Ауа тығыздығы

Күнделікті өмірде ауадағы тығыздығы туралы және осы көрсеткіштің ғаламшардағы барлық нәрселердің барлығының құндылығы туралы аз адамдар ойлайды. Сонымен қатар, біз күн сайын ұшатын ұшақтарды көріп, құстарға ұшып, ұшатын және құлайтын объектілерді көріп отырмыз және бұл құбылыстардың болуын анықтайтын ауа тығыздығының параметрі екендігі туралы ойланбаймыз.

Көп жағдайда түрлі жерлерде демалысты өткізіп жатқанда, біз бір жерде ылғалды ауа, ал екіншісінде құрғақ деп айтады. Сонымен қатар, біз бірінші жағдайда сізге қозғалу, тыныс алу үшін оңай болды, ал екіншісінде Сіз үшін қалыпты климаттық ортада қалып қойған ауыр қозғалысты, қолайсыздықты бастан кешірдіңіз. Қазіргі уақытта мұғалімдердің физикалық сабақтарда оқығанын ұмытпаймыз - ылғалды ауа ауаның құрғақ болуына қарағанда тығыздығы төмен, демек, оның массасы құрғақ ауадан аз.

Жоғарыда талқыланған сенсорлық сезімдерді ескеретін болсақ, бұл бірінші кезекте парадоксальды көрінеді. Шынында да, будың түріндегі су қосылған ауа қалай су болмайтынға қарағанда жеңіл болуы мүмкін?

Бірақ бұл шынында да, және осы парадоксалды сұраққа жауап, бір қарағанда, ғалымдар ұзақ уақыт бойы белгілі.

Алғаш рет ылғалды ауа тығыздығы құрғақ ауадан төмен екенін 1717 жылы Лондонда жарық көрген өзінің танымал «Оптика» кітабында ұлы Исаак Ньютон білдірген гипотеза. Дегенмен, ұлы ағылшынтың гипотезасы сәтсіздікке жете алмады - он сегізінші ғасырға дейін ғалымдар мұны қабылдамады, бірақ бұл мәселеге ерекше қызығушылық танытпады.

Мәселені түсіну үшін ауа-райының тығыздығы оның ылғалдылығына байланысты - біз бірнеше белгілі табиғи заңдарды есте сақтауымыз керек.

Мысалы, өткен ғасырдың басында атақты итальяндық физик Амадео Авогадро, газдың түріне қарамастан, егер біз белгілі бір көлемде алсақ, онда сол температурада және бірдей қысым кезінде бұл газдағы молекулалардың саны тұрақты болады. Бұл құндылық, кейінірек тұрақты Авогадро атауын алған газдар үшін ашылған заң ретінде белгілі болды.

Бұл заң қалай көрінеді, ауаның тығыздығы температура, қысым мен ылғалдылыққа байланысты қарапайым мысалда қалай көрінеді.

Әдетте, құрғақ, таза (химиялық мағынада) ауада шамамен 78% азот молекулалары бар, ал осы молекулалардың әрқайсысының атомдық салмағы 28-ге тең. Ауата 21% атом салмағы 32% болатын оттегі молекулаларына жатады Ауадан бір пайызы басқа газдардан келеді, бірақ біздің есептеу үшін бұл көрсеткіш елеусіз болады.

Газ молекулалары, белгілі болғандай, газ орналасқан резервуардан еркін шығуға мүмкіндік береді. Сонымен, Авогадро келесі заңдылықты анықтады: егер біз келісетін болсақ, азот пен оттегі молекулалары бар құрғақ газ көлеміне су молекулаларын қоссақ, олар ауаты аз тығыз етеді. Бұл өте қарапайым: су молекулалары азот пен сутегі молекулаларынан аз атомдық салмаққа ие, ол 18-ге тең. Себебі, белгілі бір көлемдегі газдағы молекулалардың саны тұрақты болуы керек, су молекулалары ауада азот пен оттегі молекулаларын алмастырды, Олар. Осылайша ауа ылғалдылығының тығыздығы құрғақ ауадан аз.

Алайда, бұл мысалда бір қайшылық бар. Кез-келген адамға бұл судың тығыздығы ауаның тығыздығынан жоғары болған жағдайда қалай болуы мүмкін екендігін білдіруі мүмкін. Жауап сондай-ақ қарапайым: су ауадағы азот пен оттегіне қарағанда жеңіл болатын бу болып келеді, сондықтан бұл керемет Авогадродан алынған барлық заңдылықтар «суға» дейін таралады.

Ауатың тығыздығы ылғалдылыққа қарағанда, температура мен қысымға байланысты. Сондықтан дымқыл ауа температурасы мен қысымының бірдей мәндері сақталған жағдайда ғана құрғақ ауаға қарағанда тығыздығы төмен болады.