Основные параметры воздуха

В состоянии неподвижности воздух характеризуется следующими параметрами: давление (Р), температура (Т) и плотность (ρ).

Давление — сила, перпендикулярно действующая на единицу поверхности. За единицу давления принято дав­ление, равное одному килограмму на один квадратный сантиметр (кг/см²), эта величина называется техниче­ской атмосферой.

Давление, вызываемое массой вышележащих слоев воздуха, называется атмосферным давлением и обычно измеряется в миллиметрах ртутного столба. Давление в 1 кг/см² уравновешивается столбом ртути высотой в

735,6 мм

где β— атмосферное давление, мм рт. ст.

Температура характеризует скорость хаотического движения молекул; чем больше температура, тем быст­рее движутся молекулы, и наоборот.

Измерение температуры производится по шкале Цельсия и Кельвина. За 0° по шкале Цельсия принята температура таяния льда, а за 100° — температура ки-

пения воды при давлении 760 мм рт. ст. За 0° по шкале Кельвина принята температура —273° С. При этой тем­пературе прекращается движение молекул газа.

Температура в градусах Цельсия обозначается —

tС, а в градусах Кельвина — Т° К:

Плотность воздуха -это масса, заключенная в еди­нице объема. Она определяется по формуле

где m — масса, кг; V — объем, м³.

Все эти параметры воздуха связаны между собой уравнением состояния газа. Для воздуха, средний мо­лекулярный вес которого (М) равен 29, уравнение име­ет такой вид:

где Р — давление, кг/м²; ρ — массовая плотность воз­духа, кг•с²/м⁴.

Из уравнения состояния газа вытекают, как частные случаи, известные законы Бойля—Мариотта и Гей-Люс-сака, открытые в свое время опытным путем. Так, при неизменной температуре давление пропорционально плотности, то есть обратно пропорционально объему, за­нимаемому определенной массой газа (закон Бойля— Мариотта)!

Если нагревать газ при постоянном давлении; то про­
изведение остается неизменным. Это означает, что объ­
ем газа растет пропорционально абсолютной температу­
ре (закон Гей-Люссака). ;

Пользуясь уравнением состояния газа, можно, зная любые два показателя (параметра), вычислить Третий. Пусть, например, температура воздуха равна 15^е С, а давление 760 мм рт. ст., что соответствует 10332 кг/м² (1 мм рт. ст. ≈ 13,6 мм вод. ст.=13,6 кг/м²). Тогда мож­но определить плотность газа:

Такие расчеты представляют практический интерес, так как давление и температура могут быть просто из­мерены приборами, в отличие от плотности.