צפיפות האוויר

בחיי היומיום, מעטים חושבים על זהמה צפיפות האוויר ומה הערך הזה יש בכלל בקיומו של כל דבר על פני כדור הארץ. בינתיים, אנו רואים מטוסים מעופפים מדי יום, מרחפים ציפורים, טסים למעלה ונופלים חפצים ואפילו לא חושבים על העובדה שמדובר בפרמטר צפיפות האוויר הקובע את נוכחותן של תופעות אלו.

לעתים קרובות, על ידי ההוצאות חופשות במקומות שונים, אנחנואנו אומרים כי במקום אחד היה אוויר לח, ובשני - יבש. יחד עם זאת אנו מוסיפים כי במקרה הראשון זה היה קל לך להסתובב, לנשום, ובשנייה חווית תנועה כבדה, אי נוחות שלא היה מנוסה כאשר נשארים בסביבה האקלימית הרגילה בשבילך. בשלב זה, אנו שוכחים מה שאמרו לנו המורים בזמן שעדיין בבית הספר בשיעורי הפיזיקה - לאוויר הלחות יש צפיפות נמוכה יותר מאשר אוויר יבש, וכתוצאה מכך המסה שלו נמוכה מזו של האוויר היבש.

במבט ראשון, זה נראה פרדוקסלי,אם ניקח בחשבון את הרגשות החושיים שלנו, אשר דנו לעיל. ואכן, איך יכול האוויר, אשר מים בצורה של קיטור מתווסף, להיות קל יותר מאשר אשר אינו מכיל מים?

אבל זה באמת כך, והתשובה לשאלה הפרדוקסלית הזאת, במבט ראשון, מדענים מכירים זה זמן רב.

בפעם הראשונה ההשערה כי צפיפות של רטובהאוויר נמוך מזה של האוויר היבש, הביע אייזק ניוטון הגדול בספרו המפורסם "אופטיקה", שיצא לאור בלונדון ב -1717. עם זאת, ההשערה של האנגלי הגדול לא הצליחה - עד המאה השמונה עשרה, מדענים לא פשוט לא לקבל את זה, אבל אפילו לא היה עניין מסוים בנושא זה.

כדי איכשהו להתקרב להבנת הבעיה - מדוע צפיפות האוויר תלויה הלחות שלה - אנחנו צריכים לזכור כמה חוקי טבע ידועים.

לדוגמה, ממש בתחילת המאה הקודמת, Amadeoהפיזיקאי האיטלקי המפורסם אבוגדרו מצא כי ללא תלות בסוג של גז, אם זה לקחת נפח קבוע, אז באותה הטמפרטורה ואותו לחץ, מספר מולקולות הגז יהיה קבועים. ערך זה, ומאוחר יותר נקרא מספר אבוגדרו, כפי שנקרא, והוא גילה את החוק של גזים.

איך זה החוק מתבטא, איך צפיפות האוויר תלוי טמפרטורה, לחץ ולחות ניתן לראות על דוגמה פשוטה למדי.

ככלל, נקי יבש (במובן הכימי)אוויר, מכיל כ -78% ממולקולות החנקן, בעוד שהמשקל האטומי של כל אחת מהמולקולות האלה הוא 28. באוויר, 21% נוספים שייכים למולקולות חמצן, שמשקלן האטומי הוא 32. אחוז אחד מהאוויר נמצא בחלק אחר גזים הנמצאים בה, אך לצורך חישובנו ייחשב נתון זה לא חשוב.

את המולקולות של גז ידועים להחזיק את הנכסחינם היוצא מן המאגר, שבו הגז הוא. אז, אבוגדרו הקים את הכלל הבא: אם נפח שלנו של גז יבש המכיל, כמו שסיכמנו, מולקולות של חנקן וחמצן, כדי להוסיף מולקולת מים, אז הם יעשו אוויר שלנו הוא פחות צפוף. הסיבה היא מאוד פשוטה - מולקולות המים יש משקל אטומי קטן יותר מזה של חנקן מולקולרי ומימן, זה שווה 18. מאחר שמספר מולקולות בנפח נתון של גז להיות קבועים, מולקולות המים נדחפות פשוט מולקולות של חנקן וחמצן בהרכב האוויר, החלפה משלהם. לכן כאן את השיטה ואת הצפיפות הופכת אוויר לח פחות יבש.

בדוגמה זו, לעומת זאת, יש סתירה אחת. זה מורכב מכך שכל בלש יכול לקרוא, איך זה יכול להיות אם צפיפות המים גבוהה יותר מאשר צפיפות האוויר. התשובה כאן היא פשוטה גם: המים נמצאים באוויר בצורת קיטור, שהוא קל יותר מאשר חנקן וחמצן, ולכן כל הסדירות שמפיק אבוגדרו מבריק התפשט ל"מים "כאלה.

חשוב לשקול מה תלוי יותרצפיפות האוויר מהטמפרטורה והלחץ, מאשר מהלחות. לכן, אוויר לח יש צפיפות נמוכה יותר מאשר אוויר יבש רק אם אותם ערכים של טמפרטורה ולחץ נשמרים.