Care este greutatea corpului în aer. Cât cântărește aerul. Cât cântărește un litru de aer

Determinarea locației dvs., atât pe uscat, cât și pe mare, într-o pădure sau într-un oraș, este o problemă care este la fel de relevantă astăzi ca și în ultimele secole. Epoca descoperirii undelor radio a simplificat foarte mult sarcina navigației și a deschis noi perspective pentru omenire în multe domenii ale vieții și activității, iar odată cu descoperirea posibilității de cucerire a spațiului cosmic, s-a făcut o descoperire uriașă în domeniul determinarea coordonatelor locației unui obiect pe Pământ. Pentru determinarea coordonatelor se folosește un sistem de navigație prin satelit, care primește informațiile necesare de la sateliții aflați pe orbită.

Acum există două sisteme de coordonate globale în lume - GLONASS-ul rusesc și NavStar-ul american, mai bine cunoscut sub numele de GPS (abreviere pentru denumirea Global Position System - sistem global de poziționare).

Sistemul de navigație prin satelit GLONASS a fost inventat în Uniunea Sovietică la începutul anilor 80 ai secolului trecut și primele teste au avut loc în 1982. A fost dezvoltat din ordinul Ministerului Apărării și a fost specializat pentru navigația globală operațională a obiectelor aflate în mișcare la sol.

Sistemul american de navigație GPS este similar ca structură, scop și funcționalitate cu GLONASS și a fost, de asemenea, dezvoltat la ordin al Departamentului de Apărare al Statelor Unite. Are capacitatea de a determina cu mare precizie atât coordonatele unui obiect de la sol, cât și de a efectua legarea timpului și vitezei. NavStar are 24 de sateliți de navigație pe orbită, oferind un câmp de navigație continuu pe întreaga suprafață a Pământului.

Indicatorul receptor al sistemului de navigație prin satelit (GPS-navigator sau) primește semnale de la sateliți, măsoară distanțele până la aceștia și, folosind intervalele măsurate, rezolvă problema determinării coordonatelor sale - latitudine, longitudine și, atunci când primește semnale de la 4 sau mai mulți sateliți - altitudinea deasupra nivelului mării, viteza, direcția (cursul), distanța parcursă. Navigatorul include un receptor pentru recepția de semnale, un computer pentru procesarea și calculele de navigare ale acestora, un afișaj pentru afișarea informațiilor de navigare și service și o tastatură pentru controlul funcționării dispozitivului.

Aceste receptoare sunt proiectate pentru instalarea permanentă în timonerie și tablouri de bord. Principalele lor caracteristici sunt: ​​prezența unei antene la distanță și sursa de alimentare de la o sursă externă DC. Au, de regulă, ecrane mari monocrome cu cristale lichide, cu afișare alfanumerice și grafică a informațiilor.

:

Receptor GPS/DGPS/WAAS compact, rezistent la apă, cu performanta ridicata concepute pentru bărci mici. Acest receptor GPS de la companie este capabil să primească și să proceseze semnale suplimentare de corecție diferențială DGPS/WAAS. Această caracteristică permite, atunci când se primesc corecții de la un far sau sateliți geostaționari WAAS, să se utilizeze o precizie mai bună de 5 metri.

Nou navigator (D)GPS cu receptor de corecție diferențială încorporat. Tehnologia de așezare a căilor permite crearea precisă a rutelor cu distanță lungă. Este posibil să selectați direcția loxodromică (RL) pentru distanțe scurte și direcția ortodromică (GC) pentru distanțe lungi.

Cu tehnologia de identificare a căii, poate crea cu precizie rute de mare rază. Este posibil să selectați direcția loxodromică (RL) pentru distanțe scurte și direcția ortodromică (GC) pentru distanțe lungi.

Receptoarele fixe au o gamă largă de funcționalități, în special instrumente profesionale pentru uz maritim. Au o cantitate mare de memorie, capacitatea de a rezolva diverse sarcini de navigație, iar interfața lor oferă posibilitatea de a fi incluse în sistemul de navigație al navei.

:

Acesta este un receptor modern de navigație prin satelit GLONASS/GPS conceput pentru toate tipurile de nave.

Dezvoltat de specialiștii companiei „Complexul Radio” folosind cele mai recente realizări în domeniul navigației maritime. RK-2006 are capacitatea de a primi semnale de la constelații de sateliți deja desfășurate, precum GLONASS și GPS, dar și de la promițătoare sisteme de poziționare europene și asiatice, acest lucru permite, cu imunitate sporită la zgomot și protecție împotriva defecțiunii oricărui sistem, să se determine coordonatele navei și cursul și viteza acestuia.

Receptorul sistemelor globale de navigație prin satelit GPS și GLONASS, de la producătorul sud-coreean de echipamente de radionavigație marină Samyung ENC Co., Ltd - SGN-500.

Când utilizați GLONASS și GPS în receptoare combinate (aproape toate receptoarele GLONASS sunt combinate), precizia determinării coordonatelor este aproape întotdeauna „excelentă” datorită numărului mare de sateliți vizibili și a poziției lor relativ bune.

Afișarea informațiilor de navigare

Receptoarele GLONASS/GPS folosesc două moduri de afișare a informațiilor: alfanumeric și grafic (uneori se folosește termenul „pseudografic”).

Metoda alfanumerica de afisare a informatiilor primite foloseste:

• numere (coordonate, viteza, distanta parcursa etc.)
• combinațiile de litere care explică datele digitale sunt de obicei abrevieri ale expresiilor (de exemplu, MOV - "Man Over Board" sau, în rusă - "Man overboard!"
• abrevieri de cuvinte (de exemplu, SPD - viteză - viteză, TRK - Track - rută), nume de puncte de referință. A fost utilizată afișarea alfanumerice a informațiilor în forma sa cea mai pură stadiul inițial progrese în tehnologia GPS.

Metoda de afișare grafică se realizează cu ajutorul desenelor formate pe ecran, reprezentând natura mișcării transportatorului (navă, mașină, persoană). Grafica din dispozitivele diferitelor companii este aproape aceeași și diferă, de regulă, în detalii. Cele mai comune desene sunt:

• busolă electronică (a nu se confunda cu magnetică!)
• indicator grafic de mișcare
• traseu, trasee
• simboluri pentru punctele de trecere
• coordonatele navei
• direcția către punctul de referință
• viteză

Caracteristici:

Precizia locației

Precizia determinării coordonatelor unui loc este un indicator fundamental al oricărui sistem de navigație, a cărui valoare va determina cât de corect va urma nava traseul trasat și dacă va cădea pe bancurile sau pietrele din apropiere.

Precizia instrumentelor este de obicei estimată prin valoarea erorii pătrate medii (RMS) - intervalul în care se încadrează 72% din măsurători, sau prin eroarea maximă corespunzătoare la 95%. Majoritatea producătorilor estimează RMS-ul receptorilor lor GPS la 25 de metri, ceea ce corespunde unei erori maxime de 50 de metri.

Performanța navigației

Capacitățile de navigare ale receptoarelor GLONASS/GPS sunt caracterizate de numărul de puncte de trecere, rute și puncte de referință conținute în acestea care sunt memorate de instrument. Waypoint-urile sunt înțelese ca puncte caracteristice de pe suprafața folosită pentru navigație Cele moderne pot crea și stoca, în funcție de model, de la 500 la 5000 de puncte de referință și 20-50 de rute cu 20-30 de puncte în fiecare.

Pe lângă punctele de trecere, orice receptor are o rezervă de puncte pentru înregistrarea și salvarea traseului parcurs. Acest număr poate ajunge de la 1000 la câteva zeci de mii de puncte la navigatorii profesioniști. Piesa înregistrată poate fi folosită pentru a reveni de-a lungul ei.

Numărul de sateliți urmăriți simultan

Acest indicator caracterizează stabilitatea navigatorului și capacitatea sa de a oferi cea mai mare precizie. Având în vedere faptul că pentru a determina cele două coordonate ale poziției - longitudine și latitudine - trebuie să urmăriți simultan 3 sateliți și să determinați înălțimea - patru. Navigatoarele GLONASS / GPS moderne, chiar și cele portabile, au receptoare cu 8 sau 12 canale capabile să primească și să urmărească simultan semnale de la până la 8 sau, respectiv, 12 sateliți.

Aerul este o cantitate intangibilă, este imposibil să-l simți, să-l mirosi, este peste tot, dar pentru o persoană este invizibil, nu este ușor să afli cât cântărește aerul, dar este posibil. Dacă suprafața Pământului, ca într-un joc pentru copii, este desenată în pătrate mici, de 1x1 cm, atunci greutatea fiecăruia dintre ele va fi de 1 kg, adică 1 cm 2 din atmosferă conține 1 kg de aer. .

Se poate dovedi? Destul de. Dacă construiești un cântar dintr-un creion obișnuit și două baloane, fixând desenul pe fir, creionul va fi în echilibru, deoarece greutatea celor două bile umflate este aceeași. Merită să străpungeți una dintre mingi, avantajul va fi în direcția mingii umflate, deoarece aerul din mingea deteriorată a ieșit. Prin urmare, simpla experiență fizică demonstrează că aerul are o anumită greutate. Dar, dacă cântărim aerul pe o suprafață plană și în munți, atunci masa lui va fi diferită - aerul de munte este mult mai ușor decât cel pe care îl respirăm lângă mare. Există mai multe motive pentru diferite greutăți:

Greutatea a 1 m 3 de aer este de 1,29 kg.

• cu cât aerul se ridică mai sus, cu atât devine mai rarefiat, adică sus la munte, presiunea aerului nu va fi de 1 kg pe cm 2, ci la jumătate, dar și conținutul de oxigen necesar respirației scade exact la jumătate. , care poate provoca amețeli, greață și dureri de urechi;
• continutul de apa din aer.

Compoziția amestecului de aer include:

1. Azot - 75,5%;

2. Oxigen - 23,15%;

3. Argon - 1,292%;

4. Dioxid de carbon - 0,046%;

5. Neon - 0,0014%;

6. Metan - 0,000084%;

7. Heliu - 0,000073%;

8. Krypton - 0,003%;

9. Hidrogen - 0,00008%;

10. Xenon - 0,00004%.

Numărul de ingrediente din compoziția aerului se poate modifica și, în consecință, și masa de aer suferă modificări în direcția creșterii sau scăderii.

• Aerul conține întotdeauna vapori de apă. Modelul fizic este că, cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât conține mai multă apă. Acest indicator se numește umiditatea aerului și îi afectează greutatea.

Cum se măsoară greutatea aerului? Există mai mulți indicatori care îi determină masa.

Cât cântărește un cub de aer?

La o temperatură egală cu 0 ° Celsius, greutatea a 1 m 3 de aer este de 1,29 kg. Adică, dacă alocați mental un spațiu într-o cameră cu o înălțime, lățime și lungime egale cu 1 m, atunci acest cub de aer va conține exact această cantitate de aer.

Dacă aerul are greutate și greutate suficient de palpabilă, de ce o persoană nu simte greutate? Astfel de fenomen fizic, ca presiune atmosferică, implică faptul că o coloană de aer cu o greutate de 250 kg apasă pe fiecare locuitor al planetei. Suprafața palmei unui adult este, în medie, de 77 cm 2. Adică, conform legilor fizice, fiecare dintre noi ține 77 kg de aer în palmă! Acest lucru este echivalent cu faptul că purtăm în mod constant greutăți de 5 kilograme în fiecare mână. ÎN viata reala nici măcar un halterofil nu poate face acest lucru, totuși, fiecare dintre noi poate face față cu ușurință unei astfel de sarcini, deoarece presiunea atmosferică presează din ambele părți, atât în ​​afara corpului uman, cât și din interior, adică diferența este în cele din urmă egală cu zero.

Proprietățile aerului sunt de așa natură încât acesta afectează corpul uman în moduri diferite. În munți, din cauza lipsei de oxigen, la oameni apar halucinații vizuale, iar la adâncimi mari, combinația de oxigen și azot într-un amestec special - „gazul de râs” poate crea o senzație de euforie și o senzație de imponderabilitate.

Cunoscând aceste mărimi fizice, este posibil să se calculeze masa atmosferei Pământului - cantitatea de aer care este reținută în spațiul apropiat de Pământ prin gravitație. Limita superioară a atmosferei se termină la o înălțime de 118 km, adică cunoscând greutatea m 3 de aer, se poate împărți întreaga suprafață împrumutată în coloane de aer, cu o bază de 1x1m, și se adună masa rezultată de astfel de coloane. În cele din urmă, va fi egal cu 5,3 * 10 până la al cincisprezecelea grad de tone. Greutatea armurii aeriene a planetei este destul de mare, dar chiar și aceasta este doar o milioneme din masa totală. globul. Atmosfera Pământului servește ca un fel de tampon care ține Pământul de surprize cosmice neplăcute. Numai din furtunile solare care ajung la suprafața planetei, atmosfera pierde până la 100 de mii de tone din masa ei pe an! Un astfel de scut invizibil și de încredere este aerul.

Cât cântărește un litru de aer?

O persoană nu observă că este în permanență înconjurată de aer transparent și aproape invizibil. Este posibil să vedem acest element intangibil al atmosferei? În mod clar, mișcarea maselor de aer este difuzată zilnic pe un ecran de televizor - cald sau rece. front rece aduce încălzire mult așteptată sau ninsori abundente.

Ce mai știm despre aer? Probabil, faptul că este vital pentru toate ființele vii care trăiesc pe planetă. În fiecare zi, o persoană inspiră și expiră aproximativ 20 kg de aer, din care un sfert este consumat de creier.

Greutatea aerului poate fi măsurată în diferite cantități fizice, inclusiv în litri. Greutatea unui litru de aer va fi egală cu 1,2930 grame, la o presiune de 760 mm Hg. coloană și o temperatură de 0°C. Pe lângă starea gazoasă obișnuită, aerul poate apărea și sub formă lichidă. Pentru trecerea unei substanțe într-un dat starea de agregare va necesita expunerea la presiuni enorme si foarte temperaturi scăzute. Astronomii sugerează că există planete a căror suprafață este complet acoperită cu aer lichid.

Sursele de oxigen necesare existenței umane sunt pădurile amazoniene, care produc până la 20% din acest element important pe întreaga planetă.

Pădurile sunt cu adevărat plămânii „verzi” ai planetei, fără de care existența umană este pur și simplu imposibilă. Prin urmare viu plante de apartamentîntr-un apartament nu sunt doar un element interior, ele purifică aerul din cameră, a cărui poluare este de zece ori mai mare decât pe stradă.

Aerul curat a devenit de mult o lipsă în mega-orașe, poluarea atmosferei este atât de mare încât oamenii sunt gata să cumpere aer curat. Pentru prima dată, „vânzătorii de aer” au apărut în Japonia. Produceau și vindeau aer curat în cutii, iar orice rezident din Tokyo putea deschide o cutie pentru cină. cel mai pur aerși bucurați-vă de parfumul său proaspăt.

Puritatea aerului are un impact semnificativ nu numai asupra sănătății umane, ci și asupra animalelor. În zonele poluate ale apelor ecuatoriale, în apropierea zonelor populate, zeci de delfini mor. Motivul morții mamiferelor este o atmosferă poluată; în autopsia animalelor, plămânii delfinilor seamănă cu plămânii minerilor înfundați cu praf de cărbune. Foarte sensibil la poluarea aerului și la locuitorii Antarcticii - pinguini, dacă aerul conține un numar mare de impurități nocive, încep să respire greu și intermitent.

Pentru o persoană, curățenia aerului este, de asemenea, foarte importantă, așa că după ce a lucrat la birou, medicii recomandă să faceți zilnic plimbări de o oră în parc, pădure și în afara orașului. După o astfel de terapie „aerului”, vitalitatea organismului este restabilită și bunăstarea se îmbunătățește semnificativ. Reteta acestui medicament gratuit si eficient este cunoscuta inca din cele mai vechi timpuri, multi oameni de stiinta si conducatori considerand plimbarile zilnice in aer curat ca fiind un ritual obligatoriu.

Pentru un urban modern, tratamentul aerului este foarte relevant: o mică parte de aer dătătoare de viață, a cărui greutate este de 1-2 kg, este un panaceu pentru multe afecțiuni moderne!

Întrucât gazele au greutate, atmosfera, datorită forței gravitației terestre, nu se risipește în spațiul mondial, ci, învăluind Pământul, se rotește odată cu acesta. Pentru fiecare metru patrat la nivelul mării, masa de aer exercită o presiune egală cu 10333 kg. Cu alte cuvinte, cât costă o coloană de aer cu o secțiune transversală de 1 m 2și înălțimea de la nivelul oceanului până la vârful atmosferei. Greutate 1 m 3 aerul la nivelul oceanului este de aproximativ 1,03kg,

În fundul oceanului aerian, invizibil, dar simțit de noi, aerul apasă pe fiecare centimetru pătrat de zonă cu o forță egală cu 1033 G. Care este presiunea asupra corpului nostru? Evident, dacă suprafața exterioară a corpului uman este în medie de aproximativ 12.000-15.000 s m 2, atunci presiunea aerului pe acesta va fi de aproximativ 12.000-15.000 kg, sau 12-15 T. Cu toate acestea, corpul nu simte această greutate, deoarece presiunea aerului extern este echilibrată de presiunea sa din interiorul corpului. Viața de pe Pământ este adaptată la această presiune. Prin urmare, atunci când urcăm la altitudini mari, bunăstarea unei persoane se deteriorează nu numai din cauza lipsei de oxigen, ci și din cauza scăderii semnificative a presiunii unui mediu rarefiat.

Apropo, experimentele din camera de presiune au arătat că, cu cât organismul este mai complex, cu atât este mai dificil să suporti presiunea scăzută a aerului. De exemplu, un reprezentant al animalelor cu sânge rece este o broască la o înălțime de 20-30 km salvează viața timp de câteva ore și o persoană cu o creștere rapidă la o înălțime de 7-8 kmîși pierde cunoștința de obicei la 8-10 minute după ce se ridică. La înălțimi 15-16 km, chiar dacă o persoană respiră doar oxigen, din cauza presiune scăzută vine în câteva secunde lipsa de oxigen. La presiunea atmosferică scăzută, sângele începe să fiarbă. Se știe că, cu cât presiunea este mai mică, cu atât fierbe mai repede apa. La munte, de exemplu, apa nu fierbe la 100°C, ci la o temperatură mai scăzută. Pe la 20 km apa fierbe la o temperatură de 37° peste zero. Sângele fierbe și el la această altitudine. Prin urmare, în zborul spațial, unei persoane i se asigură condiții fiziologice și igienice adecvate. Într-o cabină presurizată nava spatiala creată presiune normală si mai mult sau mai putin temperatura constanta aer, astronautul este ferit de zgomot și vibrații, prevăzut cu un loc de muncă confortabil, iluminare bună etc.

Presiunea aerului se măsoară în milimetri coloana de mercur folosind un barometru cu mercur sau metal. Presiunea este de obicei exprimată în miimi de bar, adică în milibari. Presiunea medie la nivelul mării, exprimată în milibari, este 1013,3. Presiunea aerului 1000 mb echivalent cu 750,1 presiune pe coloana de mercur mm. Pentru a converti milimetrii în milibari, se utilizează de obicei factorul de conversie 4 / s (Tabelul 1).

Pe măsură ce densitatea aerului scade odată cu înălțimea, presiunea atmosferică scade și ea rapid. Prin urmare, în ciuda extinderii verticale mari a atmosferei, jumătate din masa sa este concentrată în primele 5-6 km. Presiunea la acest nivel este de doar 500 mb, adică jumătate din cât la nivelul mării. Într-o coloană de aer aproximativ 16 km concentrat 0,9 total

mase ale atmosferei. Presiunea la acest nivel este de 100 mb,și la o înălțime de 40 km - doar 2.4mb.

Scăderea presiunii atmosferice cu înălțimea poate fi caracterizată printr-un gradient de presiune vertical, sau așa-numita treaptă barică. stadiul baric este distanța verticală (în metri) pe care presiunea atmosferică se modifică cu o unitate (cu 1 mb). Valoarea pasului baric este diferită. Depinde de altitudinea deasupra nivelului mării și de temperatura aerului. În stratul de suprafață la o presiune de 1000 mb iar o temperatură de 0° treapta barică este 8 m. Aceasta înseamnă că pentru fiecare 8 m crește, presiunea scade cu 1 mb.Într-un strat cu o presiune de 600-500 mb, care corespunde unor înălţimi de aproximativ 4,5-5,5 km, nivelul baric este 13 m,într-un strat cu o presiune de 100-200 mb- 40 m.

Valoarea pasului baric este convenabil de utilizat pentru calcule aproximative ale modificării presiunii cu înălțimea. Deci, de exemplu, este ușor să determinați diferența dintre presiunea aerului de la etajele 1 și 25 ale unei clădiri înalte. Când diferența de înălțime a etajelor indicate este de 90 m, presiunea aerului la nivelul etajul 25 cu aproximativ 12 mb mai putin decat la nivelul etajului 1. Cu toate acestea, urcând chiar și cu un lift de mare viteză, nu simțim diferența de presiune. Acest lucru se explică prin faptul că schimbarea presiunii este de aproximativ 10-20 mb foarte putin (1-2%) fata de presiunea atmosferica normala. Modificarea medie zilnică a presiunii cu care este obișnuit corpul uman este mică. În țările tropicale, este de aproximativ 1 mb, iar la latitudini medii - 5-6 mb. Dar în unele cazuri, nu foarte rare, schimbarea zilnică a presiunii la latitudinile mijlocii ajunge la 20-30. mbși altele.

Deși nu simțim aerul din jurul nostru, aerul nu este nimic. Aerul este un amestec de gaze: azot, oxigen și altele. Și gazele, ca și alte substanțe, sunt compuse din molecule și, prin urmare, au greutate, deși mică.

Experiența poate dovedi că aerul are greutate. În mijlocul unui baston lung de șaizeci de centimetri, vom întări frânghia și vom lega două baloane identice la ambele capete ale acesteia. Să atârnăm băţul de sfoară şi să vedem că atârnă orizontal. Dacă acum străpungeți unul dintre baloanele umflate cu un ac, aerul va ieși din el și capătul bățului de care a fost legat se va ridica. Dacă străpungeți a doua minge, atunci bastonul va lua din nou o poziție orizontală.

Acest lucru se datorează faptului că aerul din balonul umflat mai dens, ceea ce înseamnă că mai grele decât cel din jur.

Cât de mult aer cântărește depinde de când și unde este cântărit. Greutatea aerului deasupra unui plan orizontal este presiunea atmosferică. Ca toate obiectele din jurul nostru, aerul este, de asemenea, supus gravitației. Acesta este ceea ce conferă aerului o greutate egală cu 1 kg pe centimetru pătrat. Densitatea aerului este de aproximativ 1,2 kg / m 3, adică un cub cu latura de 1 m, umplut cu aer, cântărește 1,2 kg.

O coloană de aer care se ridică vertical deasupra Pământului se întinde pe câteva sute de kilometri. Aceasta înseamnă că o coloană de aer care cântărește aproximativ 250 kg apasă pe o persoană care stă drept, pe cap și umeri, zona de aproximativ 250 cm 2!

Nu am fi capabili să suportăm o asemenea greutate dacă nu i s-ar opune aceeași presiune din interiorul corpului nostru. Următoarea experiență ne va ajuta să înțelegem acest lucru. Dacă întindeți o foaie de hârtie cu ambele mâini și cineva apasă un deget pe ea dintr-o parte, atunci rezultatul va fi același - o gaură în hârtie. Dar dacă apăsați cu două degete arătător pe același loc, dar cu partide diferite, nu se va întâmpla nimic. Presiunea de ambele părți va fi aceeași. Același lucru se întâmplă și cu presiunea coloanei de aer și contrapresiunea din interiorul corpului nostru: sunt egale.

Apropo...

În viața de zi cu zi, atunci când cântărim ceva, o facem în aer și, prin urmare, îi neglijăm greutatea, deoarece greutatea aerului în aer este zero. De exemplu, dacă cântărim un balon de sticlă gol, vom considera rezultatul obținut drept greutatea balonului, neglijând faptul că acesta este umplut cu aer. Dar dacă balonul este închis ermetic și tot aerul este pompat din el, vom obține un rezultat complet diferit...