공기 1m3 무게 - gong-gi 1m3 muge

공기의 구성은 질소가 78.1% 산소가 20.9% 아르곤0.93% 이산화탄소가 0.03%

기타 가스가 0.04%...이렇게 구성이 됩니다.

그리고 질소의 분자량은 28, 산소의 분자량 32, 아르곤의 분자량 40

이산화탄소의 분자량 44

따라서 1몰의 공기의 무게는

28*0.781+32*.209+40*.0093+44*.0003 = 28.9412g 입니다.

(이것은 좀더 정확히 하기위하여 계산한것이고 실제 적용은 이보다 간략히 함)

따라서 100g/28.9412 = 3.455몰

그런데 1몰의 물질이 기체화하면 그 부피는 22.4L(리터)가 됩니다.

즉 공기 1몰은 22.4L입니다. 따라서

3.455몰의 부피 = 3.455*22.4 = 77.392L

공기의 조성은 부피비로 21%의 산소(M=32) 와 78%의 질소(M=28), 그리고 1%의 아르곤(M=40)으로 이루어져 있다고 한다

(1) 이때의 공기의 평균 분자량을 산출하시오.

답변 = 21%x32 +78%x28+1%x40= 28.96

(2) 중량조성비로 나타내시오

산소=[21x(32÷28.96)]=23.2w% , 질소=[78x(28÷28.96)]=75.414w%

아르곤=[1x(40÷28.96)]=1.381w%

공기의 무게측정은

0℃, 1atm의 건조공기의 밀도는 1.293g/l이다.

간단한 방법으로 공기무게를 측정할 수 있는 아이디어가 떠올라 실제 측정해 보았다.

아이디어는 이렇다.

1기압일때 용기의 질량을 측정하고, 0.5기압일때의 용기의 질량을 측정하면 그 차이가 용기 부피의 1/2 에 해당하는 공기의 무게가 될 것이다. 0.5기압이 되었다는 것은 온도가 일정할때(분자운동속도가 일정할때) 용기안에 들어있는 공기가 절반으로 줄어들었다는 것을 의미 하기 때문이다.

따라서

기압을 측정하기 위해 진공실험장치에 스마트폰을 넣어 압력을 측정하 수 있게 준비한다.

<질량측정>

첫째 : 1기압에서 스마트폰을 넣은 진공실험장치의 질량을 측정한다.

둘째 : 진공실험장치의 공기를 빼서 0.5기압을 만들고 질량을 측정한다.

세째 : 그 차이가 진공실험장치 부피의 1/2 에 해당하는 공기의 무게라는 것을 알 수 있다.

<부피측정>

네째 : 진공실험장치의 용기와 뚜겅에 물을 가득채워 메스실린더에 따라 내면서 진공실험장치 내부의 부피를 측정한다.

다섯째 : 측정된 값을 계산하여 이론적인 값과 맞는지 비교한다.

실제 측정결과

진공실험장치 부피는 1.6L

진공실험장치가 1기압일때와 0.5기압일때 무게 차이는 약 0.9g

따라서 공기 0.8L의 무게는 0.9g 이 된다.

그렇다면 공기 1L 의 무게는 1.125g 이 된다.

이론적인 값은 26도 1기압에서 1L 당 1.18g 정도라고 한다.

이론값이랑 거의 비슷한 값을 얻어낼 수 있었다.

진공용기와 전자저울, 그리고 스마트폰만 가지고 간단하게 할 수 있는 실험이었다. ^^

<제언>

진공용기안에 공기를 빼다 보면 온도도 변하게 된다. 그것까지는 고려하지 못했다.

그리고 처음 시작점이 1기압이 아니다. 날씨에 따라 기압이 달라진다. ^^

예전에 공기무게 측정했던 실험은 아래 링크 참고

http://sciencelove.com/908

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