القائمة الرئيسية

الصفحات

آخر المواضيع

كثافة الهواء - كيفية حساب كثافة الهواء

 الهواء شيء يعرفه الجميع. إنها إحدى الضرورات الأساسية التي تدعم الحياة على الأرض. لذلك دعونا نتعلم المزيد عنها. لنكتشف ما هي كثافة الهواء وكيف نحسب كثافة الهواء.

كثافة الهواء - كيفية حساب كثافة الهواء

تعريف الهواء

الهواء هو غلاف يحيط بنا. إنه خليط من العديد من الغازات التي تصنع الغلاف الجوي للأرض. بشكل عام ، يحتوي هذا المزيج من الهواء بشكل أساسي على النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والأوزون والغازات الخاملة مثل الأرجون والهيليوم والكريبتون والزينون وما إلى ذلك ، كما يحتوي أيضًا على الغبار وحبوب اللقاح والجراثيم.


تعريف كثافة الهواء air density

تشير كثافة الهواء إلى الكتلة لكل وحدة حجم من غازات الغلاف الجوي. يستخدم الحرف اليوناني (ρ(rho للدلالة عليه. تعتمد كثافة الهواء على درجة حرارة الغلاف الجوي والضغط والرطوبة. عادةً ما تكون الوحدات التي تُقاس فيها كثافة الهواء هي درجة الحرارة والضغط المعيارين (STP)  و هي مختصر كلمة Standard Temperature and Pressure .


علاوة على ذلك ، STP هو جو واحد من الضغط عند 0 درجة مئوية. أيضًا ، عند مستوى سطح البحر ، هذه درجة حرارة متجمدة. وبالتالي ، يكون الهواء الجاف أقل كثافة من القيمة المذكورة في معظم الأوقات. علاوة على ذلك ، يحتوي معظم الهواء على الكثير من بخار الماء مما يجعله أكثر كثافة من القيمة المذكورة.


قيمة كثافة الهواء

تبلغ كثافة الهواء الجاف 1.29 جرام لكل لتر عند 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) عند متوسط ​​مستوى سطح البحر. كما أن كثافة الهواء ليست ثابتة. تختلف قيمتها على مستويات مختلفة. على سبيل المثال،


  1. تبلغ كثافة الهواء حوالي 1.225 كيلوجرام لكل متر مكعب (kg/m3) عند 15 درجة مئوية وعند مستوى سطح البحر. أيضًا ، هذه هي القيمة وفقًا لمعيار الغلاف الجوي الدولي (ISA). إذا تحدثنا عن وحدات أخرى ، فسيكون 1225.0 جرام لكل متر مكعب (g/m3) و 0.0765 رطل / (قدم مكعب) ، أو 0.0023769 سبيكة / (قدم مكعب)
  2. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم معيار لدرجة الحرارة والضغط كثافة هواء جاف تبلغ 1.2754 كجم / متر مكعب (عند 0 درجة مئوية و 100 كيلو باسكال).
  3. علاوة على ذلك ، فإن كثافة الهواء الجاف عند درجة حرارة 20 مئوية و 101.325 كيلو باسكال هي 1.2041 كجم / متر مكعب.
  4. أيضًا ، عند 70 درجة فهرنهايت (فهرنهايت) و 14.696 رطل لكل بوصة مربعة (لكل بوصة مربعة) ، تبلغ كثافة الهواء الجاف حوالي 0.74887 رطل / قدم.

العوامل التي تؤثر على كثافة الهواء

  • في الارتفاعات العالية ، تكون كثافة الهواء أقل. على سبيل المثال ، تكون كثافة الهواء أقل في المناطق الجبلية منها في المناطق الاستوائية. بمعنى آخر ، كلما زاد الارتفاع ، تقل الكثافة.
  • في درجات الحرارة المرتفعة ، تكون كثافة الهواء أقل. بمعنى آخر ، تنخفض الكثافة مع زيادة درجة الحرارة مع تغير حجم الغاز معها. لذلك ، يكون الهواء أكثر كثافة في يوم الشتاء البارد بدلاً من يوم صيفي حار ، بشرط أن تظل العوامل الأخرى كما هي. مثال آخر على ذلك هو ارتفاع منطاد الهواء الساخن.

حساب كثافة الهواء

أسهل طريقة لحساب كثافة الهواء الجاف هي تطبيق قانون الغاز المثالي. يعبر قانون الغاز المثالي عن الكثافة كدالة لدرجة الحرارة والضغط. أيضًا ، تمامًا مثل جميع قوانين الغاز ، إنه تقدير. لكنها جيدة جدًا في درجات الحرارة والضغوط العادية. إلى جانب ذلك ، يضيف الضغط العالي ودرجة الحرارة المزيد من الأخطاء في الحساب.


المعادلة هي: ρ = p / RT أو بالشكل الرياضي

 \[ρ=\frac{p}{R T}\]

ρ هي كثافة الهواء بالكيلو جرام / متر مكعب kg/m3

p هو الضغط المطلق في Pa

T هي درجة الحرارة المطلقة في K.

R هو ثابت الغاز المحدد للهواء الجاف بوحدة (J/ kg.K)


ثابت الغاز المحدد للهواء الجاف هو 287.058 (J/ kg.K)

سؤال 1.

دعونا نحسب كثافة الهواء للهواء الجاف عند مستوى سطح البحر في الظروف الجوية القياسية الدولية للضغط (1013.25hPa أو 101325Pa) ودرجة الحرارة 15oC.


تذكر أنه لتحويل oC إلى oK ، تحتاج إلى إضافة 273.15.


\[ρ=\frac{101325}{287.05* (15 + 273.15)}=1.225 kg/m3\]


يمكنك استخدام الآلة الحاسبة أدناه لعمل أمثلة أخرى.


سؤال 2. أي من الأجهزة التالية يستخدم لقياس كثافة الهواء؟

أ. مقياس الكثافة

ب. مقياس شدة الريح

ج - بارومتر

د. بولومتر


جواب. الإجابة الصحيحة هي الخيار "أ". بالإضافة إلى ذلك ، نستخدم مقياس شدة الريح لقياس سرعة الرياح ، ومقياس ضغط الهواء لقياس ضغط الهواء ، ومقياس الضغط لقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي.


هل اعجبك الموضوع :

تعليقات

محتويات