Как вычислить объем воздуха
Воздух представляет собой смесь множества газов. Наиболее массовой его составляющей является азот, на втором месте самый необходимой любому живому организму элемент – кислород. Третье место по процентному содержанию занимает инертный газ аргон, четвертое – углекислый. Содержание всех других газов: водорода, метана, прочих инертных газов и т.д., настолько мало, что в большинстве случаев ими можно пренебречь при расчетах. Можно ли вычислить объем воздуха, находящегося в помещении или в каком-либо сосуде? Конечно, можно.
Инструкция
Большинство помещений имеют правильную геометрическую форму. Их противоположные стены параллельны. То есть объем такого помещения вычисляется точно так же, как объем прямоугольного бруска, например. Измерьте длину (А), ширину (В) и высоту (Н) помещения, перемножьте эти величины, в результате получите объем: V = AхВхН. Производить измерения удобнее всего строительной рулеткой.
Предположим, вам задана такая задача: какой объем занимает воздух при нормальных условиях, если его количество – 12 молей? Ее решение очень простое. Как известно, при нормальных условиях объем одного моля любого газа или смеси газов составляет примерно 22,4 литра. Умножьте эту величину на 12, получите ответ: 22,4* 12 = 268,8 литров. Или, примерно 0,27 м^3.
Немного усложните задачу. Допустим, известное вам количество воздуха массой М заключено в герметичном сосуде. На этот воздух подействовали внешним давлением величиной Р, при температуре, равной Т. Какой объем займет воздух при таких условиях?
Тут вам поможет знаменитое уравнение Менделеева-Клапейрона, выведенное независимо друг от друга нашим соотечественником Д.И. Менделеевым и французом Б.П.Э.Клапейроном. Оно описывает состояние идеального газа. Хотя воздух, конечно же, не является идеальным газом, это уравнение можно использовать, если в расчетах не требуется высокая точность. Уравнение Менделеева-Клапейрона записывается так:PV = MRT/m
Величины Р, М, Т вам известны по условиям задачи, величину R – универсальной газовой постоянной можно найти в любом справочнике по химии, физике или в интернете. Она равна 8,31. Единственная оставшаяся величина – m (молярная масса воздуха). Она находится точно таким же образом, и равна 28,98 грамм/моль. Для удобства расчетов округлите эту величину до 29 г/моль.
Немного преобразовав уравнение, вы получите формулу:V = MRT/mPПодставив известные величины и произведя расчет, найдите искомый объем воздуха.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Онлайн калькулятор для расчета объема жилого помещения или не жилого офисного. Благодаря истории вычислений вы легко рассчитаете общий объем помещения, просто поочередно вводя длину и ширину каждой комнаты.
Калькулятор производит расчет объема помещения по следующей формуле: Длина × Ширина × Высота.
Результаты вычисления используются для расчета объема воздуха в комнате, мощности кондиционера, котла, или количества радиаторов отопления.
×
Пожалуйста напишите с чем связна такая низкая оценка:
×
Для установки калькулятора на iPhone — просто добавьте страницу
«На главный экран»
Для установки калькулятора на Android — просто добавьте страницу
«На главный экран»
Рассчитать объем воздуха:
Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле: V = m · Vm / M = ν · Vm. Рассчитать объем воздуха (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле: V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p.
Расчет объема воздуха (газа)
Теория расчета объема газа
Пример: Рассчитайте объем для 1 кг воздуха
Рассчитать объем газа: азота, водорода, воздуха, гелия, озона, кислорода, углекислого газа, хлора
Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях:
Рассчитать объем воздуха (газа):
Теория:
Рассчитать объем воздуха (газа) при нормальных условиях, если известна его масса, можно по формуле:
V = m · Vm / M = ν · Vm,
где
V – объем газа, л,
ν – количество вещества, моль,
Vm – молярный объем газа, л/моль, Vm = 22,4 л/моль,
ν = m / M,
m – масса газа, г,
М – молярная масса газа, г/моль,
M(воздух) = 28,966 г/моль,
Нормальные условия: 0 оС (или 273,15 К), 101,325 кПа или 1 атм.
Рассчитать объем воздуха (газа), если известна его масса, температура и давление, можно по формуле:
V = m · R · T / (p · M) = ν · R · T / p,
где
V – объем газа, л,
ν – количество вещества, моль,
ν = m / M,
m – масса газа, г,
М – молярная масса газа, г/моль,
M(воздух) = 28,966 г/моль,
R – универсальная газовая постоянная, R ≈ 8,314 Дж/(моль⋅К),
T – термодинамическая температура, К.
P – давление, кПа.
Пример: Рассчитайте объем для 1 кг воздуха:
Рассчитайте объем для 1 кг воздуха при нормальных условиях.
V = m · Vm / M = 1 000 грамм · 22,4 л/моль / 28,966 г/моль = 773,32 литра.
Рассчитайте объем для 1 кг воздуха при 30 градусах Цельсия (303,15 К), давлении 30 кПа.
V = m · R · T / p · M = 1 000 грамм · 8,314 Дж/(моль⋅К) · 303,15 К / (30 кПа · 28,966 г/моль) = 2 900,399 литров или 2,900399 м3.
Рассчитать объем газа: азота, водорода, воздуха, гелия, озона, кислорода, углекислого газа, хлора
Коэффициент востребованности
2 270
Статья будет полезна для тех, кто интересуется как посчитать объем воздуха в помещении и его количеством на одного человека, а также содержанием вредных веществ в воздухе.
Вы решили установить вентиляционную систему или поставить кондиционер не ошибиться в расчетах при приобретении оборудования? Тогда статья «Как посчитать объем воздуха в помещении?» как раз для Вас!
Для начала, давайте с Вами рассмотрим несколько интересных фактов: мы ежедневно вдыхаем и выдыхаем 20 000 л воздуха. Все, чем мы дышим остается у нас в организме и возникает вопрос, а насколько пригоден вдыхаемый нами воздух?
Существует ряд основных показателей, определяющих качество окружающей нас воздушной среды, вот некоторые из них:
· Содержание в воздухе кислорода и углекислого газа, уменьшение количества кислорода провоцирует увеличение углекислого газа, что вызывают духоту в помещениях.
· Содержание в воздухе вредных веществ (канцерогенов) и пыли. Думаю, не стоит расписывать к каким последствиям может привести их увеличение… явно не к добру.
· Неприятные запахи — создают ощущение дискомфорта и раздражают нервную систему, что негативно отражается на здоровье и работоспособности.
· Влажность воздуха. Пониженная влажность может вызывать неприятные ощущения. Пагубно она влияет и на людей с заболеваниями дыхательных путей, также может вызывать обострение болезней. Также из-за пониженной влажности двери, оконные рамы и мебель могут рассыхаться, а в помещениях с повышенной влажностью (бассейны, ванные комнаты), набухать.
· Температура воздуха, которая считается комфортной составляет 21-23°С в помещении. Отклонение от нормы влияет на физическую и умственную активность, а также на состояние здоровья.
· Подвижность воздуха. Повышенная скорость воздуха в помещении приводит к ощущению сквозняка, а пониженная — к застою воздуха.
Теперь давайте рассмотрим с Вами, как высчитать и определить необходимые параметры вентиляции в Вашем помещении.
Итак, количество вентиляционного воздуха определяется для каждого помещения отдельно, учитывается содержание в воздухе вредных веществ и примесей. Если характер и количество вредных веществ невозможно подсчитать, то воздухообмен определяют по кратности (формуле):
где Vпом – объем помещения, м3;
Кр – минимальная кратность воздухообмена, 1/ч., данные приведены в таблице » кратность воздухообмена».
Как узнать объем помещения?
Для начала необходимо вычислить общий объем помещения в метрах кубических.
Используем формулу:
Длина х ширина х высота = объем помещения м3
A x B x H = V (м3)
К примеру: помещение длиной 8 м, шириной 5 м и высотой 2,8 м. Для определения объема воздуха, необходимого для вентиляции этого помещения, рассчитываем объем комнаты: 8 х 5 х 2,8 = 112 м3. Затем, используя приведенные ниже таблицы рекомендуемой кратности воздухообмена, определяем требуемую производительность вентилятора.
Определение воздухообмена в соответствии с количеством людей в помещении:
где L1 – норма воздуха на одного человека, м3/ч*чел;
NL – количество людей в помещении.
Средневзвешенная норма воздуха L1:
20-25 м3/ч на одного человека при минимальной физической активности;
45 м3/ч на одного человека при легкой физической работе;
60 м3/ч на одного человека при тяжелой физической работе.
Определение воздухообмена при выделении влаги можно расчитать по формуле:
где D – количество выделяемой влаги, г/ч;
dv – влагосодержание удаляемого воздуха, г воды/кг воздуха;
dn – влагосодержание приточного воздуха, г воды/кг воздуха;
ρ – плотность воздуха, кг/м3 (при 20°С = 1,205 кг/м3);
Определение воздухообмена для удаления излишков тепла:
где Q – выделение в помещение тепла, кВт;
tv – температура удаляемого воздуха, °С;
tn – температура приточного воздуха, °С;
ρ – плотность воздуха, кг/м3 (при 20°С = 1,205 кг/м3);
Cp – теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К) (при 20°С; Cp=1,005 кДж/(кг·К))
Таблица кратностей воздухообмена:
Определение воздухообмена в зависимости от предельно допустимой концентрации веществ:
где GСО2 – количество выделяющегося СО2, л/ч,
УПДК – предельно-допустимая концентрация СО2 в удаляемом воздухе, л/м3,
УП – содержание газа в приточном воздухе, л/м3.
Представьте, что вы аквалангист, и вам нужно рассчитать воздушную емкость вашего танка. Или представьте, что вы взорвали воздушный шар до определенного размера, и вам интересно, каково давление внутри воздушного шара. Или предположим, что вы сравниваете время приготовления обычной духовки и тостера. С чего начать?
Все эти вопросы касаются объема воздуха и взаимосвязи между давлением воздуха, температурой и объемом. И да, они связаны! К счастью, есть ряд научных законов, уже разработанных для решения этих отношений. Вам просто нужно научиться их применять. Мы называем эти законы газовыми законами.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Законы о газе:
Закон Бойля: P 1 V 1 = P 2 V 2.
Закон Чарльза: P 1 ÷ T 1 = P 2 ÷ T 2, где T в Кельвинах.
Закон о комбинированном газе: P 1 V 1 ÷ T 1 = P 2 V 2 ÷ T 2, где T в Кельвинах.
Закон идеального газа: PV = nRT, (измерения в единицах СИ).
Давление и объем воздуха: закон Бойля
Закон Бойля определяет связь между объемом газа и его давлением. Подумайте об этом: если вы возьмете коробку, наполненную воздухом, а затем прижмете ее вдвое, у молекул воздуха будет меньше места для перемещения, и они столкнутся друг с другом гораздо больше. Эти столкновения молекул воздуха друг с другом и со сторонами контейнера создают давление воздуха.
Закон Бойля не учитывает температуру, поэтому температура должна быть постоянной , чтобы ее использовать.
Закон Бойля гласит, что при постоянной температуре объем определенной массы (или количества) газа изменяется обратно пропорционально давлению.
В форме уравнения это:
P 1 x V 1 = P 2 x V 2
где P 1 и V 1 — начальный объем и давление, а P 2 и V 2 — новый объем и давление.
Пример. Предположим, вы проектируете аквариум с аквариумом, в котором давление воздуха составляет 3000 фунтов на квадратный дюйм, а объем (или «емкость») бака составляет 70 кубических футов. Если вы решите сделать резервуар с более высоким давлением 3500 фунтов на квадратный дюйм, каков будет объем резервуара, если вы заполните его тем же количеством воздуха и сохраните температуру?
Вставьте данные значения в закон Бойля:
3000 фунтов на квадратный дюйм x 70 футов 3 = 3500 фунтов на квадратный дюйм x V 2
Упростите, затем выделите переменную с одной стороны уравнения:
210 000 фунтов на квадратный дюйм x фут 3 = 3500 фунтов на квадратный дюйм x V 2
(210 000 фунтов на кв. Дюйм x фут 3) ÷ 3500 фунтов на кв. Дюйм = V 2
60 футов 3 = V 2
Таким образом, вторая версия вашего акваланга будет 60 кубических футов.
Температура и объем воздуха: закон Чарльза
Как насчет соотношения между объемом и температурой? При более высоких температурах молекулы ускоряются, все сильнее и сильнее сталкиваясь со стенками контейнера и выталкивая его наружу. Закон Чарльза дает математику для этой ситуации.
Закон Чарльза гласит, что при постоянном давлении объем данной массы (количества) газа прямо пропорционален его (абсолютной) температуре.
Или V 1 ÷ T 1 = V 2 ÷ T 2.
Для закона Чарльза давление должно поддерживаться постоянным, а температура должна измеряться в Кельвинах.
Давление, температура и объем: закон о комбинированном газе
Теперь, что если у вас есть давление, температура и объем все вместе в одной и той же проблеме? Для этого тоже есть правило. Закон о комбинированном газе берет информацию из закона Бойля и закона Чарльза и объединяет их, чтобы определить другой аспект отношения давление-температура-объем.
Закон о комбинированном газе гласит, что объем данного количества газа пропорционален отношению его температуры Кельвина и его давления. Это звучит сложно, но взгляните на уравнение:
P 1 V 1 ÷ T 1 = P 2 V 2 ÷ T 2.
Опять же, температура должна измеряться в Кельвинах.
Закон идеального газа
Одним из последних уравнений, связывающих эти свойства газа, является закон идеального газа. Закон задается следующим уравнением:
PV = nRT, где P = давление, V = объем, n = количество молей, R — универсальная газовая постоянная, равная 0, 0821 л-атм / моль-K, и T — температура в градусах Кельвина. Для того чтобы все единицы были правильными, вам необходимо преобразовать единицы измерения в СИ, стандартные единицы измерения в научном сообществе. Для объема это литры; для давления, атм; и для температуры, Кельвин (n, число молей, уже в единицах СИ).
Этот закон называется «идеальным» газовым законом, поскольку он предполагает, что в расчетах рассматриваются газы, соответствующие правилам. В экстремальных условиях, таких как экстремально жарко или холодно, некоторые газы могут действовать не так, как предполагал бы Закон об идеальном газе, но в целом можно предположить, что ваши расчеты с использованием закона будут правильными.
Теперь вы знаете несколько способов расчета объема воздуха при различных обстоятельствах.