Khối lượng riêng (trong tiếng Anh gọi là Density) còn được gọi là mật độ khối lượng – đây là một đặc tính thể hiện mật độ khối lượng của một vật trên một đơn vị thể tích của vật chất đó. Vậy những dạng khí điển hình như không khí có khối lượng riêng hay không? Có thể đo lường khối lượng riêng của không khí như thế nào? Mời mọi người cùng tham khảo bài viết dưới đây của Phế liệu Tuấn Lộc nhé!
1. Khối lượng riêng của không khí là bao nhiêu?
Khối lượng riêng của không khí (Density) là 0,0013, thường gặp trong các bài tập vật lý như một hằng số hoặc một đại lượng biến thiên để thể hiện mối tương quan giữa các đại lượng với nhau. Về cơ bản, khối lượng riêng không khí được quy định ở nhiệt độ biến thiên khác với đại lượng này ở điều kiện tiêu chuẩn (điều kiện phòng).
1.1. Khối lượng riêng của không khí theo nhiệt độ
Có thể bạn chưa biết, mật độ không khí thực tế là một lượng khá ít nhưng nó vẫn đủ để tạo ra áp suất có giá trị 1 atm (101,325 kN/m3, 101,325 kPa) trên một cơ thể/vật chất ở mực nước biển trên bề mặt trái đất nói chung.
Theo lý thuyết, mật độ khối lượng của không khí (lưu ý khác với mật độ không khí) xấp xỉ 1,3 kg/m3 hoặc 0,0013 gm/cm3; điều này có nghĩa là khối lượng riêng của không khí cũng gần bằng 1,3. Tuy nhiên, ở những môi trường có nhiệt độ khác nhau thì khối lượng riêng của không khí cũng có sự biến thiên khác nhau. Chẳng hạn như khối lượng riêng không khí ở 0°C là 1,29 kg/m3 còn con số này khi không khí ở 100°C sẽ là 1,85 kg/m3.
1.2. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn
Vậy còn khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn/nhiệt độ phòng sẽ là bao nhiêu?
Nếu xét trên đại lượng biến thiên như trên, khối lượng riêng không khí sẽ phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ của không khí cùng thời điểm. Còn trong điều kiện tiêu chuẩn, mật độ không khí đồng nghĩa với khối lượng riêng của không khí tại NTP đã được đo và thống nhất con số là 1.205 kg/m3.
(Quy ước về giá trị NTP: là viết tắt của từ “Normal Temperature & Pressure, được hiểu là ở điều kiện áp suất và nhiệt độ bình thường. Ở đây quy định NTP là không khí ở 20°C (293,15K và 68°F) và áp suất 1 atm (101,325 kN/m3, 101,325 kPa).
Trong một số trường hợp chúng ta cần tính trọng lượng riêng của không khí khô thì có thể áp dụng định luật khí lý tưởng để biểu thị giá trị của mật độ không khí như một hàm của áp suất và nhiệt độ. Tuy nhiên, nó có độ chính xác cao hơn ở môi trường nhiệt độ thấp; khi nhiệt độ càng cao thì sai số của phép tính cũng tăng.
Phương trình này được biểu đạt như sau:
Ƿ = p/RT
Trong đó:
- Ƿ (kg/m3): mật độ không khí.
- P (Pa): áp suất tuyệt đối.
- T (K): nhiệt độ tuyệt đối.
- R (J/kg.K): hằng số khí riêng đối với không khí = 287,058 (J/kg.K).
Trên thực tế, phép tính này thường xuất hiện trong các bài toán vật lý mang tính chuyên môn cao, còn thông thường người ta sẽ chỉ đòi hỏi hiểu biết về khối lượng riêng của không khí ở điều kiện nhiệt độ thay đổi và nhiệt độ tiêu chuẩn để đáp ứng những bài giải cơ bản (chấp nhận sai số đến hàng đơn vị).
2. Khối lượng riêng của không khí có ứng dụng gì?
Khối lượng riêng không khí ngoài vai trò đại lượng vật lý trong bài học thì còn có áp dụng vào những lĩnh vực thực tế nào khác?
Câu trả lời chính là những ứng dụng về kỹ thuật và tính toán cho nhiệt động lực học trong các khối động cơ (có liên quan đến vật lý và cả hóa học). Nó thường xuyên được dùng để đưa ra dự đoán về hành vi của chất khi trong trường hợp các điều kiện tương quan có sự thay đổi.
Lấy thí nghiệm ví dụ khi xem xét trong một buồng kín có chứa số lượng phân tử khí nhất định, đã được biết trước thì những khả năng sau đây sẽ có thể xảy ra (hoàn toàn hoặc một phần):
- Nếu buồng mở rộng thì mật độ khí sẽ giảm; khối lượng riêng tăng nhưng số lượng phân tử trong buồng không thay đổi.
- Nếu buồng co kín lại thì mật độ khí sẽ tăng; khối lượng riêng giả và số lượng phân tử trong buồng cũng không thay đổi.
- Nếu thể tích của buồng không đổi nhưng loại bỏ số nguyên tử: mật độ giảm và khối lượng riêng tăng.
- Nếu thể tích của buồng không đổi nhưng tăng thêm số nguyên tử: mật độ tăng và khối lượng riêng giảm.
- Mật độ khí tăng gấp đôi – khối lượng riêng giảm một nửa; và ngược lại.
3. Những phương pháp đo khối lượng riêng không khí và các chất nói chung
Có 2 cách chính để đo khối lượng riêng của không khí và các chất nói chung (có thể là sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm/phòng lab) là sử dụng tỷ trọng kể và lực kế.
Tỷ trọng kế: dụng cụ thí nghiệm làm bằng thủy tinh có dạng hình trụ, một đầu có gắn quả bóng chứa thủy ngân hoặc kim loại nặng để giúp nó giữ được phương thẳng đứng. Nhiệt độ chuẩn của tỷ trọng kế là 20°C.
Lực kế: sử dụng để đo trọng lượng của vật chất, sau đó xác định thể tích vật bằng bình chia độ hoặc các dụng cụ thí nghiệm có chia độ tương đương. Tiến hành áp dụng công thức tổng quá tính khối lượng riêng của vật chất, nếu vật chất tinh khiết và đồng chất thì con số tính ra là chính là khối lượng riêng của chất đó.
Trên đây là một số thông tin cơ bản về khối lượng riêng của không khí cũng như những yếu tố liên quan đến nó. Mong bài viết này có thể giúp mọi người hiểu thêm về các chất tồn tại xung quanh chúng ta mỗi ngày.
Nếu có nhu cầu bán phế liệu các loại, quý khách hàng vui lòng liên hệ với Phế liệu Tuấn Lộc theo thông tin dưới đây để được tư vấn nhanh chóng nhất.
Tham khảo:
Khối lượng riêng của đồng, đồng thau, đồng đỏ là bao nhiêu?
Tìm hiểu bảng tra cứu khối lượng riêng của nước theo nhiệt độ?
Trọng lượng riêng của thép tấm, thép tròn, thép hộp
