Molfracties lucht op 8 km hoogte

Maveryth

Als huiswerkopgave heb ik het volgende gekregen:

Neem aan dat lucht op zeeniveau bestaat uit 20% O2 moleculen en 80% N2 moleculen en dat de druk op zeeniveau gelijk is aan 1 bar. Wat is de samenstelling uitgedrukt in molfracties van de lucht op 8 km hoogte? Wat is de luchtdruk op deze hoogte? Neem aan dat de temperatuur gelijk is aan 0 graden Celcius onafhankelijk van de hoogte.

In het boek kan ik slechts één formule vinden die relevant kan zijn: p = p0 * e^(-h/H). Waarbij p0 de druk is op zeeniveau en h de hoogte. H is volgens het boek een constante van ongeveer 8 km, maar meer specifiek is H: RT/Mg waarbij M de gemiddelde molaire massa van lucht is.

Waarschijnlijk is PV = nRT ook van belang.

De druk op 8km hoogte kan ik wel bereken dat is ongeveer 0,37 bar. Het gaat dus vooral om de dikgedrukte vraag met betrekking tot de molfracties. Hoe kan je dit berekenen?

Het probleem bij het oplossen ligt hem vooral in het feit dat er niet evenveel mol aanwezig is op 8km als op zeeniveau. Dus ik kan PV = nRT ook niet echt gebruiken denk ik.

Jan van de Velde

In de praktijk is de samenstelling van lucht tot op enkele tientallen kilometers hoogte doodgewoon dezelfde. In een hypothetische kolom lucht die als geheel stilstaat zou de molfractie zuurstof inderdaad lichtjes moeten afnemen met de hoogte, omdat de molmassa van O₂ net iets groter is dan die van N₂. Maar ik vraag me ernstig af of het verschil ook in dat geval significant te berekenen zou zijn vertrekkende vanaf significanties als 20 en 80%.

Bij wat voor soort niveau/stof hoort dit?

Maveryth

Dit is huiswerk van 1e jaars natuurkunde student voor het vak thermodynamica.

Als de molfracties nauwelijks veranderen vraag ik me af of deze vraag wel zo bedoeld is.

Ik heb de docent al gemaild of hij de uitwerking wou opsturen.

Bedankt voor je hulp.

thermo1945

Pas de formule toe op N2 en O2. Verwaarloos andere gassen. (Verschillende M)

De verhouding van de concentraties = de verhouding van de berekende partiële gasdrukken.

Jan van de Velde

Thermo, wat heeft dat met 8 km hoogte te maken?

thermo1945

Thermo, wat heeft dat met 8 km hoogte te maken?

Met toenemende hoogte verschuiven de concentraties en daarmee de partiële drukken.

Jan van de Velde

Met toenemende hoogte verschuiven de concentraties en daarmee de partiële drukken.

Ja, maar daarginds zeg je toch niks over de mate van verschuiving en hoe die te berekenen?

thermo1945

Ja, maar daarginds zeg je toch niks over de mate van verschuiving en hoe die te berekenen?

Uit de barometrische hoogteformule (zie 1 vet) volgt, dat op 8km hoogte de luchtdruk e x zo klein is als op de grond.

( e = 2,7..., het grondtal van de natuurlijke logaritme)

Jan van de Velde

Nog steeds, wat vertelt me dat over een verandering van de verhouding O₂ : N₂ ?

jkien

Stel dat de gemiddelde temperatuur over die 8 km ongeveer 273K is, dan is

schaalhoogte H_N2 = RT/Mg = 8.2km (28 g/mol)

schaalhoogte H_O2 = RT/Mg = 7.2km (32 g/mol)

Op zeeniveau is de zuurstoffractie gelijk aan 0.20

Op 8km hoogte is de zuurstoffractie gelijk aan 0.20 * exp(8/H_O2) / exp(8/H_N2) = 0.17

Jan van de Velde

schaalhoogte H_N2

Kun je aub eens wat meer uitleggen over dat begrip schaalhoogte?

jkien

De term schaalhoogte klinkt filosofischer dan hij is. In eenvoudige atmosfeermodellen daalt de (partiele) druk exponentieel met de hoogte z, p = p₀ exp(-z/H). (in mijn vorige bericht is het minteken per ongeluk weggevallen). Atmosfeeronderzoekers noemen die H altijd de schaalhoogte . In een atmosfeer met verschillende gassen heeft ieder gas zijn eigen H. De gassen beinvloeden elkaars hoogteverdeling niet.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Molfracties lucht op 8 km hoogte

Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte

Re: Molfracties lucht op 8 km hoogte