空气是指地球大气层中的气体混合,为此,空气属于混合物,它主要由 氮气、氧气、稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡),
二氧化碳以及其他物质(如水蒸气、杂质等)组合而成。其中氮气的体积分数约为78%,氧气的体积分数约为21%,
稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)的体积分数约为0.934%,二氧化碳的体积分数约为0.034%,其他物质(如水蒸气、杂质等)的体积分数约为0.002%。空气的成分不是固定的,随着高度的改变、气压的改变,空气的组成比例也会改变。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质,直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由
氧气和氮气组成的结论。19世纪末,科学家们又通过大量的实验发现,空气里还有
氦、氩、氙等稀有气体。
在0℃及一个
标准大气压下(1.013×10^5 Pa)
空气密度为1.293g/L 。把气体在0℃和一个标准大气压下的状态称为标准状态,空气在标准状态下可视为
理想气体,其摩尔体积为22.4L/ mol。
空气的
比热容与温度有关,温度为250K时,空气的
定压比热容cp=1.003kJ/(kg*K).,300K时,空气的定压比热容cp=1.005kJ/(kg*K)
常温下的空气是无色无味的气体,
液态空气则是一种易流动的浅黄色液体。一般当空气被液化时二氧化碳已经清除掉,因而液态空气的组成是20.95%氧,78.12%氮和0.93%氩,其它组分含量甚微,可以略而不计。
气体的压力是由于气体分子在不断地运动时冲击到物体表面产件的。气体分子经常不停地运动,我们感觉或者测量到的气体压力就是气体分子的冲击力。假如如在一个瓶子里存在的气体分子越多,那么平均的冲击力也越大。物体表面每单位面积所受到的空气压力称为空气的压强。所以同一瓶子里的气体分子越多,气体的压强就越大。如果气体分子数目不变而温度升高。那么瓶子内的分子运动活跃,速度加大,结果冲击力也加大,气体的压强相应增大。
地球的周围有一层空气——大气。空气的分子非常活跃,由于地球具有很大的吸引力,所以地球表面的空气不会向宇宙空间跑掉。在大气内空气分子的数量越靠近地面越多,越离开地而便越少。在高空,分子数目减少,温度也降低,大气的压强也逐渐减小。
当空气流动时,分子的活动情况就有所不同了,所以气体的压强也有变化。气体流动时,在流动的方向所有的空气分子会有较大的冲击作用,压强也就加大。这种由于气流流动而形成的压强称为动压强。在大风天感到的风力就是空气的动压力。当气体向一个方向流动时,气体分子向其他方向冲击的平均力便相对地减,作用在平行于气流方向的物体表面上的压强称为静压强。这就是说,气体流动时速度越大,动压强便越大而同时静压强越小;反之,速度越小动压强便越小而静压强越大。气体不动时,静压强便最大。这个关系首先是由瑞士数字家伯努利所证明并整理为数学公式,通常称为
伯努利定律。