Õhu tihedus

Igapäevaelus mõeldavad vähesed inimesed sellest, mis on õhu tihedus ja milline väärtus see näitaja on üldiselt kogu planeedil leiduvas elus. Vahepeal näeme iga päev lendavaid lennukeid, lendavad linde, lendavad ja langevad objektid ning isegi ei mõelnud, et õhutiheduse parameeter määrab nende nähtuste olemasolu.

Tihtipeale, kui pakume puhkust erinevates kohtades, ütleme, et ühes kohas oli niiske õhk, teisel - kuiv. Samal ajal lisame, et esimesel juhul oli teil lihtne liikuda, hingata ja teisel juhul oli teil raske liikumine, ebamugavustunne, mis ei olnud kogenud teie tavapärases kliimakeskkonnas viibides. Praegu me unustame, mida õpetajad rääkisid meile veel füüsilises õppetükis koolis - niiske õhk on tihedam kui õhk kuiv ja seetõttu on selle mass väiksem kui kuiva õhu mass.

Esmapilgul tundub see paradoksaalne, kui me võtame arvesse meie sensoorsed aistingud, millest me eespool arutlesime. Tõepoolest, kuidas õhku, millise vee juurde on lisatud aur, on see lihtsam kui see, mis ei sisalda vett?

Kuid see on tõesti nii, ja vastus sellele paradoksaalsele küsimusele teadsid teadlased juba esimesel pilgul pikka aega.

Esimest korda väljendas hüpoteesi, et niiske õhu tihedus on madalam kui kuiva õhu tihedus, avaldas suur isaak Newton oma 1717. aastal Londonis ilmunud raamatus "Optika". Sellest hoolimata ei suutnud suur inglane hüpoteesi õnnestuda - kuni 18. sajandini ei teadlased seda lihtsalt vastu võtnud, kuid ei osanud seda küsimust eriti huvitada.

Selleks, et mingil viisil läheneda probleemi mõistmisele - miks õhu tihedus sõltub selle niiskusest, peaksime meeles pidama mitu tuntud looduslikku seadust.

Näiteks möödunud sajandi alguses tõi Itaalia tuntud füsiistri Amadeo Avogadro välja, et sõltumata gaasi tüübist, kui me võtame kindlaksmääratud ruumi, siis samal temperatuuril ja samal rõhul, on selles gaasis olevate molekulide arv konstantne. See väärtus ja hiljem sai konstantse Avogadro nime, sai tuntud ka seaduseks, mida ta avastas gaasidele.

Selle seaduse ilminguks, kuidas õhu tihedus sõltub temperatuurist, rõhust ja niiskusest, võib näha üsna lihtsal näitel.

Reeglina kuiva, puhas (keemilises mõttes) õhk sisaldab ligikaudu 78% lämmastikumolekule, samas kui nende molekulide aatommass on 28. Õhus kuulub 21% hapniku molekule, mille aatomimass on 32 Üks protsent õhust pärineb mõnest teisest gaasist, mis on selles, kuid meie arvutamisel loetakse seda arvu väheoluliseks.

Gaasimolekulid, nagu on hästi teada, omavad vaba väljapääsu reservuaarist, kus gaas asub. Nii avastas Avogadro järgmise korrapärasuse: kui me lisame vesimolekulid meie kuivmassi mahule, mis sisaldavad kokkuleppel lämmastiku- ja hapniku molekule, siis muudavad need õhu tihedamaks. See on väga lihtne - vee molekulidel on aatomi mass vähem kui lämmastiku- ja vesinik-molekulide sisaldus, see on 18. Ja kuna molekulide arv antud gaasi mahuosas peab olema konstantne, asendasid vesimolekulid lihtsalt lämmastiku- ja hapniku molekulid õhus, asendades Nemad Nii niiske õhu tihedus on väiksem kui kuiva õhu tihedus.

Selles näites on siiski üks vastuolu. See on see, et ükskõik kummardus võib öelda, kuidas see võib olla, kui vee tihedus on kõrgem kui õhu tihedus. Vastus on ka lihtne: vesi on õhu kujul auruna, mis on lämmastikust ja hapnikust kergem, ja seetõttu levivad kõik eredavast Avogadroast tulenevad seaduspärasused sellisele "veele".

Oluline on arvestada, et õhu tihedus sõltub rohkem temperatuurist ja rõhust kui niiskus. Seetõttu on niiske õhk madalam tihedus kui kuiv õhk, kui säilitatakse samad temperatuuri ja rõhu väärtused.