Густина ваздуха

У свакодневном животу, мало људи размишља о томе која је густина ваздуха и која вриједност овај индикатор има уопће у постојању свега на планети. У међувремену, лети авионом свакодневно, лебдећи птице, летећи и падајући објекти и чак не размишљају о томе да је то параметар густине ваздуха који одређује присуство ових појава.

Често, док проводимо одмор на различитим мјестима, кажемо да је на једном мјесту био влажан ваздух, ау другом сушен. Истовремено, додамо да је у првом случају било је лако за вас да се крећете, да удишете, а у другом сте доживели тежак покрет, неугодност која није доживјела када сте боравили у уобичајеном климатском окружењу за вас. У то доба, заборављамо шта су нам професори рекли док смо још у школи на часовима физике - влажни ваздух има густину нижу од ваздуха, а према томе је његова маса мања од сувог ваздуха.

На први поглед, ово се чини парадоксалним ако узмемо у обзир наше сензорне сензације, о којима смо горе поменули. Заиста, како је ваздух, на који се додала вода у облику паре, лакша од оне која не садржи воду?

Али то је заиста тако, а одговор на ово парадоксално питање, на први поглед, научници су већ дуго знали.

По први пут хипотеза да је густина влажног ваздуха нижа од оног на сувом ваздуху, изразио је велики Исаац Њутн у својој познатој књизи "Оптика", који је објављен у Лондону 1717. године. Без обзира на то, хипотеза великог Енглеза није могла успјети - до осамнаестог века, научници га једноставно нису прихватили, али чак и није имао посебног интереса за ово питање.

Да би некако приступили разумевању проблема - зашто густина ваздуха зависи од његове влажности - требало би да се сетимо неколико познатих природних закона.

На пример, почетком прошлог века Амадео Авогадро, познати италијански физичар, утврдио је да без обзира на врсту гаса, ако узмемо фиксни волумен, онда ће на истој температури и истом притиску број молекула у овом гасу бити константан. Ова вриједност, а касније добијала име константног Авогадро-а, постала је позната и као закон који је открио за гасове.

Како се овај закон манифестује, како густина ваздуха зависи од температуре, притиска и влажности може се видети на прилично једноставан примјер.

По правилу, сух, чист (у хемијском смислу) ваздух садржи око 78% молекула азота, док је атомска тежина сваког од ових молекула 28. У ваздуху 21% припада молекулима кисеоника чија је атомска тежина 32 Један проценат ваздуха долази из неких других гасова који су присутни у њему, али за нашу израчунавања ова цифра ће се сматрати занемарљивом.

Молекули гаса, како је познато, имају својство слободног бијега из резервоара у којем се гас налази. Дакле, Авогадро је успоставио следећу регуларност: ако додамо молекуле воде на нашу количину сувог гаса који садржи, како смо се договорили, молекуле азота и кисеоника, они ће учинити да наш ваздух буде мање густо. Ово је врло једноставно - молекули воде имају атомску тежину мању од атома азота и водоника, то је 18. И пошто број молекула у датом запремину гаса мора бити константан, молекули воде једноставно замењују молекуле азота и кисеоника у ваздуху, замјењујући Тхем. На овај начин, густина влажног ваздуха је мања од густог ваздуха.

У овом примеру, међутим, постоји једна контрадикција. То је то што сваки лаик може да узвикне, како то може бити ако је густина воде већа од густине ваздуха. Одговор је такође једноставан: вода је присутна у ваздуху у облику паре, која је лакша од азота и кисеоника, па стога све регуларности које је произвео брилијантни Авогадро проширио на такву "воду".

Важно је узети у обзир да густина ваздуха више зависи од температуре и притиска него на влажности. Дакле, влажан ваздух има мању густину од сувог ваздуха само ако се одржавају исте вредности температуре и притиска.