Combien de kilogrammes d'air y a-t-il dans 1 m3. Qu'est-ce que la densité de l'air et à quoi correspond-elle dans des conditions normales ? Poids de l'air et facteurs qui l'affectent

Le principal propriétés physiques air : densité de l'air, sa viscosité dynamique et cinématique, sa capacité thermique spécifique, sa conductivité thermique, sa diffusivité thermique, son nombre de Prandtl et son entropie. Les propriétés de l'air sont données dans des tableaux en fonction de la température à pression atmosphérique normale.

Densité de l'air en fonction de la température

Un tableau détaillé des valeurs de densité de l'air sec à différentes températures et pression atmosphérique normale est présenté. Quelle est la densité de l'air ? La densité de l'air peut être déterminée analytiquement en divisant sa masse par le volume qu'il occupe. dans des conditions données (pression, température et humidité). Vous pouvez également calculer sa densité à l’aide de la formule de l’équation d’état des gaz parfaits. Pour ce faire, vous devez savoir pression absolue et la température de l'air, ainsi que sa constante de gaz et son volume molaire. Cette équation permet de calculer la densité sèche de l'air.

Sur la pratique, pour savoir quelle est la densité de l'air à différentes températures, il est pratique d'utiliser des tableaux prêts à l'emploi. Par exemple, le tableau donné des valeurs de densité air atmosphérique en fonction de sa température. La densité de l'air dans le tableau est exprimée en kilogrammes par mètre cube et est donnée dans la plage de température de moins 50 à 1 200 degrés Celsius à une pression atmosphérique normale (101 325 Pa).

A 25°C, l'air a une densité de 1,185 kg/m3. Lorsqu'il est chauffé, la densité de l'air diminue - l'air se dilate (son volume spécifique augmente). Lorsque la température augmente, par exemple jusqu'à 1 200°C, une très faible densité de l'air est atteinte, égale à 0,239 kg/m 3, soit 5 fois inférieure à sa valeur à température ambiante. D'une manière générale, la réduction lors du chauffage permet un processus tel que la convection naturelle et est utilisée par exemple dans l'aéronautique.

Si nous comparons la densité de l'air par rapport à , alors l'air est trois ordres de grandeur plus léger : à une température de 4°C, la densité de l'eau est de 1 000 kg/m3 et la densité de l'air est de 1,27 kg/m3. Il faut également noter la densité de l'air à conditions normales. Les conditions normales pour les gaz sont celles dans lesquelles leur température est de 0°C et leur pression est égale à la pression atmosphérique normale. Ainsi, d'après le tableau, la densité de l'air dans des conditions normales (aux Pays-Bas) est de 1,293 kg/m 3.

Viscosité dynamique et cinématique de l'air à différentes températures

Lors de la réalisation de calculs thermiques, il est nécessaire de connaître la valeur de la viscosité de l'air (coefficient de viscosité) à différentes températures. Cette valeur est nécessaire pour calculer les nombres de Reynolds, Grashof et Rayleigh, dont les valeurs déterminent le régime d'écoulement de ce gaz. Le tableau montre les valeurs des coefficients dynamiques μ et cinématique ν viscosité de l'air dans la plage de température de -50 à 1200°C à pression atmosphérique.

Le coefficient de viscosité de l'air augmente considérablement avec l'augmentation de la température. Par exemple, la viscosité cinématique de l'air est égale à 15,06 10 -6 m 2 /s à une température de 20°C, et avec une augmentation de la température jusqu'à 1200°C, la viscosité de l'air devient égale à 233,7 10 -6 m 2 /s, c'est-à-dire qu'il augmente 15,5 fois ! La viscosité dynamique de l'air à une température de 20°C est de 18,1·10 -6 Pa·s.

Lorsque l'air est chauffé, les valeurs de viscosité cinématique et dynamique augmentent. Ces deux grandeurs sont liées entre elles par la densité de l'air dont la valeur diminue lorsque ce gaz est chauffé. Une augmentation de la viscosité cinématique et dynamique de l'air (ainsi que d'autres gaz) lorsqu'il est chauffé est associée à des vibrations plus intenses des molécules d'air qui les entourent état d'équilibre(selon MKT).

Remarque : Soyez prudent ! La viscosité de l'air est donnée à la puissance 10 6 .

Capacité thermique spécifique de l'air à des températures de -50 à 1 200 °C

Un tableau de la capacité thermique spécifique de l'air à différentes températures est présenté. La capacité thermique indiquée dans le tableau est donnée à pression constante (capacité thermique isobare de l'air) dans la plage de température de moins 50 à 1 200°C pour de l'air sec. Quelle est la capacité thermique spécifique de l’air ? La capacité thermique spécifique détermine la quantité de chaleur qui doit être fournie à un kilogramme d'air à pression constante pour augmenter sa température de 1 degré. Par exemple, à 20°C, pour chauffer 1 kg de ce gaz de 1°C dans un procédé isobare, il faut 1005 J de chaleur.

La capacité thermique spécifique de l’air augmente avec l’augmentation de la température. Cependant, la dépendance de la capacité calorifique massique de l’air sur la température n’est pas linéaire. Dans la plage de -50 à 120°C, sa valeur ne change pratiquement pas - dans ces conditions, la capacité thermique moyenne de l'air est de 1010 J/(kg deg). D'après le tableau, on constate que la température commence à avoir un effet significatif à partir d'une valeur de 130°C. Cependant, la température de l’air affecte beaucoup moins sa capacité thermique spécifique que sa viscosité. Ainsi, lorsqu'il est chauffé de 0 à 1 200°C, la capacité thermique de l'air n'augmente que 1,2 fois - de 1 005 à 1 210 J/(kg deg).

Il convient de noter que la capacité thermique air humide plus élevé que sec. Si l’on compare l’air, il est évident que l’eau a une valeur plus élevée et que la teneur en eau de l’air entraîne une augmentation de la capacité thermique spécifique.

Conductivité thermique, diffusivité thermique, nombre de Prandtl de l'air

Le tableau présente des propriétés physiques de l'air atmosphérique telles que la conductivité thermique, la diffusivité thermique et son nombre de Prandtl en fonction de la température. Les propriétés thermophysiques de l'air sont données dans la plage de -50 à 1 200°C pour l'air sec. D'après le tableau, on peut voir que les propriétés indiquées de l'air dépendent de manière significative de la température et dépendance à la température Les propriétés considérées de ce gaz sont différentes.

Même si nous ne pouvons pas sentir l’air qui nous entoure, l’air n’est pas rien. L'air est un mélange de gaz : azote, oxygène et autres. Et les gaz, comme d'autres substances, sont constitués de molécules et ont donc un poids, bien que petit.

Des expériences peuvent être utilisées pour prouver que l’air a du poids. Au milieu d'un bâton d'une soixantaine de centimètres de long, nous renforcerons une corde, et en attacherons deux identiques aux deux extrémités. ballon. Accrochons le bâton par une ficelle et voyons qu'il pend horizontalement. Si maintenant vous percez avec une aiguille l'un des ballons gonflés, de l'air en sortira et l'extrémité du bâton auquel il était attaché se soulèvera. Si vous percez la deuxième balle, le bâton reprendra une position horizontale.

Cela se produit parce qu’il y a de l’air dans le ballon gonflé. plus serré, et donc plus lourd que celui qui l'entoure.

Le poids de l’air dépend du moment et de l’endroit où il est pesé. Le poids de l'air au-dessus d'un plan horizontal est Pression atmosphérique. Comme tous les objets qui nous entourent, l’air est également soumis à la gravité. C'est ce qui donne à l'air un poids égal à 1 kg par centimètre carré. La densité de l'air est d'environ 1,2 kg/m 3, c'est-à-dire qu'un cube de 1 m de côté rempli d'air pèse 1,2 kg.

Une colonne d'air s'élevant verticalement au-dessus de la Terre s'étend sur plusieurs centaines de kilomètres. Cela signifie qu'une colonne d'air pesant environ 250 kg appuie sur une personne debout, sur sa tête et ses épaules, dont la superficie est d'environ 250 cm 2 !

Nous ne serions pas capables de supporter un tel poids s’il n’était pas soumis à la même pression à l’intérieur de notre corps. L’expérience suivante nous aidera à comprendre cela. Si vous étirez une feuille de papier avec les deux mains et que quelqu'un appuie dessus avec un doigt d'un côté, le résultat sera le même : un trou dans le papier. Mais si vous appuyez deux index au même endroit, mais de côtés différents, rien ne se passera. La pression sera la même des deux côtés. La même chose se produit avec la pression de la colonne d’air et la contre-pression à l’intérieur de notre corps : elles sont égales.

D'ailleurs...

Dans la vie de tous les jours, lorsque nous pesons quelque chose, nous le faisons dans l'air, et donc nous négligeons son poids, puisque le poids de l'air dans l'air est nul. Par exemple, si l’on pèse un flacon en verre vide, on considérera le résultat obtenu comme étant le poids du flacon, en négligeant le fait qu’il est rempli d’air. Mais si le flacon est scellé et que tout l'air en est pompé, nous obtiendrons un résultat complètement différent...

La physique à chaque étape Perelman Yakov Isidorovich

Combien pèse l’air de la pièce ?

Pouvez-vous dire au moins approximativement quel poids représente l’air contenu dans votre pièce ? Quelques grammes ou quelques kilos ? Êtes-vous capable de soulever une telle charge avec un seul doigt, ou seriez-vous à peine capable de la tenir sur vos épaules ?

Aujourd’hui, peut-être, il n’y a plus de gens qui pensent, comme le croyaient les anciens, que l’air ne pèse rien du tout. Mais même aujourd’hui, beaucoup de gens ne seront pas en mesure de dire combien pèse un certain volume d’air.

N'oubliez pas qu'une tasse d'un litre d'air de même densité que celle à proximité la surface de la terreà température ambiante normale, il pèse environ 1,2 g. Puisqu'un mètre cube contient 1 000 litres, un mètre cube d'air pèse mille fois plus que 1,2 g, soit 1,2 kg. Il n’est désormais pas difficile de répondre à la question posée précédemment. Pour ce faire, il vous suffit de connaître le nombre de mètres cubes de votre pièce, puis le poids de l'air qu'elle contient sera déterminé.

Laissez la pièce avoir une superficie de 10 m2 et une hauteur de 4 m. Dans une telle pièce, il y a 40 mètres cubes d'air, qui pèsent quarante fois 1,2 kg. Ce sera 48 kg.

Ainsi, même dans une si petite pièce, l’air pèse un peu moins que vous. Vous pourriez difficilement porter une telle charge sur vos épaules. Et l’air d’une pièce deux fois plus spacieuse, chargé sur votre dos, pourrait vous écraser.