Определить плотность кислорода при давлении 1,2 * 10^ 5 Па, если средняя квадратичная скорость его молекул равна 1,41 * 10^3 м/с решение

График плотности в зависимости от температуры

График наглядно показывает, как меняется плотность воздуха при изменении его температуры. Ниже представлен график плотности при температуре от -20°С до 100°С и более общий график – для температур от -250°С до 1000°С.

Графики плотности в зависимости от давления

Все графики плотности относительно давления линейны. Для каждого варианта даны графики плотности при температуре 0 и 20C. Для вашего удобства мы приводим основные из них.

Другие виды плотности воздуха

Помимо обычно плотности и её зависимости от температуры, влажности и давления часто говорят о молярной и удельной плотности, а также о плотности внутреннего и наружного воздуха. Рассмотрим эти понятия подробнее.

Изменение атмосферного давления

Обратимся теперь к зависимости плотности воздуха от атмосферного давления, ведь цифра 101 325 не является постоянной всегда и везде. Даже в одном регионе и городе в зависимости от погоды давление может меняться в широком диапазоне: от 700 до 800 мм. рт. ст.

Например, самое низкое атмосферное давление в Москве было зафиксировано 25 ноября 1973 года и составило 709 мм. рт. ст., а самое высокое – 14 декабря 1944 года — 782 мм. рт. ст.

В России давление изредка опускалось и ниже 700 мм. рт. ст., а максимальным считается давление, зафиксированное 31 декабря 1969 года в Сибири — 812 мм. рт. ст. Так как плотность воздуха прямо пропорциональна давлению, то она за это время менялась более чем на 16%.

Однако это экстремумы. Вентиляцию нет смысла считать по параметрам, которые бывают раз в жизни. Лучше использовать средние данные для регионов страны:

Как видно из таблицы, максимальная плотность воздуха в России при 0°C составляет 1,31 (Тюмень), минимальная 1,25 (Екатеринбург). Разница на 5%. Эту разницу нельзя назвать решающей, но всё-таки лучше бы её учесть.

Как меняется давление воздуха в системах вентиляции и кондиционирования

Напор вентилятора в небольших приточных системах, как правило, на 100-500 м³/ч, составляет порядка 300-400 Па. В системах средней производительности (до 5000 м³/ч) напор достигает 1000 Па. В мощных системах с расходом в десятки тысяч м³/ч может потребоваться напор до 2000-3000 Па.

Как меняется плотность воздуха в зависимости от давления

Из формулы плотности воздуха вытекает, что чем выше давление, тем выше его плотность. И наоборот, чем ниже давление, тем ниже плотность воздуха.

Зависимость прямо пропорциональная. Таким образом, если давление увеличится в 2 раза, то и плотность воздуха возрастет в 2 раза. Если давление снизить в 3 раза, то плотность воздуха снизится в 3 раза.

Плотность воздуха при давлении 1 Па составляет 0.000012761 кг/м³.

Как меняется плотность с ростом и понижением температуры

Из формулы плотности следует, что зависимость плотности от температуры обратно пропорциональная:

• Чем выше температура, чем ниже плотность
• Чем ниже температура, тем выше плотность

При расчете вентиляции обычно фигурируют температуры порядка -25… 25°С, это примерно 250…300К. Изменение температуры на 1 градус при таких абсолютных значениях – это изменение на 0,35%. То есть в системах вентиляции и кондиционирования при повышении температуры на 1 градус плотность снижается на 0,35% или на 0,0042 кг/м³.

Каждые 3 градуса – это 1% плотности

Приведем два примера, как можно рассчитать плотность самостоятельно в уме без использования сложных таблиц и графиков:

• Температура воздуха до нагревателя составляла -28°С, а после нагревателя 18°С. Она изменилась на 46°С. Как изменится плотность воздуха? Ответ: плотность изменится примерно на 46 · 0,0042 = 0,19 кг/м³ (точные цифры: была 1,44, стала 1,21 кг/м³).
• В систему кондиционирования подается воздух с температурой 30°С, а на выходе его температура 18°С. Конденсат не выпадает. Как меняется плотность воздуха? Ответ: плотность увеличивается на 12 · 0,0042 = 0,05 кг/м³ (точные цифры: была 1,165, стала  1,21 кг/м³).

Как видно из примеров, в системах отопления, вентиляции и кондиционирования плотность воздуха изменяется в диапазоне от 1,16 до 1,44 кг/м³, то есть почти на 24%.

Это значит, что при одном  и том же объемном расходе воздуха (например, 300 м³/ч) массовый расход может разниться на 25%, и на нагрев холодного воздуха потребуется на 25% больше энергии (на самом деле чуть меньше, так как в процессе нагрева плотность возрастает и погрешность снижается).

Тем не менее, в точных расчетах изменение плотности следует обязательно учитывать. Но не стоит забывать, что при изменении температуры меняется не только плотность, но и теплоемкость и другие параметры воздуха.

Как напор вентилятора влияет на плотность воздуха

В малых системах — почти никак, влияние минимально. В крупных системах разница может достигать 1-3%. Действительно, давайте обратимся к цифрам.

Допустим, в крупной системе вентиляции давление воздуха изменяется на 3000 Па. Базой при этом является атмосферное давление, равное 101 325 Па. Таким образом, мощный вентилятор меняет давление примерно на 3%. Следовательно, после вентилятора плотность воздуха будет на 3% выше.

В меньших системах с напором в 300-600 Па влияние и того меньше: от 0,3% до 0,6%. Инженерная погрешность в расчетах составляет 5%, следовательно при расчете воздухообмена, систем вентиляции и кондиционирования учитывать изменение плотности смысла нет.

А вот влияние высоты над уровнем моря и температуры учитывать надо обязательно. Также следует учитывать изменение атмосферного давления воздуха.

Как плотность воздуха зависит от температуры: формула

Напомним, что, согласно закону Менделеева-Клапейрона, плотность воздуха определяется по формуле:

ρ = p · M / (R · T)

В этой формуле:

• p – давление воздуха,
• М – его молярная масса (29 г/моль),
• R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),
• Т – температура (Кельвин)

Важно помнить, что температура должна быть выражена в Кельвинах, а не Цельсиях:

То есть в формулу надо поставлять не 0°С, а 273К; не 10°С, а 283К, и т.д.

Коэффициент сжатия в зависимости от напора вентилятора

В этой таблице указаны не значения плотности, а коэффициенты, на которые нужно умножить значение плотности, чтобы учесть влияние вентиляторов.

Молярная

На самом деле такого понятия, как молярная плотность воздуха не существует. Чаще всего речь идет о молярной массе. Она равна 29,98г/моль, но её обычно округляют до 29 г/моль.

Рассчитывается молярная масса воздуха следующим образом:

Молярная масса любого вещества равна массе атомов, в ходящих в его состав. В состав воздуха входит 75% азота и 25% кислорода. Атомная масса азота (N₂) равна 28г/моль. Атомная масса кислорода (О₂) равна 32 г/моль. Учитывая состав воздуха, получим:

• Молярная масса воздуха = 75%*28 25%*32 = 29г/моль.

Более точное значение – 28,98 г/моль.

Если вы забыли молярную массу воздуха, то её можно легко вычислить в уме, зная молярные массы азота и кислорода. Рассуждения следующие:

Если бы воздуха состоял только из азота, его молярная масса была бы равна 28 г/моль. Но ¼ воздуха – это кислород, молярная масса которого на 4 г/моль больше. Значит, к 28 надо добавить ¼ от 4 г/моль. Получится как раз 29 г/моль.

Онлайн калькулятор плотности при разной температуре

Калькулятор позволяет рассчитать плотность воздуха при различной температуре прямо на сайте онлайн. В расчете учитывается только температура. Давление – нормальное атмосферное (760 мм рт. ст. или 101 325 Па). Получить более сложный и точный расчет в зависимости от температуры, влажности и давления одновременно можно на этой странице.

Онлайн калькулятор плотности при разных давлениях

Наш калькулятор позволяет рассчитать плотность воздуха в зависимости от температуры и давления. Полученный результат можно сохранить в виде ссылки и поделиться им с коллегами. Чтобы скопировать ссылку, нужно нажать на кнопку «Копировать».

Определите плотность кислорода при давлении 1,3 ·10⁵па, если средняя квадратичная скорость его молекул равна1,4 км/с

Определить плотность кислорода если при давлении 1, 3 атм средняя квадратичная скорость его молекул 1400 м с? — физика

Определить плотность кислорода если при давлении 1,3 атм средняя квадратичная скорость его молекул 1400 м/с

Определить плотность кислорода если при давлении 1,3 атм средняя квадратичная скорость его молекул 1400 мс — ответ на

Определить плотность кислорода при давлении 1,2 * 10^ 5 па, если средняя квадратичная скорость его молекул равна 1,41 * 10^3 м/с решение

Плотность воздуха в помещении (внутреннего)

Здесь также всё зависит от состава воздуха и степени его свежести. В квартирах, домах и помещениях обычно меньше загрязнений, чем на улицах города, особенно если в приточной вентиляции предусмотрен фильтр.

Но в помещениях есть другая беда – их редкое проветривание, в результате чего возрастает доля углекислого газа, молярная масса которого выше, чем у воздуха (см. выше). В итоге плотность должна постепенно возрастать…

Но на практике этого не случается, так как с ростом СО₂ также увеличивается относительная влажность, а иногда и температура внутреннего воздуха. Оба фактора – за снижение плотности, и они имеют более сильный вес. В итоге плотность воздуха в помещении обычно ниже нормальной и находится на уровне 1,18…1,19 кг/м³.

Плотность воздуха в различных единицах

Обычно плотность измеряют в килограммах на кубический метр (кг/м³). И тогда в формулы подставляют значение 1,2кг/м³. Это соответствует единицам измерения таблице СИ.

Но иногда вам может понадобиться значение плотности, выраженное в других единицах:

Плотность воздуха при 0°с, 4°с, 5°с, 7°с, 10°с, 20°с

Чаще всего в расчетах нужна плотность воздуха при следующих температурах:

• При 0°С: 1,2930 кг/м³
• При 4°С: 1,2743 кг/м³
• При 5°С: 1,2697 кг/м³
• При 7°С: 1,2607 кг/м³
• При 10°С: 1,2473 кг/м³
• При 20°С: 1,2048 кг/м³

Плотность воздуха при разных давлениях: таблицы

Плотность воздуха при разных температурах: таблицы

В зависимости от целей вам понадобятся таблицы на разные диапазоны температур. В системах вентиляции и кондиционирования обычно достаточно диапазона от -20°С до 100°С. Для других задач потребуется более широкий диапазон: от 0 до 1000 Кельвинов. Ниже мы приводим соответствующие таблицы.

Плотность наружного воздуха

Плотность воздуха практически не зависит от того, наружный это воздух или нет. Формула ρ=p·M/(R·T), где

• p – атмосферное давление,
• M – молярная масса (29 г/моль),
• R – газовая постоянная 8,314 Дж/(моль·К),
• Т – температура воздуха в Кельвинах (К)

одинакова для любого газа.

Но всё-таки небольшая разница возможна. Наружный воздух в городах обычно сильнее загрязнен, в нем больше примесей, и его молярная масса за счет наличия тяжелых загрязняющих газов выше. Кроме того, в нем может быть меньше кислорода (О₂, молярная масса 32 г/моль) и больше углекислого газа (СО₂, молярная масса 46 г/моль).

В итоге из-за повышенной загрязненности плотность наружного воздуха в городах может быть на 0-2% выше, чем при нормальных условиях 1,2 кг/м³.

С другой стороны, в лесу и на природе загрязнителей нет, углекислота тоже отсутствует, а кислорода больше. В итоге плотность будет близка или даже чуть ниже нормальной (1,2 кг/м³).

Плотность при изменении температуры, давления, влажности

Каждый из параметров – температура, давление и высота над уровнем моря, влажность – оказывает влияние на плотность воздуха. При их изменении плотность может меняться аж в 1,5 раза: примерно от 0,9 до 1,4 кг/м³. Эти зависимости подробно освещены в отдельных статьях:

Наибольший вклад в изменение плотности вносит температура. Так, при -20°С плотность воздуха составляет порядка 1,4 кг/м³, а при 30°С – 1,16 кг/м³, то есть изменяется на 20%.

При пониженном атмосферном давлении плотность воздуха примерно на 2% ниже нормы, при повышенном – на 2% выше нормы.

Каждые 100 метров над уровнем моря плотность воздуха снижается примерно на 1%. На высоте 1км разница уже 10%, на высоте 2км достигает 20%.

Влажность воздуха оказывает влияние на плотность только при относительно высоких температурах, причем чем выше температура, тем сильнее ошибка. Например, при температуре 0°С разница по плотности между влажностью 0% и 100% ничтожно мала и составляет всего 0,2%. При 20°С – около 1%. При 40°С – 3%, а при 100°С – почти 40%.

Плотность сжатого и разреженного воздуха

Сжатие и разрежение воздуха – это процесс изменения его давления. Поэтому для сжатого воздуха уместна та же логика, что и при изменении давления.

Плотность сжатого воздуха выше, чем плотность обычного, ровно в столько раз, во сколько был сжат воздух. И, наоборот, плотность разреженного воздуха меньше обычного во столько раз, во сколько было снижено его давление.

Расчет плотности воздуха на калькуляторе онлайн

Самый точный способ определить плотность воздуха – воспользоваться нашим онлайн-калькулятором. Он учитывает большинство параметров воздуха, таких как температура, давление, высота над уровнем моря и относительная влажность.

[calc-air-density]

После указания исходных данных вы можете сохранить ссылку на результаты расчета. Для этого нажмите кнопку «Копировать» в нижней части онлайн-калькулятора. По этой ссылке всегда будет доступен расчет плотности именно для тех данных, которые вы указали.

Удельная

Удельной плотности воздуха тоже не существует. Здесь обычно речь идет об удельной массе, а это и есть обычная плотность. При нормальных условиях (1 атм. и 20°С) принимают значение 1.2041 кг/м³ или просто 1,2 кг/м³.

Физика 10 мкт определите плотность кислорода при температуре 47 с и давлении 500000 па

Формула плотности воздуха

Найти плотность воздуха можно при помощи уравнения Менделеева-Клапейрона:

ρ = p · M / (R · T), где

• p – атмосферное давление (нормальное значение 101 325 Па),
• M – молярная масса (29 г/моль, если точнее то 28,98 г/моль),
• R – газовая постоянная 8,314 Дж/(моль·К),
• Т – температура воздуха в Кельвинах (К), что на 273° больше, чем в Цельсиях.

Величину R/M называют газовой постоянной для воздуха. Она равна 283 Дж/(кг·К):

• R/M = 8,314/29 = 0,287 Дж/(г·К) = 286,7 Дж/(кг·К)

Тогда формулу для плотности сухого воздуха в зависимости от давления и температуры можно записать следующим образом:

Главное – помнить, что температура должна быть выражена в Кельвинах (273,16 °С). Например, если подставить нормальное давление (101 325 Па) и температуру 0°С, то получим:

• При 0°С: ρ = 101 325 / (286,9·273,16) = 1,293 кг/м³
• При 20°С: ρ = 101 325 / (286,9·293,16) = 1,2047 кг/м³