवा हम पर दबाव बना रही है

हवा के 1 m3 का भार कितना होता है? 1 किलोग्राम से थोड़ा अधिक। हमारे ग्रह की पूरी वायुमंडलीय तालिका 200 किलो वजन वाले व्यक्ति पर दबाव डालती है! यह हवा का काफी बड़ा द्रव्यमान है जो किसी व्यक्ति को बहुत परेशानी का कारण बन सकता है। हम इसे महसूस क्यों नहीं करते? यह दो कारणों से होता है: पहला, व्यक्ति के अंदर आंतरिक दबाव भी होता है, जो बाहरी वायुमंडलीय दबाव का प्रतिकार करता है, और दूसरा, हवा, एक गैस होने के कारण, सभी दिशाओं में समान रूप से दबाव डालती है, अर्थात सभी दिशाओं में दबाव प्रत्येक को संतुलित करता है। अन्य।