3.3. Плотность воздуха. Уравнение состояния газов

Плотность воздуха показывает количество массы m, которая находиться в единице объема v = m / v

Плотность сухого воздуха при нормальном давлении складывает 1292 г/м3. Помимо плотности есть понятие удельного объема v, который показывает объем единицы массы газо и мои величину, обратную плотности: Связь промеж давлением, удельным объемам и температурой выражается уравнением состояния газов:

Р· v =R·T Как видимо, достояние давления р и удельного объема v пропорциональный абсолютной температуры Т. R - удельная газовая постоянная, которая зависит от уласцівасцей керосин. Для сухого воздуха удельная газовая постоянная Rd = 287,05 джоўль/(кг·К) = 287,05 м2/(с2 К).

При помощи уравнения состояния газов рассчитывается плотность воздуха, имея для этого значимости давления р, температуру Т и удельной газовой постоянной R. Для сухого воздуха его плотность рассчитывается следующим образом:

(3.5)

21. Изменение атмосферного давления с высотою

Как конечно, атмосферное давление создается вагой вертикального столба воздуха, который прасціраецца через всю толщу атмосферы. С поднятием вверх повыше ляжячая масса атмосферы уменьшается (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Изменение давления воздуха с высотою

Высота, км Атмосферное давление, гпа Высота, км Атмосферное давление, гпа

0 1013,25 50 1,33

5 539,95 100 0,306·10-2

10 223,98 200 0,130·10-5

20 54,66

Распределение давления с высотою тоже зависит от того, какой он в низе и как распределяется температура с высотою.

22. Основное уравнение статики атмосферы

Статика атмосферы - раздел метеорологии, который изучает закономерности распределения в пространства более важных физических характарыстык воздух (давления, плотности, температуры) во условиях отсутствия движения атмосферы относительно поверхности Земли.

Выведзем, по какому закону изменяется давление с высотою в неподвижной спокойной атмосферы. Выделим в атмосферы вертикальный столбец воздуха высотою dz с поперечным сечением 1 м2 (черт. 3.1). Ограничим этот столбец воздуха снизу плоскостью z, а сверху - плоскостью z+dz. На нижней границе действует сила давления р, а на верхней границе р+dр. Разница давления промеж этими двумя границами соответствует величине dр. Силки давления внутри выделенного объема воздуха уравновешиваются силками давления внешнего воздуха. Выделенный объем воздуха обладает массой и соответствующей ей вагой, потому на его действует сила тяжести, какая направленно вниз и равная ускорению свободного падения g, умножено на массу воздуха ?dz (площадь сечения столбца 1 м2, dz - объем). Таким образом, сила тяжести, которая действует на выделенный объем воздуха, равная g?dz. Это есть вес воздуха. Силки тяжести и силки давления уравновешиваются, то есть равнодействующая этих сил равная 0.

23. Барометрическая формула

Барометрическая формула - интегралы основного уравнения статики атмосферы, получившиеся при разном характера изменений температуры и плотности воздуха с высотою. При помощи барыметрычнай формулы решается шеренга практичных задач:

- определяют превышение одного уровня z2 над другим z1, когда известный р1, t1, р2, t2 (проводиться барометрическое нивелирование местности);

- определяют давление р0 на нижнем уровне, когда известный z, р2, t2 (приведение давления к уровня моря);

- определяют давление на которой-нибудь высоты, когда известный z, р1, t1;

- рассчитывают высоту разных летающих аппаратов на основе измеренного давления;

- рассчитывают барическую степень, необходимую для приведения давления к уровня моря.