Есть ли у воздуха вес? Обладает ли весом воздух Имеет ли воздух массу
Хотя мы и не чувствуем воздух вокруг себя, воздух - это не ничто. Воздух - это смесь газов: азота, кислорода и других. А газы, как и другие вещества, состоят из молекул, и поэтому имеют вес, хотя и небольшой.
С помощью опыта можно доказать, что воздух имеет вес. На середине палки длиной сантиметров в шестьдесят укрепим веревочку, а к обоим ее концам привяжем два одинаковых воздушных шарика. Подвесим палку за веревочку и увидим, что она висит горизонтально. Если теперь проткнуть иголкой один из надутых шариков, из него выйдет воздух, и тот конец палки, к которому он был привязан, поднимется вверх. Если проколоть и второй шарик, то палка снова займет горизонтальное положение.
Это происходит потому что воздух в надутом шарике плотнее , а значит, и тяжелее , чем тот, что находится вокруг него.
Сколько весит воздух, зависит от того, когда и где его взвешивают. Вес воздуха над горизонтальной плоскостью - это атмосферное давление. Как и все предметы, окружающие нас, воздух тоже подвержен земному притяжению. Оно-то и наделяет воздух весом, который равен 1 кг на квадратный сантиметр. Плотность воздуха равна около 1,2 кг/м 3 , то есть куб со стороной 1 м, наполненный воздухом, весит 1,2 кг.
Воздушный столб, вертикально поднимающийся над Землей, тянется на несколько сотен километров. Значит, на стоящего прямо человека, на его голову и плечи, площадь которых составляет примерно 250 см 2 , давит столб воздуха весом около 250 кг!
Мы не смогли бы выдерживать такую тяжесть, если бы ей не противостояло такое же давление внутри нашего тела. Следующий опыт поможет нам понять это. Если растянуть двумя руками бумажный лист и кто-то с одной стороны надавит на него пальцем, то результат будет один - дырка в бумаге. Но если надавить двумя указательными пальцами на одно и то же место, но с разных сторон, ничего не случится. Давление с обеих сторон будет одинаковым. То же самое происходит и с давлением воздушного столба и встречным давлением внутри нашего тела: они равны.
Воздух обладает весом и со всех сторон давит на наше тело.
Но он не может раздавить нас, ибо встречное давление тела равно внешнему.
Изображенный выше простой опыт делает это очевидным:
если с одной стороны надавить пальцем на лист бумаги, он порвется;
но если надавить на него с обеих сторон, этого не произойдет.
Кстати...
В повседневности, когда мы что-то взвешиваем, мы делаем это в воздухе, и поэтому мы пренебрегаем его весом, так как вес воздуха в воздухе равен нулю. Например, если мы взвесим пустую стеклянную колбу, мы будем считать полученный результат весом колбы, пренебрегая тем, что она наполнена воздухом. А вот если колбу закрыть герметично и откачать из нее весь воздух, мы получим совсем другой результат...
Многих может удивить тот факт, что воздух имеет определенный ненулевой вес. Точное значение этого веса определить не так просто, поскольку на него сильно влияют такие факторы, как химический состав, влажность, температура и давление. Рассмотрим подробнее вопрос о том, сколько весит воздух.
Что такое воздух
Прежде чем отвечать на вопрос о том, сколько весит воздух, необходимо разобраться с тем, что представляет собой эта субстанция. Воздух - это газовая оболочка, которая существует вокруг нашей планеты, и которая представляет гомогенную смесь различных газов. В состав воздуха входят следующие газы:
- азот (78,08%);
- кислород (20,94%);
- аргон (0,93%);
- водяной пар (0,40%);
- углекислый газ (0,035%).
Помимо перечисленных выше газов, в воздухе также присутствуют в минимальных количествах неон (0,0018%), гелий (0,0005%), метан (0,00017%), криптон (0,00014%), водород (0,00005%), аммиак (0,0003%).
Интересно отметить, что разделить эти компоненты можно, если конденсировать воздух, то есть превратить его в жидкое состояние путем увеличения давления и уменьшения температуры. Поскольку каждый компонент воздуха обладает своей температурой конденсации, то таким способом удается выделить все компоненты из воздуха, что используется на практике.
Вес воздуха и факторы, которые на него влияют
Что мешает ответить точно на вопрос, сколько весит кубометр воздуха? Конечно же, ряд факторов, которые могут сильно влиять на этот вес.
Во-первых, это химический состав. Выше приведены данные для состава чистого воздуха, однако, в настоящее время этот воздух во многих местах планеты сильно загрязнен, соответственно, его состав будет другим. Так, вблизи больших городов в воздухе содержится больше углекислого газа, аммиака, метана, чем в воздухе сельской местности.
Во-вторых, влажность, то есть количество водяного пара, которое содержится в атмосфере. Чем более влажный воздух, тем меньше он весит при прочих равных условиях.
В-третьих, температура. Это один из важных факторов, чем меньше ее значение, тем выше плотность воздуха, и, соответственно, тем больше его вес.
В четвертых, атмосферное давление, которое непосредственно отражает количество молекул воздуха в определенном объеме, то есть его вес.
Чтобы понять, как совокупность этих факторов влияет на вес воздуха, приведем простой пример: масса одного метра кубического сухого воздуха при температуре 25°C, находящегося вблизи поверхности земли, составляет 1,205 кг, если же рассматривать аналогичный объем воздуха вблизи поверхности моря при температуре 0°C, то его масса уже будет равна 1,293 кг, то есть увеличится на 7,3%.
Изменение плотности воздуха с высотой
С увеличением высоты падает давление воздуха, соответственно, уменьшается его плотность и вес. Атмосферный воздух при давлениях, которые наблюдаются на Земле, можно в первом приближении считать идеальным газом. Это означает, что давление и плотность воздуха математически связываются друг с другом через уравнение состояния идеального газа: P = ρ*R*T/M, где P - давление, ρ - плотность, T - температура в кельвинах, M - молярная масса воздуха, R - универсальная газовая постоянная.
Из приведенной выше формулы можно получить формулу зависимости плотности воздуха от высоты, если учесть, что давление изменяется по закону P = P 0 +ρ*g*h, где P 0 - давление у поверхности земли, g - ускорение свободного падения, h - высота. Подставляя эту формулу для давления в предыдущее выражение, и выражая плотность, получаем: ρ(h) = P 0 *M/(R*T(h)+g(h)*M*h). С помощью этого выражения можно определить плотность воздуха на любой высоте. Соответственно вес воздуха (правильнее говорить масса) определяется по формуле m(h) = ρ(h)*V, где V - заданный объем.
В выражении зависимости плотности от высоты можно заметить, что от высоты также зависят температура и ускорение свободного падения. Последней зависимостью можно пренебречь, если речь идет о высотах не более 1-2 км. Что касается температуры, то ее зависимость от высоты хорошо описывается следующим эмпирическим выражением: T(h) = T 0 -0,65*h, где T 0 - температура воздуха вблизи поверхности земли.
Чтобы не вычислять постоянно плотность для каждой высоты, ниже приведем таблицу зависимости главных характеристик воздуха от высоты (до 10 км).
Какой воздух является самым тяжелым
Рассмотрев основные факторы, которые определяют ответ на вопрос о том, сколько весит воздух, можно понять, какой воздух будет самым тяжелым. Говоря кратко, холодный воздух весит всегда больше, чем теплый, поскольку плотность последнего ниже, и сухой воздух весит больше, чем влажный. Последнее утверждение легко понять, поскольку составляет 29 г/моль, а молярная масса молекулы воды равна 18 г/моль, то есть меньше в 1,6 раза.
Определение веса воздуха при заданных условиях
Теперь решим конкретную задачу. Ответим на вопрос о том, сколько весит воздух, занимающий объем 150 л, при температуре 288 К. Учтем, что 1 литр составляет тысячную часть от кубического метра, то есть 1 л = 0,001 м 3 . Что касается температуры 288 К, то она соответствует 15°C, то есть является типичной для многих районов нашей планеты. Далее нужно определить плотность воздуха. Сделать это можно двумя способами:
- Рассчитать по приведенной выше формуле для высоты 0 метров над уровнем моря. В этом случае получается значение ρ = 1,227 кг/м 3
- Посмотреть в приведенную выше таблицу, которая построена, исходя из T 0 = 288,15 К. В таблице стоит значение ρ = 1,225 кг/м 3 .
Таким образом, получилось два числа, которые хорошо согласуются друг с другом. Небольшое различие связано с погрешностью 0,15 К при определении температуры, а также с тем, что воздух является все же не идеальным, а реальным газом. Поэтому для дальнейших расчетов возьмем среднее из двух полученных значений, то есть ρ = 1,226 кг/м 3 .
Теперь, пользуясь формулой связи массы, плотности и объема, получаем: m = ρ*V = 1,226 кг/м 3 * 0,150 м 3 = 0,1839 кг или 183,9 грамма.
Также можно ответить, сколько весит литр воздуха при заданных условиях: m = 1,226 кг/м 3 * 0,001 м 3 = 0,001226 кг или приблизительно 1,2 грамма.
Почему мы не чувствуем, что воздух давит на нас
Сколько весит 1 м3 воздуха? Чуть больше 1 килограмма. Весь же атмосферный стол нашей планеты давит на человека своим весом в 200 кг! Это достаточно большая масса воздуха, которая могла бы доставить много неприятностей человеку. Почему же мы ее не чувствуем? Это объясняется двумя причинами: во-первых, внутри самого человека имеется также внутреннее давление, которое оказывает противодействие внешнему атмосферному давлению, во-вторых, воздух, будучи газом, оказывает давление во всех направлениях одинаково, то есть давления во всех направлениях уравновешивают друг друга.
Сколько весит воздух и весит ли он вообще? Мы живем внутри воздуха, окружены им, и не ощущаем его вес. Может показаться, что он невесомый. На самом же деле воздух имеет объем и массу. И мы чувствуем его, когда дует ветер — ветер пригибает к земле деревья, срывает шапки с голов.
Имеет ли воздух вес?
Воздух действительно имеет вес! Есть просто способ убедиться в этом.
Возьмите 2 воздушных шарика и прямую палку. Привяжите шарики с разных концов палки (длина нитей должна быть одинаковая). Теперь привяжите ровно посередине палки веревку. Если все сделано верно, то удерживая веревку, палка будет находится в горизонтальном положении — получились своеобразные весы. Теперь возьмите один из шариков и надуйте его еще больше. Что произойдет? Сторона палки с шариком, который вы только что поддули, будет находиться ниже, так как в шарике теперь больше воздуха, и он больше весит.
Но может возникнуть справедливый вопрос — почему воздушный шар, который заполнен воздухом и окружен воздухом снаружи, весит больше? Ответ кроется в плотности.
В жидкости все то, что имеет большую плотность, чем окружающая среда, будет тонуть. Когда вы добавили в шар воздуха, вы увеличили его общую плотность, так как воздух внутри шарика находится под бо льшим давлением, чем снаружи. Большее давление означает большую плотность, поэтому тяжелый воздух внутри шарика перевешивает шарик с меньшим количеством воздуха.
Сколько весит воздух?
У поверхности Земли один кубический метр воздуха весит около 1,25 кг (данные для сухого воздуха).
Анна Орешкина
Конспект занятия «Имеет ли воздух вес»
Цель : формирование целостного восприятия окружающего мира, развитие интереса к исследовательской и познавательной деятельности детей.
Задачи :
Способствовать обогащению и закреплению знаний детей о свойствах воздуха , расширению представления детей о значимости воздуха в жизни человека , животных, растений; развивать у детей способности устанавливать причинно-следственные связи на основе элементарного эксперимента и делать выводы; воспитывать интерес к исследовательской деятельности.
Ход занятия:
Воспитатель : Давайте со всеми поздороваемся.
(Игра на общение)
Станем рядышком, друг с другом,
Скажем «Здравствуйте!» друг другу.
Нам здороваться не лень :
Всем «Привет!» и «Добрый день!»
Если каждый улыбнётся -
Утро доброе начнётся.
ДОБРОЕ УТРО!
Воспитатель : Ребята, скажите, что нас с вами окружает? Дети : Дома, деревья, птицы, животные.
Воспитатель : Правильно!
Воспитатель : Ребята, сегодня мы с вами узнаем что-то очень интересное. У нас новое задание, оно вот в этой красивой шкатулке. Вы хотите узнать, что у неё внутри? (открывает шкатулку, она пустая)
Дети : Шкатулка пустая, в ней ничего нет.
Воспитатель : Я с вами не согласна, она не пустая в ней что-то есть, а что, вы узнаете, если отгадаете загадку :
Через нос проходит в грудь,
И обратный держит путь.
Он невидимый, но все же
Без него мы жить не сможем.
Он нам нужен, чтоб дышать,
Чтобы шарик надувать.
С нами рядом каждый час,
Но невидим он для нас!
Дети : Воздух !
Воспитатель : Правильно, это воздух !
Воздушный человечек : Ой, помогите, спасите, лечу!
Воспитатель : Кто это там кричит?
(В комнату залетает Воздушный человечек - сделан из голубых шариков).
Воспитатель : Здравствуй, Воздушный человечек ! Как ты к нам попал?
Воздушный человечек : Здравствуйте ребята! Я гулял, но вдруг ветер подхватил меня и понес, понес и принес к вам в детский сад. Как у вас здесь интересно! А что это вы здесь делаете? Можно мне остаться?
Воспитатель : Конечно, оставайся. Мы сегодня с ребятами говорим о воздухе . Воздушный человечек : О воздухе ? А что такое воздух ? Что-то я о нем слышал, и никогда с ним не встречался. Может, его вовсе нет?
Воспитатель : Погоди, Воздушный человечек , я знаю, что воздух вокруг нас .
Воздушный человечек : Ничего я не вижу. Где же он? Куда он спрятался?
Воспитатель : Никуда он не спрятался. Ребята, давайте докажем Воздушному человечку что воздух действительно есть . Оставайся с нами, Воздушный человечек , и ты сам всё поймёшь!
Воздушный человечек : Хорошо, ребята! Я останусь!
Воспитатель : Ребята, сегодня мы с вами поговорим о воздухе как настоящие ученые-исследователи. Учёные работают в помещении, где много приборов для опытов, а как это помещение называется?
Дети : Лаборатория.
Воспитатель : В лаборатории надо соблюдать определенные правила. Какие? Дети : Соблюдать тишину, не перебивать друг друга, не мешать друг другу, работать тихо, аккуратно, внимательно.
Воспитатель : Давайте отправимся в нашу лабораторию, проводить опыты (шагают по кругу, затем идут до столов) .
Чтоб природе другом стать,
Тайны все её узнать,
Все загадки разгадать
Научиться наблюдать,
Будем вместе развивать
Качество - внимательность,
А поможет всё узнать
Наша наблюдательность.
Воспитатель : Вот мы и очутились в научной лаборатории. А для большей таинственности всё приборы я спрятала в коробочки.
Мы опыты начинаем
Интересно здесь бывает
Постарайтесь все понять
Много нужно здесь узнать
Воспитатель : Ребята, а вы знаете, что человек может прожить без еды – 30 дней, без воды – 15 дней, а без воздуха не сможет прожить и 5 минут. Давайте, проверим.
Эксперимент «ЗАДЕРЖКА ВОЗДУХА »
Воспитатель : Давайте вдохнём побольше воздуха , зажмём нос рукой и «нырнём» , а как только воздух закончится , то «вынырнем» (проверяет с помощью песочных часов)
Вывод : человек не может жить без воздуха .
Эксперимент «ВЕС ВОЗДУХА »
(На столе разложены предметы : резиновая игрушка, кусок резины) . Воспитатель : Давайте положим на весы кусочек резины и резиновую игрушку. Что
тяжелее? Правильно, резиновая игрушка. Воспитатель : Возьмем кусочек резины и опустим его в воду. Что с ним произошло? (Он утонул) . А теперь опустим в воду резиновую игрушку. Что с ней произошло? (Она не тонет) . Почему? Ведь игрушка тяжелее кусочка резины? Что внутри игрушки? (Воздух )
Вывод : воздух имеет вес , но он легче, чем вода.
Эксперимент «Имеет ли воздух вес ?»
Воспитатель : Ребята, все предметы вокруг нас имеют вес. Как вы думаете, имеет ли вес воздух ? (ответы)
Это мы сейчас проверим.
Воспитатель : Для следующего опыта возьмем два одинаковых воздушных шарика и положим их на весы.
Что мы видим? (чаши весов неподвижны)
Теперь на одну чашу положим надутый шарик. Что вы заметили? Почему? (ответы)
Вывод : Воздух имеет вес .
Воспитатель : Итак, мы сегодня провели множество опытов. А скажите, вам понравилось проводить опыты? (ответы детей) . Какой опыт вам показался интересным больше всего? (ответы детей) . Что вы сегодня узнали нового? (ответы детей) .
Воспитатель : Ой, ребята, слышите, нас зовёт Воздушный человечек ?
Воздушный человечек : Ребята, а скажите мне, я всё правильно понял или нет?
Воспитатель : Вот мы сейчас и проверим. Я предлагаю вам взять со стола по 2 кружочка. Один красный и один зелёный. Вместо ответа на утверждения Воздушного человечка вы будете показывать кружки. Если вы согласны, поднимите зелёный кружок, если не согласны, красный. Давайте попробуем. Будьте внимательны!
Воздух окружает нас со всех сторон.
Воздух можно услышать .
Воздух прозрачный , поэтому мы его не видим.
Чистый воздух не имеет запаха , но может передавать запах предметов.
Человек может жить без воздуха .
Ветер – это движение воздуха . Воздух тяжелее воды .
Воздушный человечек : Молодцы, ребята! Я в подарок хочу подарить вам предмет с воздухом . Это воздушный шарик !
Дети : Спасибо!
Приложение
Стихотворение про воздух
Он – прозрачный невидимка,
Лёгкий и бесцветный газ.
Невесомою косынкой Он окутывает нас.
Он в лесу густой, душистый,
Как целительный настой.
Пахнет свежестью смолистой,
Пахнет дубом и сосной.
Летом он бывает тёплым,
Веет холодом зимой.
Когда иней лёг на стёкла
Пышной белой бахромой.
Мы его не замечаем,
Мы о нём не говорим.
Просто мы его вдыхаем –
Он ведь нам необходим.
СООБЩЕНИЕ О ВОЗДУХЕ
Воздух – это удивительная оболочка вокруг нашей Земли. Если бы не было воздуха , всё живое погибло в палящих лучах Солнца днём, а ночью от холода. Ветер – это движение воздуха . Он перегоняет холодный воздух на юг , тёплый на север, разгоняет облака или собирает их в дождевые тучи. Без воздуха Земля была бы мёртвой пустыней. В космосе нет воздуха , поэтому космонавты запасаются воздухом с Земли . Воздух необходим всем существам на Земле для того, чтобы дышать и жить. Мы вдыхаем воздух чистым , а выдыхаем – плохой. А растения – наоборот, вдыхают листьями плохой, а выдыхают хороший. Они очищают воздух . Ветер помогает растениям : сдувает пыль с листьев, разносит семена растений по всей Земле. Воздух – это неживая природа, но он тесно связан с живой природой.
Литература :
1. Тугушева Г. П., Экспериментальная деятельность детей среднего и старшего дошкольного возраста.
2. Дыбина О. В. Неизведанное рядом : Занимательные опыты и эксперименты для дошкольников. - М.: ТЦ Сфера, 2005.
3. Дыбина О. В. Ребёнок и окружающий мир. Программа и методические рекомендации. - М.: Мозаика-Синтез,2006
4. Зенина Т. Экологические акции в работе с дошкольниками. // Дошкольное воспитание. - 2002. - № 7. - с. 18.
Муниципальное автономное дошкольное образовательное учреждение
Общеразвивающего вида детский сад №12
Муниципального образования
г. Новороссийск
Конспект в подготовительной группе
На тему : «Имеет ли воздух вес »
Подготовила и провела :
А. В. Орешкина
г. Новороссийск 2017г
Физика на каждом шагу Перельман Яков Исидорович
Сколько весит воздух в комнате?
Можете ли вы хоть приблизительно сказать, какой груз представляет воздух, вмещаемый вашей комнатой? Несколько граммов или несколько килограммов? В силах ли вы поднять такой груз одним пальцем или же едва удержали бы его на плечах?
Теперь, пожалуй, не найдется уже людей, которые думают, как полагали древние, что воздух вовсе ничего не весит. Но сказать, сколько весит определенный объем воздуха, многие и сейчас не смогут.
Запомните же, что литровая кружка воздуха той плотности, какую он имеет близ земной поверхности при обычной комнатной температуре, весит около 1.2 г. Так как в кубическом метре содержится 1 тыс. л, то кубометр воздуха весит в тысячу раз больше, чем 1.2 г, а именно 1,2 кг. Теперь нетрудно уже ответить на поставленный раньше вопрос. Для этого нужно лишь узнать, сколько кубических метров в вашей комнате, и тогда определится вес содержащегося в ней воздуха.
Пусть комната имеет площадь в 10 м 2 , а высоту – 4 м. В такой комнате 40 кубометров воздуха, который весит, значит, сорок раз по 1,2 кг. Это составит 48 кг.
Итак, даже в столь небольшой комнате воздух весит немногим меньше, чем вы сами. Унести на плечах подобный груз вам удалось бы не без труда. А воздух вдвое более просторной комнаты, нагруженный на вашу спину, мог бы вас раздавить.
Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович Из книги История свечи автора Фарадей Майкл Из книги Пять нерешенных проблем науки автора Уиггинс Артур Из книги Физика на каждом шагу автора Перельман Яков Исидорович Из книги Движение. Теплота автора Китайгородский Александр Исаакович Из книги НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ. автора Тесла Никола Из книги Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей автора Дмитриев Александр Станиславович Из книги Мария Кюри. Радиоактивность и элементы [Самый сокровенный секрет материи] автора Паес Адела Муньос Из книги автораЛЕКЦИЯ II СВЕЧА. ЯРКОСТЬ ПЛАМЕНИ. ДЛЯ ГОРЕНИЯ НЕОБХОДИМ ВОЗДУХ. ОБРАЗОВАНИЕ ВОДЫ На прошлой лекции мы рассмотрели общие свойства и расположение жидкой части свечи, а также и то, каким образом эта жидкость попадает туда, где происходит горение. Вы убедились, что когда свеча
Из книги автораВоздух местного производства Поскольку внутренние планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс - расположены близко к Солнцу (рис. 5.2), вполне разумно предположить, что и состоят они из одного сырья. Так и есть. Рис. 5.2. Орбиты планет Солнечной системыИзображения в масштабе
Из книги автораСколько воздуха вы вдыхаете? Интересно подсчитать также, сколько весит тот воздух, который мы вдыхаем и выдыхаем в течение одних суток. При каждом вдохе человек вводит в свои легкие около полулитра воздуха. Делаем же мы в минуту, средним числом, 18 вдыханий. Значит, за одну
Из книги автораСколько весит весь воздух на Земле? Опыты, сейчас описанные, показывают, что столб воды в 10 м высоты весит столько же, сколько столб воздуха от Земли до верхней границы атмосферы, – оттого они и уравновешивают друг друга. Нетрудно вычислить поэтому, сколько весит
Из книги автораЖелезный пар и твердый воздух Не правда ли – странное сочетание слов? Однако это вовсе не чепуха: и железный пар, и твердый воздух существуют в природе, но только не при обычных условиях.О каких же условиях идет речь? Состояние вещества определяется двумя
Из книги автораПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ ПОЛУЧИТЬ САМО-ДЕИСТВУЮЩИИ ДВИГАТЕЛЬ - МЕХАНИЧЕСКИЙ ОСЦИЛЛЯТОР - РАБОТА ДЮАРА И ЛИНДЕ - ЖИДКИЙ ВОЗДУХ Осознав эту истину, я начал изыскивать пути выполнения моей идеи, и после длительных размышлений, я наконец придумал аппарат, который смог бы получать
Из книги автора51 Прирученная молния прямо в комнате – и безопасно! Для опыта нам потребуются: два воздушных шарика. Все видели молнию.Страшный электрический разряд бьет прямо из тучи, сжигая все, во что попадает. Зрелище это и страшно, и притягивает. Молния опасна, она убивает все живое.
Из книги автораСКОЛЬКО? Еще до начала изучения урановых лучей Мария уже решила, что оттиски на фотографических пленках были неточным методом анализа, а она хотела измерить интенсивность лучей и сравнить количество излучения, испускаемого различными веществами. Она знала: Беккерель