Как, используя барометр-анероид и штангенциркуль, определить массу воздуха?
Ответы
Основная деталь анероида, гофрированная трубка, содержащая несколько разреженный воздух. Когда внешнее давление больше, чем в трубке, она сжимается, пока давление внутри не станет равной атмосферному. Когда внешнее давление меньше - растягивается. Будем определять массу воздуха в трубке.
1. Анероид даст нам давление p воздуха.
2. Штангенциркулем измерим диаметр и высоту трубки и вычислим по формуле объема цилиндра объем V трубки.
3. Температуру возьмем равной комнатной, то есть 293 К. Отклонения на несколько градусов не внесут большую ошибку в измерения. Если хотите точнее, то нужен термометр.
4. Воспользуемся уравнением Клайперона - Менделеева для вычислений:
pV= mRT/M, Отсюда m= pVM/RT Вычисления по этой формуле дадут искомую массу воздуха в гофрированной трубке анероида. Здесь
R = 8,3144598(48) Дж⁄(моль∙К), М= 0,029 кг/моль - табличные данные.
Решено.
Но такое решение достаточно никчемное. Лучше найти плотность воздуха p(читать - ро) = m/V= pM/RT. Теперь, зная плотность воздуха, мы можем вычислить массу воздуха в любом объеме, умножив плотность на объем. К примеру массу воздуха в классе.
Есть и другие способы измерения массы попроще и посложнее, но, задача, похоже, требует именно этот способ.