공기 밀도를 계산하는 방법

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• 공기 밀도 공식
• 공기 밀도 계산기
• 공기 밀도 대 고도
• 밀도 단위

아무것도 아닌 것처럼 보이지만 주위의 공기는 밀도가 있습니다. 공기의 밀도는 무게, 질량 또는 부피와 같은 물리 및 화학의 특징에 대해 측정되고 연구 될 수 있습니다. 과학자와 엔지니어는 타이어를 팽창시킬 때 공기 압력을 이용하는 장비와 제품을 만들고 흡입 펌프를 통해 재료를들이 마시고 진공 밀봉을 만드는 데이 지식을 사용합니다.

공기 밀도 공식

가장 기본적이고 간단한 공기 밀도 공식은 단순히 공기 질량을 부피로 나누는 것입니다. 이것은 밀도의 표준 정의입니다 ρ = m / V 밀도 ρ ( "rho") 일반적으로 kg / m³질량 엠 kg과 ​​부피 V m에서³. 예를 들어 100kg의 공기가 1m의 부피를 차지한 경우³밀도는 100kg / m입니다.³.

구체적으로 공기 밀도를 더 잘 이해하려면 밀도를 공식화 할 때 공기가 다른 가스로 구성되는 방식을 고려해야합니다. 일정한 온도, 압력 및 부피에서 건조한 공기는 일반적으로 78 % 질소 (엔₂), 21 % 산소 (영형₂) 및 1 % 아르곤 (Ar).

이 분자들이 기압에 미치는 영향을 고려하기 위해 공기의 질량을 질소 14 원자 단위의 두 원자, 각각 16 원자 단위의 산소 두 원자 및 18 원자 단위의 아르곤 단일 원자의 합으로 계산할 수 있습니다 .

공기가 완전히 건조되지 않으면 물 분자를 추가 할 수도 있습니다 (H₂영형)는 두 개의 수소 원자에 대해 두 개의 원자 단위이고 단일 산소 원자에 대해 16 개의 원자 단위입니다. 공기의 양을 계산하면 이러한 화학 성분이 균일하게 분포되어 있다고 가정 한 다음 건조한 공기에서 이러한 화학 성분의 백분율을 계산할 수 있습니다.

밀도 계산시 특정 무게, 무게 대 부피의 비율을 사용할 수도 있습니다. 특정 무게 γ ( "감마")는 방정식으로 주어진다 γ = (m * g) / V = ​​ρ * g 추가 변수를 추가합니다 지 중력 가속도 9.8 m / s². 이 경우 질량 및 중력 가속도의 곱은 가스의 무게 이며이 값을 부피로 나눕니다. V 가스 특정 무게를 말할 수 있습니다.

공기 밀도 계산기

Engineering Toolbox의 계산기와 같은 온라인 공기 밀도 계산기를 사용하면 주어진 온도와 압력에서 공기 밀도에 대한 이론적 값을 계산할 수 있습니다. 이 웹 사이트는 온도와 압력이 다른 공기 밀도 값 표를 제공합니다. 이 그래프는 높은 온도와 압력에서 밀도와 비중이 어떻게 감소하는지 보여줍니다.

"동일한 온도와 압력에서 같은 양의 모든 가스가 같은 수의 분자를 가지고있다"고 말하는 Avogadros 법칙 때문에이를 수행 할 수 있습니다. 이러한 이유로 과학자와 엔지니어는 연구중인 가스량에 대한 다른 정보를 알고있을 때 온도, 압력 또는 밀도를 결정하는 데이 관계를 사용합니다.

이 그래프의 곡률은 이러한 양 사이에 로그 관계가 있음을 의미합니다. 이상적인 가스 법칙을 다시 정리하여 이것이 이론과 일치 함을 보여줄 수 있습니다. PV = mRT 압력 피볼륨 V가스의 질량 엠가스 상수 아르 자형 (0.167226 J / kg K) 및 온도 티 얻을 ρ = P / RT ρ 밀도는 m / V 질량 / 볼륨 (kg / m³). 이상적인 가스 법 의이 버전은 아르 자형 두더지가 아닌 질량 단위의 가스 상수.

이상적인 가스 법칙의 변화는 온도가 증가함에 따라 밀도가 대수적으로 증가한다는 것을 보여줍니다. 1 / T 에 비례 ρ. 이 역의 관계는 공기 밀도 그래프와 공기 밀도 테이블의 곡률을 설명합니다.

공기 밀도 대 고도

건조한 공기는 두 가지 정의 중 하나에 해당 할 수 있습니다. 물의 흔적이없는 공기이거나 상대 습도가 낮은 공기 일 수 있으며 높은 고도에서 변경할 수 있습니다. Omnicalculator와 같은 공기 밀도 표는 고도와 관련하여 공기 밀도가 어떻게 변하는 지 보여줍니다. Omnicalculator에는 주어진 고도에서 기압을 결정하는 계산기가 있습니다.

고도가 증가함에 따라 공기와 지구 사이의 중력 인력으로 인해 기압이 주로 감소합니다. 지구와 공기 분자 사이의 중력 인력이 감소하여 더 높은 고도로 갈 때 분자 사이의 힘의 압력이 감소하기 때문입니다.

높은 고도에서 중력으로 인한 무게가 적기 때문에 분자 자체의 무게가 적기 때문에 발생합니다. 이것은 일부 음식이 더 높은 고도에서 요리 할 때 시간이 더 걸리는 이유를 설명합니다.

고도를 측정하는 항공기 고도계는 압력을 측정하고이를 사용하여 일반적으로 평균 해수면 (MSL)으로 고도를 추정함으로써이를 활용합니다. GPS (Global Position Systems)는 해발 실제 거리를 측정하여보다 정확한 답변을 제공합니다.

밀도 단위

과학자와 엔지니어는 대부분 kg / m 밀도에 SI 단위를 사용합니다³. 경우와 목적에 따라 다른 용도가 더 적용될 수 있습니다. 강철과 같은 단단한 물체에서 미량 원소의 밀도와 같은 작은 밀도는 일반적으로 g / cm 단위를 사용하여보다 쉽게 ​​표현할 수 있습니다.³. 다른 가능한 밀도 단위는 kg / L 및 g / mL를 포함합니다.

밀도를 위해 다른 단위 간을 변환 할 때 볼륨의 단위를 변경해야하는 경우 3 차원 크기를 지수로 고려해야합니다.

예를 들어 5kg / cm로 변환하려면³ kg / m로³, 5에 100을 곱하면³, 100이 아니라 5 x 10의 결과를 얻으려면⁶ kg / m³.

다른 편리한 변환은 1g / cm를 포함합니다³ = .001 kg / m³, 1kg / L = 1000kg / m³ 및 1 g / mL = 1000 kg / m³. 이러한 관계는 원하는 상황에 대한 밀도 단위의 다양성을 보여줍니다.

미국 관습 단위 표준에서는 미터 또는 킬로그램 대신 피트 또는 파운드와 같은 단위를 사용하는 것이 더 익숙 할 수 있습니다. 이 시나리오에서는 1 oz / in과 같은 유용한 변환을 기억할 수 있습니다³ = 108 파운드 / 피트³, 1 lb / gal ≈ 7.48 lb / ft³ 그리고 1 lb / yd³ ≈ 0.037 lb / ft³. 이 경우 ≈는 변환에 사용되는 숫자가 정확하지 않기 때문에 근사값을 나타냅니다.

이러한 밀도 단위는 화학 반응에 사용되는 재료의 에너지 밀도와 같이보다 추상적이거나 미묘한 개념의 밀도를 측정하는 방법에 대한 더 나은 아이디어를 제공 할 수 있습니다. 이것은 자동차가 점화에 사용하는 연료의 에너지 밀도 또는 우라늄과 같은 요소에 얼마나 많은 원자력을 저장할 수 있습니까?

예를 들어, 전기로 충전 된 물체 주변의 전기장 라인 밀도와 공기 밀도를 비교하면 다른 부피에 걸쳐 수량을 통합하는 방법에 대한 더 나은 아이디어를 얻을 수 있습니다.