空気の密度
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2013.06.16


     
     

  1気圧の定義からすると、 海抜0メートルの地面 1当たりに乗っかかっている大気の質量はおよそ です。 塵も積もれば山となるです。 上に行けば行くほど気圧は1気圧から次第に低下していき、 また、 空気の密度も低下していきますが、 海抜0メートルの地面上で、 気温が 0 で、 気圧が 1気圧 のとき、 地面上の 1 当たりの空気の質量はどれくらいなのでしょうか?

  どんな気体でも、 0 、 1気圧 の条件下では、 気体 の中には、 アボガドロ定数 : 個の分子が存在しています。 なぜ という中途半端な体積になっているのかと言うと、 それは、 アボガドロ数の分子の集まりを 1モル と言いますが、 1モルの物質の質量が分子量に等しくなるようにするためです。

  空気の成分を、 窒素 ( ) 78% 、 酸素 ( ) 21% 、 水蒸気 ( ) 1% とします。
     

したがって、 空気1モルあたりの質量は次のようになります。
     

空気1モルは の体積ですから、 次の式から答えが求まります。
     

  1 当たりの水の質量は  です。 私は空気は くらいだろうと予想していたのですが、 私が思ったよりも空気は重たいものでした。


気体の状態方程式 ( ボイル・シャルルの法則 ) : 

     

  どんな気体でも、 0 、 1気圧 の条件下では、 気体 の中には、 1モルの分子が存在しています。 そこで、 が正しいかどうか確かめてみましょう。

     の左辺は  です。

     の右辺は  です。

したがって、 が成り立っていることがわかりました。

  今、 気温 27 、 気圧 です。 1 当たりの空気の質量はいくらでしょうか? ただし、 空気の成分は先ほどと同じであるとします。