Hướng dẫn cách tính khối lượng riêng của không khí

Chu Văn An

Mật độ không khí có các giá trị khác nhau ở mỗi khoảng nhiệt độ, ở 0 độ C là 1,29 kg/m3, ở 20 độ C là 1,2 kg/m3 và ở 100 độ C là 1,85kg/m3. Làm thế nào để tính toán mật độ không khí?

1. Mật độ không khí là gì?

Trọng lượng riêng, còn được gọi là mật độ khối lượng, là đại lượng biểu thị mật độ khối lượng của vật liệu trên một đơn vị thể tích của nó. Để đo mật độ, chúng ta sử dụng thương số giữa khối lượng và thể tích của vật chất ở dạng nguyên chất. Hiểu một cách đơn giản thì mật độ là tỉ số giữa thể tích và khối lượng của một vật.

Hình 1: Trọng lượng riêng

Trong lĩnh vực khí tượng học, khối không khí là một thể tích cụ thể được xác định bởi nhiệt độ và hàm lượng hơi nước của nó.

Mật độ không khí là một đại lượng vật lý, biểu thị mật độ khối lượng không khí trên một đơn vị thể tích.

2. Công thức tính mật độ không khí

Hằng số khí cụ thể của một chất khí được tính bằng cách chia hằng số lý tưởng cho khối lượng mol của khí đó. Đơn vị của hằng số khí cụ thể là (J/(kg·K)).

Dựa trên các nguyên tắc chung, chúng ta có thể sử dụng công thức sau để tính mật độ của chất khí:

p = P/ R(cụ thể).T

Trong đó:

– p là mật độ của khí cần tính toán.

– P là áp suất của khối khí, đơn vị pascal (Pa)

– R riêng​ là hằng số khí, có giá trị 8,31446 J/(mol·K),

– T là nhiệt độ của khối không khí, thường biểu thị bằng đơn vị kelvin (K).

3. Mật độ không khí là bao nhiêu?

Mật độ của không khí có thể thay đổi theo giá trị nhiệt độ. Dưới đây là các giá trị mật độ của không khí ở một số nhiệt độ khác nhau:

– Ở nhiệt độ 0 độ C, mật độ không khí là 1,29 kg/m³.

– Ở nhiệt độ 20 độ C, mật độ không khí là 1,2 kg/m³.

– Ở nhiệt độ 100 độ C, mật độ không khí là 1,85 kg/m³.

Hình 2: Mật độ không khí ở các điểm nhiệt độ khác nhau

Điều này cho thấy mật độ không khí thay đổi theo nhiệt độ và việc tính toán mật độ ở mỗi nhiệt độ có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tính chất của không khí trong các điều kiện khác nhau.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến mật độ không khí

Chắc hẳn nhiều người đã từng thắc mắc: Tại sao mật độ không khí lại thay đổi theo nhiệt độ? Những yếu tố nào ảnh hưởng đến mật độ của không khí?

4.1. Nhiệt độ

Đối với một chất, thể tích của một vật sẽ nở ra khi nóng và co lại khi lạnh nên thể tích của một chất phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ.

Như chúng ta đã biết, mật độ không khí được tính bằng mật độ khối lượng không khí trên một đơn vị thể tích. Trong khi đó, mật độ khối lượng không đổi và thể tích tăng (giảm) khi nhiệt độ cũng tăng (giảm).

Vì vậy, nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến mật độ không khí.

Hình 3: Nhiệt độ ảnh hưởng đến mật độ không khí

4.2. Các bộ phận cố định trong không khí

Theo nghiên cứu chuyên sâu, không khí được chia thành 3 thành phần khác nhau, điều này ảnh hưởng lớn đến mật độ và tính chất của nó:

Trong không khí có một số thành phần cố định chính tạo nên môi trường sống xung quanh chúng ta. Cụ thể, các thành phần trong không khí bao gồm:

– 78% nitơ (N2): Nitơ chiếm phần lớn trong tổng lượng không khí, chiếm khoảng 78%.

– 21% oxy (O2): Oxy chiếm tỷ lệ nhỏ hơn nitơ, khoảng 21%.

– 1% bao gồm carbon dioxide (CO2), hơi nước và các khí hiếm khác: Dù chỉ là một phần nhỏ nhưng các thành phần này cũng rất quan trọng trong sự tồn tại và hoạt động của các hệ sinh thái trên trái đất.

Hình 4: Thành phần trong không khí

4.3. Sự thay đổi thành phần trong không khí

Các phần có thể thay đổi của không khí như carbon dioxide (carbon dioxide), hơi nước và các thành phần khác thường dao động tùy theo điều kiện môi trường. Trong điều kiện bình thường, carbon dioxide thường dao động từ 0,02% đến 0,04%. Đồng thời, lượng hơi nước thực tế trong thành phần không khí thường duy trì ở mức dưới 4%.

Thành phần này có thể thay đổi tùy theo khí hậu từng vùng và điều kiện thời tiết cụ thể cũng như nhiệt độ môi trường.

Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi thành phần không khí một phần là do ô nhiễm không khí, các hoạt động của con người như đốt rác thải, xả khí thải,… Phần còn lại là do các thảm họa thiên nhiên như núi lửa, cháy rừng,…

Trong bài viết này, LabTrường Chu Văn An đã chia sẻ đến bạn đọc những thông tin về mật độ không khí và công thức xác định các chất khí ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Hy vọng bài viết này cung cấp những thông tin bạn đọc đang tìm kiếm, tuy nhiên nếu có thắc mắc nào khác vui lòng để lại bình luận bên dưới để chúng tôi giải đáp ở những bài viết tiếp theo.

>> Xem thêm:

Mật độ của nước là gì? Phương pháp đo đơn giản và dễ dàng

Mật độ của bạc là gì? Chúng áp dụng vào cuộc sống như thế nào?