Hướng dẫn cách tính khối lượng riêng của không khí

Khối lượng riêng của không khí có giá trị khác nhau ở từng khoảng nhiệt độ, tại 0 độ C có giá trị 1,29 kg/m3, ở 20 độ C là 1,2 kg/m3 và ở 100 độ C lại là 1,85kg/m3. Cách thức tính khối lượng riêng của không khí là như thế nào? 

1. Khối lượng riêng của không khí là gì?

Khối lượng riêng, còn được gọi là mật độ khối lượng, là một đại lượng biểu thị đặc tính về mật độ khối lượng của một vật chất trên mỗi đơn vị thể tích của nó. Để đo khối lượng riêng, ta sử dụng thương số giữa khối lượng và thể tích của vật chất ở dạng nguyên chất.. Có thể hiểu đơn giản, khối lượng riêng là tỷ lệ giữa thể tích và khối lượng của một vật.

Hình 1: Khối lượng riêng

Trong lĩnh vực khí tượng học, một khối lượng không khí là một thể tích cụ thể được xác định bởi nhiệt độ và hàm lượng hơi nước trong không khí đó.

Khối lượng riêng của không khí là một đại lượng vật lý, cho biết mật độ khối lượng không khí trên một đơn vị thể tích. 

2. Công thức tính khối lượng riêng của không khí

Hằng số khí riêng biệt của một chất khí được tính bằng cách chia hằng số lý tưởng cho khối lượng mol của chất khí đó. Đơn vị của hằng số khí riêng biệt là (J/(kg·K)).

Dựa trên các nguyên tắc chung, chúng ta có thể sử dụng công thức sau để tính toán khối lượng riêng của một chất khí:

p = P/ R(spectific).T

Trong đó:

- p là khối lượng riêng của chất khí cần tính.

- P là áp suất của khối khí, có đơn vị pascal (Pa)

- R specific​ là hằng số khí, có giá trị là 8.31446 J/(mol·K),

- T là nhiệt độ của khối khí, thường được biểu diễn theo đơn vị kelvin (K).

3. Không khí có khối lượng riêng là bao nhiêu?

Khối lượng riêng của không khí có thể biến đổi theo giá trị nhiệt độ. Dưới đây là các giá trị khối lượng riêng của không khí ở một số mức nhiệt độ khác nhau:

- Ở nhiệt độ 0 độ C, khối lượng riêng của không khí là 1,29 kg/m³.

- Ở nhiệt độ 20 độ C, khối lượng riêng của không khí là 1,2 kg/m³.

-Ở nhiệt độ 100 độ C, khối lượng riêng của không khí là 1,85 kg/m³.

Hình 2: Khối lượng riêng của không khí ở các điểm nhiệt độ khác nhau

Điều này chỉ ra rằng khối lượng riêng của không khí thay đổi theo nhiệt độ, và việc tính toán khối lượng riêng tại mỗi nhiệt độ có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tính chất của không khí trong các điều kiện khác nhau.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng riêng của không khí

Chắc hẳn nhiều người đã thắc mắc: Tại sao khối lượng riêng của không khí lại có sự thay đổi theo nhiệt độ? Yếu tố nào ảnh hưởng đến khối lượng riêng của không khí?

4.1. Nhiệt độ

Đối với một chất, thể tích một vật sẽ nở ra khi nóng và co vào khi lạnh, do đó mà thể tích của một chất phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ.

Như ta đã biết, khối lượng riêng của không khí được tính bằng mật độ khối lượng không khí trên một đơn vị thể tích. Trong khi đó, mật độ khối lượng không đổi còn thể tích thì tăng (giảm) khi nhiệt độ cũng tăng (giảm) theo. 

Vì thế mà, nhiệt độ có ảnh hưởng đến rất nhiều đến khối lượng riêng của không khí.

Hình 3: Nhiệt độ ảnh hưởng tới khối lượng riêng của không khí

4.2. Thành phần cố định trong không khí

Theo các nghiên cứu chuyên sâu, không khí được chia thành 3 thành phần khác nhau nên có ảnh hưởng lớn đến khối lượng riêng và tính chất của nó:

Trong không khí, có một số thành phần chính cố định tạo nên môi trường sống xung quanh chúng ta. Cụ thể, thành phần trong không khí bao gồm:

- 78% nitrogen (N2): Nitrogen chiếm phần lớn tổng lượng không khí, chiếm khoảng 78%.

- 21% oxygen (O2): Oxygen chiếm một phần nhỏ hơn so với nitrogen, khoảng 21%.

- 1% gồm carbon dioxide (CO2), hơi nước, và các khí hiếm khác: Mặc dù chỉ chiếm một phần nhỏ, nhưng các thành phần này cũng rất quan trọng trong quá trình sinh tồn và hoạt động của các hệ sinh thái trên trái đất.

Hình 4: Thành phần có trong không khí

4.3. Thành phần biến đổi trong không khí

Những phần trong không khí có thể thay đổi như carbon dioxide (cacbonic), hơi nước và các thành phần khác thường có sự biến động tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Ở điều kiện bình thường, khí cacbonic thường dao động trong khoảng từ 0,02% đến 0,04%. Đồng thời, lượng hơi nước thực tế trong thành phần không khí thường duy trì dưới mức 4%.

Thành phần này có thể biến đổi tùy thuộc vào khí hậu của từng vùng đất và điều kiện thời tiết cụ thể, cũng như nhiệt độ môi trường.

Nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi thành phần trong không khí 1 phần là bởi ô nhiễm không khí, hoạt động sinh hoạt của con người như đốt rác thải, xả khí thải,... Phần còn lại là do các hiện tượng thiên tai như núi lửa, cháy rừng,...

Bài viết này, LabVIETCHEM đã chia sẻ tới bạn đọc những thông tin về khối lượng riêng của không khí và công thức xác định của chất khí ở điều kiện nhiệt độ khác nhau. Mong rằng bài viết cung cấp được những thông tin mà bạn đọc tìm kiếm, còn nếu có bất kỳ câu hỏi nào khác hãy để bình luận ở bên dưới để chúng tôi giải đáp qua những bài viết tiếp theo nhé.

>> Xem thêm:

Khối lượng riêng của nước là bao nhiêu? Cách đo đơn giản, dễ thực hiện

Khối lượng riêng của Bạc là bao nhiêu? Chúng có ứng dụng như thế nào vào đời sống