Descripción general
El aire es una mezcla de gases, incluidos nitrógeno, oxígeno y argón. El dióxido de carbono está presente en cantidades de trazas, y el vapor de agua casi completa el paquete. Así como hay días de alta presión y días de baja presión, también hay días con variación en la densidad del aire. La densidad del aire se ve afectada por, entre otras cosas, la temperatura.
Relación con la temperatura
La mayoría de las sustancias se vuelven más delgadas o más ligeras al aumentar la temperatura. Por ejemplo, el aceite de motor se vuelve más delgado a medida que se calienta. El aire, a medida que se calienta, es más ligero. Es esta propiedad la que hace posible el globo aerostático. La densidad del aire (de ahí su peso) disminuye al aumentar la temperatura. Esto se puede ver desde la “Ley de Gas Ideal”.
Ley de gas ideal
La ley de gas ideal es una fórmula simple que describe el “ideal ideal inexistente” Gas “en términos computacionales de presión, volumen y temperatura. La fórmula es
pv = nrt,
donde “n” es el número de moles (cantidad) del gas y “r” es la constante de gas ideal, V es el volumen de gas, y t es su temperatura.
reorganización
La ecuación anterior puede reescribirse para incluir la densidad de gas. Dado que el número de moles de un gas es equivalente al peso de gas (w) dividido por su peso molecular (MW), escribimos,
pv = (w/mW) rt
Multiplicar ambos lados por MW/V nos da,
pmw = (w/v) rt
o
pmw/r = dt,
Dado que la densidad (d) es igual al peso del gas dividido por su volumen.
simplificando
porque deseamos que la presión sea Eliminado de la imagen, podemos elegir hacer que sea constante ver cómo se relaciona la densidad y la temperatura. Luego, la ecuación se reduce a,
k = dt
conclusión
Esto nos dice que la temperatura y la densidad son inversamente proporcionales . En otras palabras, si la temperatura aumenta por un factor de tres, la densidad disminuye por un factor de tres. Si la densidad disminuye por un factor de dos, es porque la temperatura ha aumentado en un factor de dos. El aire más caliente es menos denso que el aire más frío, lo que responde a nuestra pregunta.
Afterword
Podemos conocer a personas con trastornos respiratorios que prefieren el aire de invierno frío para respirar . Debido a que la temperatura es más fría, sabemos que la densidad es más alta, por lo que hay más moléculas de oxígeno por respiración para tomar en un clima más frío. La sequedad del invierno también elimina la mayor parte de la humedad, lo que permite incluso un mayor nivel de oxígeno en el aire frío.
Recursos:
Georgia State University – Ley de gas ideal
MolecularSoft – Ley de gas ideal con densidad
