כמה שוקל האוויר? במבט ראשון זו שאלה חסרת משמעות לחלוטין, כי אוויר אי אפשר לגעת, הוא, כמו שחשבנו פעם, לא מפעיל עלינו לחץ, הוא לגמרי בלתי נראה, לא מורגש, ובכלל, איך האוויר יכול לשקול משהו? הם אפילו אומרים לפעמים על אנשים רזים וגרום: "כן, הוא (או היא) קל יותר מאוויר!". כמה אוויר שוקל נראית כשאלה אבסורדית לחלוטין. ובכל זאת, זה מגיע מאיפשהו.
השאלה כמה אוויר שוקל רחוקה מלהיות אבסורדית כפי שהיא נראית במבט ראשון. זה בכלל לא חסר משמעות כשמדובר במשקל האוויר בהקשר של תגובות וחישובים כימיים. בדרך כלל כימאים פועלים עם המסה המולרית של האוויר.
מה זה וכיצד הצליחו מדענים לשקול את האוויר? האם הם השתמשו במשקולות מיוחדות? ומהי מסת האוויר? איך למדוד את זה? ומה אם אתה צריך לחשב את המשקל של נפח אוויר גדול מאוד?
מהי מסה מולרית?
מסה מולרית היא היחס (סימן חלוקה) בין המסה של חומר למספר המול של אותו חומר. במילים אחרות, המסה המולרית של חומר היא המסה של שומה אחת ממנוחומרים.
הצורה המקובלת בדרך כלל של מסה טוחנת בנוסחאות כימיות היא האות הגדולה "M". כלומר, אם צריך לכתוב את המשפט "המסה המולרית של חומר שווה" כנוסחה, זה ייראה כך: "M=…"
בדרך כלל, הכתובת המשנה מציינת את המסה הטוחנית של חומר הכוונה. עבור חומר מורכב, כגון אוויר, שאין לו צורה קצרה ספציפית, ניתן לציין זאת גם בסוגריים. אז ניתן לסמן את המסה המולרית של האוויר כ-Mair או כ-M (אוויר). ובכל זאת, האפשרות לכתוב עם אינדקס נמוך יותר עדיפה.
איך נמדדת המסה המולרית?
יחידת המסה המולארית במערכת היחידות הבינלאומית (SI) היא הקילוגרם לכל שומה. בצורה מקוצרת בגרסה הרוסית, זה ייראה כמו "ק"ג/מול", והקיצור הבינלאומי המקובל נכתב כ-kg/mol. אולם מבחינה היסטורית, מסות טוחנות נמדדו בגרמים למול, שכן, ככלל, אנו מדברים על כמויות וכמויות קטנות מאוד של חומר, כלומר קילוגרמים כאן רק יסבכו את החישובים מבלי לבצע פונקציה אחרת.
מהי שומה?
כפי שהוזכר לעיל, המסה הטוחנית מבטאת את המשקל של שומה אחת של חומר. אבל מה זאת השומה הזו? איך לחשב את זה? מי ומתי החליט לחשב את המסה בשומות?
Mol, על פי החלטת הוועידה הכללית ה-14 בנושא משקלים ומידות, שאומצה ב-1971, והתקנת יחידות ערכים המותרות לשימוש בפדרציה הרוסית, מוגדרת כמספרחומרים של מערכת המכילה אלמנטים מבניים רבים כמו שיש אטומים בפחמן-12 במשקל 0.012 ק ג. אבני הבניין יכולות להיות אטומים, מולקולות, יונים, אלקטרונים או חלקיקים אחרים וקבוצות מסוימות של חלקיקים.
שם של כמות זו מגיע מהשומות הלטיניות, שמשמעותן "כמות, מסה, קבוצה ניתנת לספירה".
מהי המסה הטוחנית של האוויר?
אז כמה האוויר שוקל? כימאים יכולים לתת תשובה מדויקת לשאלה זו. המסה המולרית הממוצעת של אוויר היא 28.98 גרם לשומה. כדי להקל על החישוב למטרות חינוכיות, מספר זה מעוגל בדרך כלל כלפי מעלה ל-29 גרם לשומה. זה נכתב כאשר פותרים משוואות כימיות כ-28.98 גרם למול או כ-29 גרם למול. המסה המולרית של האוויר לחישובים טיפוסיים שאינם דורשים דיוק גבוה ללא שינוי.
איך הצלחת לשקול שומה של אוויר?
אוויר הוא תערובת של גזים שונים. הוא מורכב בעיקר מחנקן וחמצן. יחד, חלקם באוויר הוא יותר מ-98 אחוז. בנוסף אליהם, האוויר מכיל מימן, פחמן דו חמצני, ארגון וזיהומים זעירים מאוד של גזים אחרים היוצרים את האטמוספירה של כדור הארץ, וכן את החלקיקים הקטנים ביותר של אדי מים.
המסה המולרית של האוויר מחושבת כמסה המולרית של תערובת של מספר חומרים המרכיבים אותה. כלומר, כדי למצוא אותו, יש צורך למצוא את הממוצע המשוקלל האריתמטי של המסה המולרית של שברי המסה שהם חלק מהחומרים הבודדים היוצרים אוויר.
לנוחותחישובים של כימאים לוקחים כמה ערכים אידיאליים של המסות המולריות של הגזים המרכיבים את האוויר, כמו גם כמה חלקים מוחלטים של גזים אלה באוויר. המספר 28.98 גרם לשומה מתקבל על ידי מציאת הממוצע המשוקלל האריתמטי באמצעות נתונים אלה.
האם שומה של אוויר תמיד תשקול בדיוק כל כך הרבה?
מכיוון שאוויר הוא תערובת של גזים, זהו תרכובת לא יציבה שבה הפרופורציות המדויקות של חומרים יכולות להשתנות בהתאם לתנאים שונים.
אז, למשל, תכולת הפחמן הדו-חמצני באוויר גבוהה יותר בערים גדולות מאשר באזורים כפריים, או אפילו יותר ביערות, שם היא נצרכת על ידי עצים, להיפך, מה שמביא לאחוז גדול יותר. של חמצן לתוך הרכבו. ככלל, גם הרכב האוויר בסביבה העירונית משתנה מאוד עקב גזי פליטה, תפעול מפעלים ומפעלים, ריכוז לא אחיד של שטחים ירוקים ושטחים מגולגלים לבטון ומלט וכן אזורי תעשייה ונופש.
ביטוי נוסף של הבדלים בהרכב האוויר במקומות שונים מוכר היטב למטפסים. זה נובע מהעובדה שלמולקולות החמצן יש מסה גדולה, ולכן, עם הגובה, הריכוז שלה באוויר יורד. כתוצאה מכך, ברמות הגבוהות, החמצן באוויר הוא הרבה פחות מאשר במישורים או בשפלה. יחד עם זאת, ריכוז החנקן באוויר הופך גבוה יותר עם הגובה עקב ירידה בריכוז החמצן, שכן לגז זה מסה מולרית נמוכה יותר מהמסה המולרית של חמצן. בגלל זהכובשי פסגות הרים צריכים לשאת על עצמם בלוני חמצן, ואדם שנכנס ראשון לאזור הררי יכול להרגיש סחרחורת.
משפיע גם על ריכוז הגזים באוויר אדי מים. שיעור התוכן שלו באוויר תלוי בלחות, טמפרטורה, אקלים, עונה ועוד כמה תנאים. חלקו בדרך כלל אינו משמעותי במיוחד, אך הוא יכול להגיע לכמה אחוזים באזורים מסוימים.
איך אתה יכול למצוא מסה של יותר אוויר?
כדי לדעת את המסה המולרית של האוויר, אתה יכול לחשב כמה שוקל נפח אוויר גדול יותר. כדי לעשות זאת, עליך לדעת את כמות האוויר.
מסת האוויר מחושבת על ידי הכפלת כמות האוויר במסה המולרית שלו. אם תכתוב משפט זה כנוסחה, ערכת החישוב תיראה כך: m=V × M. בנוסחה זו, m מציין את מסת האוויר, V היא כמות האוויר במול, ו-M היא המסה המולרית של אוויר.
