ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКАФизика · 7 класс · § 33
Увидеть. Изменить. Понять.

§ 33. Газы и их вес

Есть ли масса у воздуха, если его почти не видно и не ощущается в руке?

Объясняющая модельСхемы и примеры10 вопросов с разбором
Главный вопрос

Есть ли масса у воздуха, если его почти не видно и не ощущается в руке?

Наблюдаем и объясняем

Сколько весит воздух

Увеличивай объём одной порции при заданных условиях. Смотри массу и силу тяжести, а также сравнение с водой того же объёма.

Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.

10 л

Сухой воздух: ρ = 1,29 кг/м³ при 0 °C и нормальном атмосферном давлении; g = 10 Н/кг. Это расчёт тяжести газа, не показание весов с учётом сосуда и выталкивания.

01

Газ — вещество

Газ состоит из частиц и обладает массой. Воздух в комнате тоже вносит вклад в массу её содержимого, хотя его плотность намного меньше плотности воды.

Для оценки берут m = ρV. Плотность воздуха зависит от температуры, давления и состава, поэтому численное значение всегда связано с условиями.

Объём

Сколько пространства занимает газ

Масса

Мера инертности данной порции газа

Газы обладают массой, несмотря на малую плотность и прозрачность.

Масса воздуха в пустой на вид бутылке равна нулю?

Нет. Если бутылка не вакуумирована, в ней находится газ с ненулевой массой.

02

Оценка по плотности

Приближённая плотность сухого воздуха при 0 °C и нормальном атмосферном давлении — 1,29 кг/м³. Это значение используется в данной модели.

В 10 л такого воздуха объём 0,010 м³, масса 0,0129 кг = 12,9 г. При комнатной температуре и том же давлении плотность будет несколько меньше.

Перевод объёма

10 л = 0,010 м³

Масса

1,29 · 0,010 = 0,0129 кг

В граммах

12,9 г

Для массы газа нужно знать объём и плотность при заданных условиях.

Почему нельзя приписывать воздуху одну плотность для любых задач?

Газ легко расширяется и сжимается. Изменение температуры или давления меняет его плотность.

Земля с борта «Аполлона-17»

Атмосфера — вещество с массой, удерживаемое притяжением Земли.

NASA / экипаж «Аполлона-17» · Общественное достояние · Источник фотографии.

Манометр с упругой трубкой

Плотность и масса порции газа оцениваются с учётом температуры и давления.

DStaiger · CC BY-SA 3.0 · Источник. Без изменений.

03

Тяжесть и вес газа

На газ действует сила тяжести Fтяж = mg. Газ в покоящемся сосуде передаёт нагрузку окружающим стенкам и опоре. Для системы в целом важно учитывать также наружное давление и выталкивающее действие воздуха.

Нельзя измерить массу воздуха в эластичном шарике, просто забыв об изменении объёма и выталкивающей силы. В аккуратном опыте удобнее сравнивать состояния одного жёсткого сосуда с контролем условий.

Масса порции

m = 0,0129 кг

Учебное g

10 Н/кг

Сила тяжести

Fтяж = 0,129 Н

Сила тяжести действует на газ так же, как на другие тела с массой.

Почему надутый лёгким газом шар может подниматься, хотя газ имеет массу?

Окружающий воздух создаёт выталкивающую силу. Подъём определяется сравнением этой силы с общей тяжестью оболочки и газа.

04

Большой объём — заметная масса

Комната объёмом 50 м³ при принятой плотности содержит около 64,5 кг воздуха. Это оценка, зависящая от температуры, давления и фактического объёма.

Малая плотность не означает малую массу при любом объёме. Для жидкости и газа действует одна связь m = ρV, но значения плотности существенно различаются.

Большой объём — заметная масса: сравнение
Объект при ρ = 1,29 кг/м³ОбъёмМасса воздуха
Небольшая ёмкость1 л1,29 г
Крупная ёмкость1 м³1,29 кг
Комната, оценка50 м³64,5 кг

Большой объём газа может иметь значительную массу.

Если сжать ту же порцию воздуха в закрытом сосуде, её масса удвоится?

Нет. Без утечки или добавления газа масса сохраняется; меняются объём, плотность и другие параметры.

Соберём главное

Шесть выводов

01Газы обладают массой, несмотря на малую плотность и прозрачность.
02Для массы газа нужно знать объём и плотность при заданных условиях.
03Сила тяжести действует на газ так же, как на другие тела с массой.
04Большой объём газа может иметь значительную массу.
05При сжатии закрытой порции газа масса сохраняется.
06Результат взвешивания в воздухе может требовать поправки на выталкивающую силу.
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе

Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.

1. Воздух обладает массой?
2. Масса газа равна…
3. ρ = 1,29 кг/м³, V = 1 м³. Масса?
4. 10 л того же воздуха имеют массу…
5. Плотность 1,29 кг/м³ относится…
6. В 50 м³ такого воздуха масса…
7. При сжатии закрытой порции без утечек масса…
8. На газ сила тяжести…
9. m = 0,02 кг, g = 10 Н/кг. Тяжесть?
10. Почему взвешивание надутого шарика требует осторожной трактовки?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Физика, 7 класс», § 33. Тема и содержание сверены с файлом «7 класс. Физика — § 33. Газы и их вес.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.

Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.

↑

Загрузка прогресса…