Jak obliczyć masę powietrza w oponie wypełnionej powietrzem

Obliczanie masy powietrza jest stosunkowo proste, ponieważ ze względu na swój skład chemiczny, powietrze ma ustaloną masę molową w różnych warunkach objętości i ciśnienia. W standardowym ciśnieniu i temperaturze (STP), na przykład, powietrze ma objętość molową 22,4 litra (decymetrów sześciennych) i masę molową 29 gramów. Oznacza to, że gdyby wziąć 29 gramów powietrza w temperaturze STP, to rozłożyłoby się ono na 22,4 litra. Zależność tę można łatwo wykorzystać do określenia masy dowolnej objętości powietrza przy określonym ciśnieniu.

Zmierz dwie średnice opony. Średnica jest środkowym przekrojem okręgu. Dla średnicy zewnętrznej opony, użyj swojej taśmy mierniczej, aby znaleźć odległość od końca opony do drugiego. Dla średnicy wewnętrznej, użyj taśmy mierniczej, aby znaleźć odległość od jednego końca kołpaka do drugiego.

• Obliczenie masy powietrza jest stosunkowo proste, ponieważ, ze względu na swój skład chemiczny, powietrze ma ustaloną masę molową w różnych warunkach objętości i ciśnienia.
  
• Jeżeli chodzi o średnicę zewnętrzną opony, użyj taśmy mierniczej, aby znaleźć odległość od końca opony do drugiego końca.

Oblicz objętość dwóch cylindrów za pomocą standardowego równania objętości, gdzie objętość=pi x promień podniesiony do kwadratu x wysokość. Dla każdego cylindra użyjesz 3,14 jako przybliżonej wartości dla pi. Dla każdego promienia, po prostu podziel średnicę, którą zmierzyłeś w kroku 1 przez dwa. Dla promienia podniesionego do kwadratu pomnóż tę liczbę przez siebie. Dla każdej wysokości, użyj średnic, które zmierzyłeś w kroku 1. Będziesz miał dwa różne pomiary, jeden oparty na przestrzeni pełnej opony, a drugi oparty na przestrzeni kołpaka.

• Oblicz objętość dwóch cylindrów za pomocą standardowego równania objętości, gdzie objętość=pi x promień podniesiony do kwadratu x wysokość.
  
• Dla każdego promienia, po prostu podziel średnicę, którą zmierzyłeś w kroku 1 przez dwa.

Oblicz objętość obszaru wypełnionego powietrzem. Mając dwa pomiary znalezione w kroku 2, znajdź różnicę w objętości. Odejmij objętość mniejszego cylindra od objętości większego cylindra, aby określić dokładną objętość przestrzeni w oponie, która jest rzeczywiście wypełniona powietrzem.

Określ ciśnienie w oponie za pomocą manometru. Szacunkowo, dobrze napompowana opona ma około 30 PSI, czyli funtów na cal kwadratowy ciśnienia, lub dwa razy więcej niż w warunkach STP. Dlatego, jeśli w standardowej temperaturze i ciśnieniu 29 gramów powietrza zajmuje 22,4 litra (około 1,3 grama/litr), przy 30 PSI wskaźnik ten jest podwojony, czyli 2,6 grama/litr.

• Określ ciśnienie w oponie za pomocą manometru.
  
• Dla celów szacunkowych, dobrze napompowana opona ma około 30 PSI, czyli funtów na cal kwadratowy ciśnienia, lub dwa razy więcej niż w warunkach STP.

Oblicz masę. Gdzie masa=objętość x gęstość, pomnóż objętość (znalezioną w Kroku 3 w Części 1) przez gęstość (znalezioną w Kroku 1 w Części 2).

Sprawdź swoją pracę na przykładzie. Na przykład, zakładając ciśnienie w oponie 30 PSI i gęstość 2,6 grama na litr oraz standardową objętość opony wynoszącą dziesięć litrów, całkowita masa powietrza wyniesie 26 gramów (2,6 grama/litr x 10 litrów = 26 gramów). Masa powietrza powinna być stosunkowo niska, chyba że ciśnienie jest ekstremalnie wysokie.

TIP

Pamiętaj, że w STP, powietrze nie waży w zasadzie nic z powodu swojej pływalności. Spodziewaj się niskich liczb dla masy powietrza, nawet jeśli ciśnienie w oponie jest znacznie wyższe niż STP. Aby uzyskać dokładne pomiary, możesz łatwo przeliczyć PSI na metryczne (gramy na litr) za pomocą tabeli przeliczeniowej, aby użyć mas chemicznych wyrażonych w systemie metrycznym.

Ostrzeżenie

Pamiętaj, że tylko zewnętrzna część cylindra, w którym znajduje się opona, jest wypełniona powietrzem. Należy pamiętać o odjęciu wewnętrznej objętości cylindra utworzonego przez szprychy.