Проектная работа на тему «Измерение объема и массы воздуха в квартире»
На уроках физики я узнал про существование атмосферного давления, а также про то, что воздух имеет определенную массу, и решил узнать, какой может быть масса окружающего нас воздуха. Поэтому целью своей работы я выбрал измерение объема и массы воздуха в квартире.
Исходя из цели, я поставил себе следующие задачи:
— измерить длину, ширину и высоту всех комнат,
— вычислить объем каждой комнаты,
— вычислить массу воздуха, содержащегося в комнатах.
1. Атмосферное давление
Атмосферным давлением называется давление атмосферы Земли на все предметы, находящиеся на ней. Атмосферой называется газовая оболочка, окружающая Землю (от греческих слов “атмос” – пар и “сфера” – шар). Со стороны Земли на воздух, как и на всякое другое тело, действует сила тяжести, а значит масса воздуха не равна нулю. Соответственно, если тело имеет какую-либо массу, то это тело оказывает давление. Для воздуха это давление называется атмосферным.
Чтобы на опыте показать действие атмосферного давления, потребуются стакан с водой и лист плотной бумаги. Бумагой необходимо накрыть стакан и перевернуть его, плотно прижимая бумагу. Теперь, подняв стакан за дно, бумага «приклеится» к стакану, и вода не будет вытекать. Происходит это под действием атмосферного давления. Из закона Паскаля мы знаем, что давление, оказываемое на жидкость или газ, передается во все стороны без изменений. Значит, на стакан и сверху, и снизу действует одинаковое давление – давление атмосферы. Именно поэтому вода из стакана не выливается, а остается в нем.
Первым, кто доказал существование атмосферного давления, был Эванжелиста Торричелли. Ученый проводил эксперименты со столбами воды и ртути, которые впоследствии привели к изобретению ртутного барометра – прибора для измерения атмосферного давления.
Также существование атмосферного давления на опыте было доказано немецким ученым Отто фон Герике. В своем эксперименте он использовал два металлических полушария, из которых был откачан воздух. Так как получившееся внутри давление было равным нулю, а давление снаружи равнялось давлению атмосферы, получилась огромная разница в давлениях, которая удерживала полушария вместе. Даже восемь пар лошадей не смогли оторвать эти полушария друг от друга.
2. Измерение объема и массы воздуха в квартире
Для того, чтобы найти объем комнат, необходимо было измерить ширину, длину и высоту каждой комнате. В моей квартире две большие комнаты – гостиная и зал, а также прихожая, ванная комната и кухня. Я измерил каждую комнату, после чего перемножил длину, ширину и высоту и получил объем каждой комнаты. Все полученные данные приведены в таблице.
Как определить массу воздуха в своей комнате?
Молярная масса вещества — это отношение его массы к количеству молей. Для воздуха тоже действует это отношение. Поэтому при проведении вычислений в результате получается масса одного моля. Но не все вещества можно рассчитать подобным образом. Для того, чтобы узнать, чему равна молярная масса воздуха в физике используют специальные формулы. Выражается результат в граммах на моль.
Воздух является смесью различных газов. Из этого следует, что молярная масса воздуха включает в себя молярные массы газов, входящих в его состав. Именно поэтому результаты таких вычислений будут различаться в зависимости от состава воздуха и количества различных газов и примесей в его составе. Существует и усредненный показатель, и средняя молярная масса воздуха равняется 29 г/моль.
Если же при расчетах было выявлено сильное отклонение от нормального показателя без объективных причин, то следует задуматься. Нарушение баланса газов – это очень серьезная проблема, которая очень часто встречается в больших городах. Именно там ежедневно в воздух выбрасывается огромное количество разнообразных веществ, которые меняют состав воздуха. Вредные примеси и их скопления очень плохо влияют на состояние организма человека. Также и увеличение или уменьшение содержания азота, кислорода, углекислого газа и других веществ влечет за собой тоже большие проблемы. Недостаток кислорода губителен для живых организмов и для человека может быть даже смертельно опасным.
Тщательное исследование воздуха может выявить отклонения от нормы и предотвратить их негативное влияние на организм человека. В нашей независимой лаборатории можно заказать комплексное обследование, которое представляет собой проведение исследований на различные показатели и выявление нарушений.
Сколько азота в воздухе?
Если говорить о воздухе, то нельзя не затронуть тему содержания в нем азота. Он представляет собой бесцветный газ, у которого нет запаха и вкуса. Если разбирать химическую формулу, то молекула азота представляет собой два атома азота, которые скрещены между собой. Именно он составляет большую часть и составляет около 78% от всего объема воздуха. И молярная масса сжатого воздуха, высчитываемая по формуле, будет содержать в себе и молярную массу азота. Азот содержится практически везде и человек уже давно начал его использовать в своих нуждах. Даже в белке, который является основным строительным материалом всех живых организмов, тоже есть азот. Так аммиак, который применяется в сельском хозяйстве, получается при извлечении азота. И сам человек примерно на 2% состоит из азота.
Но азот может быть и опасным, если превышать его концентрацию. Безопасный азот обычно смешан с водородом в необходимых пропорциях. Азот необходим для разбавления кислорода, ведь чистый кислород тоже может быть губительным для живых организмов. Но если азот будет повышен, то это приведет к гипоксии, то есть понижению уровня кислорода в организме и внутренних органах. Вдыхаемый человеком азот не усваивается в организме, а выдыхается, так как служит только для защиты легких от кислорода.
Человек ежедневно сталкивается с тем, что было создано не без помощи азота. Азот нашел свое применение в различных областях и сейчас мы можем видеть его как в упаковках на прилавках магазинов, так и в медицине. К примеру, жидкую форму азота уже давно используют для транспортировки донорских органов.
Растения тоже не могут обойтись без азота и получают его из почвы в виде нитратов. В почве находится большое количество азота. Так потом он попадает в организмы животных, которые едят растения. Главным поставщиком азота являются бактерии, благодаря которым образовывается более ста тонн этого вещества.
Видео
Чему равно M воздуха?
Средняя молярная масса важна для смесей газов, так как входит в термодинамические уравнения состояния газовых смесей. Более точный расчет средней молярной массы сухого воздуха дает 28,97 г/моль.
Какой воздух имеет большую плотность?
Учитывая, что плотность сухого воздуха составляет 1,2кг/м3, а плотность водяного пара – 0,72 кг/м3, становится очевидным, что влажный воздух легче сухого. В системах вентиляции этот факт играет большую роль.
Что такое идеальный газ
В предыдущем разделе мы не раз упомянули термин «идеальный газ». Поэтому немного расскажем о том, что это такое. Идеальным считается газ, если для него выполняются следующие предположения.
- Молекулы газа не вступают во взаимодействие между собой, то есть между ними не отмечаются взаимные столкновения. Последние возможны только со стенками сосуда, который заполнен данным газом.
- Между молекулами отсутствует любое взаимодействие на расстоянии, а столкновение со стенками сосуда носит упругий характер.
Таким образом идеальным газом можно считать некую теоретическую модель, которая принята для изучения термодинамики в физике. Окружающий нас атмосферный воздух по своим физическим характеристикам вполне может считаться идеальным газом.
Примеры и опыты
Один из интереснейших опытов, доказывающих существование атмосферного давления, осуществил немецкий физик Отто Генрике в 1654 году в городе Магдебурге (рисунок 5).
Рисунок 5. Опыт Отто Генрике.
Он сложил вместе два металлических полушария и выкачал из полости между ними весь воздух. Восемь пар лошадей тянули в разные стороны, пытаясь разорвать полушария, но атмосферное давление так сильно прижало их друг к другу, что они так и остались сцепленными. Когда же внутрь полушарий снова запустили воздух, они распались без единого внешнего усилия.
Рисунок 6. Трубка с поршнем, частично погруженная в воду.
Здесь изображена стеклянная трубка с расположенным внутри нее поршнем. Трубка частично опущена в воду. Если мы начнем поднимать поршень, то за ним будет подниматься вода. Почему так происходит?
При подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство, в которое поднимается вода под давлением воздуха снаружи. Именно по такому принципу работают шприцы, пипетки, насосы.
Атмосферное давление также используется животными в дикой природе. Например, мухи и древесные лягушки могут держаться на вертикальных поверхностях благодаря маленьким присоскам, в которых создаётся разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на поверхности.
Слон же использует атмосферное давление, когда пьет: он опускает хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давление хобот наполняется водой.
Определите массу воздуха в комнате, размер которой 5,0 х 4,2 х 3,1 м, при нормальном атмосферном давлении и температуре О °С.
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.