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.
공기의 무게가 얼마나 되는가...?
공기의 무게는 단독으로 표현을 하지를 않습니다. 눈에 보이는 물체가 아니라서
해서 일반적으로 공기의 체적당 중량으로 표시를 합니다.
0 'C = 1.293 Kg f / m3
20 'C = 1.2 Kg f / m3 ..이 수치는 절대적인 수치라기 보다는 공기조화에서 일반적으로
사용하는 계산식의 수치를 기록한 것 입니다.
1atm :101.325kpa
1.건공기의 분압.
(101.325-3.3597*50/100) =99.64515 kpa
2.체적 1미터 3제곱 일때 건공기와 수증기의 중량.
건공기 중량 :29kg/22.4m^3 *273.16/293.16 *99.64515/101.325 =1.18632 kg
수중기중량 :18kg/22.4m^3*273.16/293.16 *(3.3597*50/100)/101.325 =0.0124kg
3. 절대 습도.
공기 1㎥ 중에 포함된 수증기의 양을 g으로 나타낸다. 12.4
4. 공기의 엔탈피.
hw=0.24t + (597.3+0.44t)x (kcal/kg
=0.24*26 + (597.3+0.44*26)0.0124
=13.788 kcal/kg
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
//sciencelove.com/908
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