Какой воздух тяжелее сухой или влажный при одинаковых температуре и давлении

Какой воздух тяжелее: сухой или влажный?

Ответ на данный вопрос не так прост, как кажется. Большинство людей ответит, что тяжелее влажный воздух, так как там содержатся пары воды, и они окажутся неправы.

Разбор данного вопроса стоит начать с изучения состава нашей атмосферы.

Как видно из диаграммы, наша атмосфера в основном состоит из молекулярных азота и кислорода — N2 и O2 соответственно. Их молекулярные массы составляют 28 грамм/моль и 32 грамм/моль, исходя из таблицы Менделеева.

Все рассуждения будут основаны на одном законе, который вывел человек, некогда живший в Италии — Амедео Авогадро.

Закон Авогадро говорит о следующем: число молекул всегда одно и то же в одинаковых объемах любых газов, но важно, чтобы условия (температура, давление и прочее), в которых будут проводиться измерения, были одинаковы для всех газов.

Проведем мысленный эксперимент: возьмем один кубометр абсолютно сухого воздуха, и будем его понемногу увлажнять таким образом, чтобы не менялись условия проведения эксперимента. Сделать это можно только заменяя молекулы воздуха молекулами воды.

Химическая формула воды ни для кого не секрет — H2O и молекулярная масса составляет 18 г/моль.

Таким образом, мы взамен более тяжелых молекул азота (28 г/моль) и кислорода (32г/моль) помещаем более легкие молекулы воды (18 г/моль), и общая масса газовой смеси уменьшается.

И так, мы доказали, что сухой воздух окажется тяжелее, чем влажный. Но более важным выводом является то, что плотность влажного воздуха ниже, чем сухого, и как следствие движение через него более легкое.

Так если при игре в бейсбол к мячу приложить одинаковое количество энергии, то он полетит дальше во влажном воздухе.

Это стало проблемой в США, когда во время игры в крытых стадионах домашняя команда включала систему кондиционирования, чтобы сделать воздух более сухим. Таким образом воздух становился плотнее, и команда противников отбивала мячи на менее длинные дистанции.

Надеюсь, что для вас эта статья была интересной и познавательной. Если она вам понравилась, то не забывайте ее оценить и подписаться на канал, чтобы читать больше интересного из мира науки. Всего вам доброго, и до скорых встреч! ????

Источник

Почему влажный воздух легче сухого?

Сухой воздух действительно тяжелее, чем влажный. Хотя многие скажут, что это не так, ведь в сухом воздухе не содержатся молекулы воды. Однако, нужно вспомнить закон Авогадро, согласно которому: «равные объёмы любых газов при одинаковых условиях содержат равное число молекул». Поэтому, если мы возьмем одинаковые объемы сухого и влажного воздуха, то в сухом воздухе хоть и не будет воды, но будут содержаться такие газы как — азот, аргон, кислород. И если мы заменим одну из этих молекул на воду (помним, что количество молекул изначально равное!), то их общая масса станет меньше. И мы можем сделать вывод, что сухой воздух тяжелее чем влажный.

Вода при замерзании расширяется или сжимается?

У воды парадоксальные свойства. Теплая вода при охлаждении уменьшается в объеме до тех пор, пока ее температура не понизится приблизительно до 4°С. При этой температуре вода достигает максимальной плотности и наименьшего объема. Но если воду охлаждать дальше ниже 4°С она начинает расширяться, пока температура не понизится до тройной точки (О °С). После этого жидкая вода начинает отвердевать и продолжает расширяться.

3 5 · Хороший ответ

Есть ли смысл в увлажнителях воздуха?

У меня в квартире влажность 20% хоть с открытым окном, хоть с помытым полом. Ну 22% максимум. Как итог — сухая кожа в цыпках и вечно заложенный нос. С этой напастью у меня борются (или борятся. ) два увлажнителя: механический Бонэко, который позиционируется как мойка воздуха, но на самом деле он увлажнитель, и ультразвуковой Филлипс. Бонэко нравится больше, но он будит по ночам громким бульканьем из-за конструкции бачка с водой, к тому же они оба с вентилятором, из-за шума которых некомфортно спать. Сейчас рассматриваю вариант с паровым увлажнителем, мне кажется он потише.

Смысл определенно есть, но они стоят дорого, поэтому к покупке надо подойти основательно, т.к. многие аппараты просто дорогие игрушки с низкой производительностью и крохотным бачком для воды.

Источник

Почему влажный воздух легче?

Рассмотрим следующий пример. Конечно, хочется сказать, что влажный воздух тяжелее, поскольку в отличие от сухого в нем содержатся еще и молекулы воды. Однако если речь идет об одинаковых температуре и давлении, то закон Дальтона говорит: что если в сухой воздух добавить пары воды, то его давление возрастет. Чтобы давление влажного воздуха равнялось давлению сухого, необходимо во влажном воздухе уменьшить число молекул собственно воздуха, и ответ на вопрос о сравнении масс сухого и влажного воздуха не является таким уж примитивным.

Поэтому давайте аккуратно с помощью законов Клапейрона-Менделеева и Дальтона сравним массы сухого и влажного воздуха. Давление сухого воздуха, занимающего объем V определяется законом Клапейрона-Менделеева

где N – число молекул воздуха; T – его температура. Давление влажного воздуха в том же объеме при той же температуре определяется законом Дальтона

где N – число молекул воздуха; T – воды. Из сравнения формул (1) и (2) видим, что при одинаковых давлении, объеме и температуре сухой и влажный воздух содержат одинаковое число молекул. Поэтому сравнение масс сухого и влажного воздуха определяется сравнением массы одной молекулы воздуха и одной молекулы воды. Конечно, такого объекта как «молекула воздуха» в общем-то не существует, так как воздух – это смесь различных газов, в наибольшем количестве в которой представлены азот, кислород, аргон и углекислый газ. Тем не менее, понятие средней молярной массы воздуха можно ввести, и эта средняя молярная масса равна 29 г/моль. Поэтому можно считать, что масса одной «усредненной» молекулы воздуха равна 29 а.е.м. Масса одной молекулы воды равна 18 а.е.м. Из этих чисел следует, что влажный воздух легче сухого при одинаковых температурах и давлениях.

Немного о влажности воздуха

На Земле много открытых водоемов, с поверхности которых испаряется вода: океаны и моря занимают около 80 % поверхности Земли. Поэтому в воздухе всегда есть водяной пар.

Он легче воздуха, потому что молярная масса воды (18 * 10 -3 кг моль -1 ) меньше молярной массы азота и кислорода, из которых в основном состоит воздух. Поэтому водяной пар поднимается вверх. При этом он расширяется, так как в верхних слоях атмосферы давление ниже, чем у поверхности Земли. Этот процесс приближенно можно считать адиабатическим, потому что за то время, пока он происходит, теплообмен пара с окружающим воздухом не успевает произойти.

Как мы увидим далее, при охлаждении до некоторой температуры, которую называют точкой росы, водяной пар начинает конденсироваться, собираясь в крошечные капельки воды. Так образуются облака.

Они не падают потому, что парят в восходящих потоках воздуха подобно тому как парят дельтапланы. Но когда капли в облаках становятся слишком большими, они начинают все-таки падать: идет дождь.

Содержание водяного пара в воздухе часто характеризуют давлением, которое он оказывал бы, если бы не было других газов. Его называют парциальным давлением водяного пара. («Парциальный» в переводе с латинского означает «частичный».)

Мы чувствуем себя комфортно, когда давление водяного пара при комнатной температуре (20 ºС) составляет около 1,2 кПа.

Относительной влажностью воздуха φ называют выраженное в процентах отношение парциального давления p водяного пара к давлению pн насыщенного пара при той же температуре:

Комфортные условия для человека соответствуют относительной влажности 50-60 %. Если относительная влажность существенно меньше, воздух кажется нам сухим, а если больше – влажным. Когда относительная влажность приближается к 100 %, воздух воспринимается как сырой. Лужи при этом не высыхают, потому что процессы испарения воды и конденсации пара компенсируют друг друга.

Для человека величина влажности является очень важным параметром окружающей среды, т. к. наш организм очень активно реагирует на ее изменения. Например, такой механизм регуляции функционирования организма, как потоотделение, напрямую связан с температурой и влажностью окружающей среды. При высокой влажности процессы испарения влаги с поверхности кожи практически компенсируются процессами ее конденсации и нарушается отвод тепла от организма, что приводит к нарушениям терморегуляции. При низкой влажности процессы испарения влаги превалируют над процессами конденсации и организм теряет слишком много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технологических процессов. Например, из-за известного свойства воды проводить электрический ток ее содержание в воздухе может серьезно влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Кроме того, понятие влажности является важнейшим критерием оценивания погодных условий, что всем известно из прогнозов погоды. Стоит отметить, что если сравнивать влажность в различные времена года в привычных для нас климатических условиях, то она выше летом и ниже зимой, что связано, в частности, с интенсивностью процессов испарения при различных температурах.

Итак, об относительной влажности воздуха судят по тому, насколько водяной пар в воздухе близок к насыщению.

Если воздух с находящимся в нем ненасыщенным водяным паром изотермически сжимать, будет увеличиваться как давление воздуха, так и давление ненасыщенного пара. Но давление водяного пара будет увеличиваться только до тех пор, пока он не станет насыщенным!

При дальнейшем уменьшении объема давление воздуха будет продолжать увеличиваться, а давление водяного пара будет постоянным – оно будет оставаться равным давлению насыщенного пара при заданной температуре. Избыток пара сконденсируется, то есть превратится в воду.

Видео

Источник