Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 12 dotazů obsahujících »atmosférického«
2) Měření hmotnosti vzduchu
04. 06. 2007
Dotaz: Čím se dá zvážit nebo zjistit hmotnost vzduchu kromě fyzikálních tabulek? (Michaela Marková)
Odpověď: Možností je několik, uvěďme proto jen dva příklady. Měřit můžeme třeba tak, že pumpičkou natlakujeme dostatek vzduchu třeba do PET láhve (musíme si k tomu vyrobit vhodný ventilek, např. cykloventilek vsazený do víčka láhve). Takto natlakovanou láhev zvážíme a výsledek si zapíšeme. Potom z láhve upustíme 1 litr vzduchu (dobře se to dělá třeba hadičkou do jiné láhve pod vodou) a takto odlehčenou láhev opět zvážíme. Rozdíl naměřených hmotností je pak hmotností jednolo litru vzduchu za běžného atmosférického tlaku.
Další možností je pak třeba výpočet nebo odhad. Ze školy si pamatujeme, že jeden mol plynu zabírá za běžných podmínek objem 22,4 litru. Vzduch je složen převážně z dusíku (asi 78%) a kyslíku (asi 20%). Jádro atomu dusíku tvoří 7 protonů a obvykle 7 neutronů, molekuku dusíku však tvoří dva atomy, hmotnost jednoho molu dusíku je tedy přibližně 2*(7+7) = 28 gramů. Jádro atomu kyslíku je tvořeno 8 protony a obvykle 8 neutrony, molekulu opět tvoří dva atomy, mol kyslíku tedy váží zhruba 2*(8+8) = 32 gramů. Je-li vzduch směsí hlavně dusíku a kyslíku, bude jeho molární hmotnost kdesi mezi 28 a 32 gramy na mol, vzhledem k většímu zastoupení dusíku asi blíže k těm 28 g/mol, počítejme tedy s 29 g/mol. Jestliže tedy 1 mol má objem 22,4 litru a váží 29 gramů, potom jeden litr musí vážit 22,4 krát méně, tedy přibližně 1,3 gramu (což je v docela dobré shodě s výsledky měření výše popsanou metodou s tlakováním PET láhve).
Dotaz: Dobrý den, máme dvě nádoby stejného objemu, ve kterých je voda, rovněž stejného
objemu (přičemž voda nezabírá celý objem nádoby). V jedné nádobě je nad hladinou
vody vzduch a v druhé je vzduch vypuštěn, tzn. nad hladinou vody se nachází
pouze vodní páry. Můj dotaz zní: bude v nádobě, ve které není vzduch, větší
množství vodních par, nebo bude v obou nádobách stejné množství vodní páry (nad
vodní hladinou)? (petr)
Odpověď: V nádobě, v níž je v rovnovážném stavu voda se svými parami, je tzv.
dynamická rovnováha. To znamená, že ačkoliv z makroskopického pohledu se
nic nemění (množství kapalné a plynné fáze je pořád stejné), na
mikroskopické úrovni se něco děje: molekuly vody se neustále chaoticky
pohybují, občas některá "vyskočí" z kapaliny a stane se součástí par
("vypaří se"), jindy se zase molekula páry vrátí do kapaliny
("zkondenzuje").
Rovnováha závisí tedy na tom, jak "husto" je molekul vodní páry v plynné
fázi nad kapalinou - pokud příliš mnoho, kondenzují, pokud příliš málo,
nastává vypařování z kapalné fáze. Přitom nezáleží na tom, mezi čím se
tyto molekuly vodní páry pohybují - zda mezi částicemi vzduchu, ve
vzduchoprázdnu nebo v jakémkoli jiném plynu; záleží pouze na jejich
množství v jednotce objemu. Selským rozumem usoudíme, že nemůže být tak
úplně jedno, zda se molekuly pohybují mezi "ničím" nebo mezi částicemi
vzduchu - ale za běžných podmínek je jakýkoli plyn natolik "řídký", že
částice v něm se pohybují dostatečně volně.
Je-li ve Vašich nádobách stejné množství kapalné fáze a v obou případech
jde o rovnovážný stav, musí v nich být také stejná množství vody v
plynném skupenství, v důsledku tedy stejný tlak molekul vodní páry. Liší
se pouze celkový tlak nad kapalinou v nádobě - v jednom případě je
plynná fáze tvořena pouze vodními parami, v druhém stejným množstvím
vodních par a navíc ještě vzduchem, takže celkový tlak je zde vyšší,
tvořený součtem tzv. parciálních (částečných) tlaků jednotlivých složek
(vodní pára, kyslík, dusík, oxid uhličitý... ).
A jaký je tlak syté vodní páry, tedy páry v dynamické rovnováze s
kapalnou vodou? To závisí na teplotě. Např. při 10 °C je to asi 1,2 kPa
(setina atmosférického tlaku), při 50 °C asi 12 kPa, při 100 °C je to
akorát atmosférický tlak a při 120 °C je to asi 2,5 násobek
atmosférického tlaku.
Dotaz: Četl jsem něco o akustické impedanci v souvislosti s výbuchy pod vodou. Na
přechodu tlakové vlny mazi látkymi s různou AI (měkká tkáň-kost) se uvolňuje
energie a ta "poškozuje" živočichy ve vodě. V jaké formě je ta energie a jak
vůbec celý děj probíhá? Děkuji (matěj)
Odpověď: To jsou trochu vágní informace s "uvolňováním energie". Především akustické veličiny (jako třeba impedance) jsou míněny pro akustické účely, tedy v lineárním přiblížení, jehož oprávnění je dáno velikostí akustických tlaků (od nějakých 10-5 Pa do 20 Pa, oproti 101 325 Pa obyčetného atmosférického tlaku). Při výbuchu pod vodou určitě jde o hodnoty tlaků podstatně větší než akustické, zaména ví-li se, že při nich dojde k poškození živé tkáně.
Tady bych to vyšetřoval prostě jako odraz vlny na rozhraní dvou prostředí (tkáň-vaz, resp. vaz-kost) a podíval se na to, jaká maximální napětí tam budou u hranice - zda se tedy to od kosti může odtrhnout anebo ne.
Další otázka je, zda tkáň snese bez poškození vůbec průchod vlny s tak ostrým náběhem i amplitudou, jaké jsou při explozi pod vodou.
Dotaz: Zdravím. Chci se zeptat, jaký vliv má na bod tuhnutí vody tlak? Konkrétně cca
4-5 bar, tj. jaký je bod tuhnutí při tomto tlaku?? J.Z. (Jarda Z.)
Odpověď: Tlak má vliv velmi malý (mnohem menší než na bod varu). Při desetinásobku
atmosférického tlaku je pokles bodu tuhnutí jen asi šest setin stupně
Celsia, jak je uvedeno v následující tabulce.
Závislost bodu tání/tuhnutí vody na tlaku
tlak (MPa)
teplota (°C)
0,1 (atmosférický tlak)
0,00
1
-0,06
2
-0,14
3
-0,21
4
-0,29
5
-0,36
10
-0,74
50
-4,02
100
-8,80
150
-14,40
200
-20,69
Zdroj: CRC Press. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 82nd edition. CRC
Press, 2001. ISBN 08-4930-482-2.
Pro tlak 5 bar, tedy 0,5 MPa, v těchto tabulkách teplota tání/tuhnutí
uvedena není. Je ale zjevné, že pokles je v běžných případech zcela
zanedbatelný. Pokud by Vás přesto zajímal tlak právě při 0,5 MPa, ještě se
ozvěte, pokusíme se to dopátrat.
Dotaz: Pracuji v obchodě s hodinkami a stále nevím, jak je to s tlakem pod vodou. Uvádí
se, že hodinky např. označené 50M = 5atm. Mně se to jeví jako podezřelé, protože
podle dalšího vysvětlení tyto hodinky můžete jen ponořit do vody (povrchové
plavání), ale není možné s nimi skočit do vody nebo se potápět. Jsem absolutní
laik, ale byla bych moc ráda, kdyby mi to někdo jednoduše osvětlil. Jaký je tedy
tlak pod vodou a jak to srovnat s označením pro hodinky. Předem děkuji. Nada (nada)
Odpověď: Ve vodě je potřeba počítat s hydrostatickým tlakem, který je součinem hloubky pod hladinou h, hustoty vody ρ a tíhového zrychlení g
hydrostatický tlak=h·ρ·g
Výpočtem se tedy můžeme přesvědčit, že na každých 10m ponoření ve vodě se skutečně tlak zvýší přibližně o hodnotu atmosférického tlaku (standardní atmosférický tlak při povrchu Země je okolo 105Pa). I já bych tedy předpokládal, že s hodinkami označenými 5atm je možné se bezproblému potápět i nekolik desítek metrů. Dotaz proč tomu tak není a proč jsou přesto hodinky takto označeny tedy bude rozumné směřovat na konkrétního výrobce hodinek.
