Hvad er luft? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Hvad er luft?

23. september 2009

Hvad er luft?

Hej Spørg om Fysik
Vi er en flok "Lufttosser" (voksne mænd der skyder med luftgevær) der diskuterer hvad luft er. Alle ved jo at luft er det vi indånder!

Men nu er jeg kommet til at påstå at "luft" er en tilstand?

Den anden påstand er at, luft er en hel bestemt blandings gas? Altså det vi indånder, og intet andet. Vil i hjælpe?

Med venlig hilsen
R T

 

Luft: Man har 3 måske 4 tilstandsformer.

Fast stof - f.eks. en stålplade eller en diamant

I diamanten ligger kulstofatomerne helt velordnet dvs. hvis man starter fra et kulstofatom inde i diamanten kan man sige meget langt væk til alle sider hvor de næste atomer ligger (hvis der ikke er fejl i diamanten men det gælder så igen på den anden side af fejlen). Alle kulstofatomerne svinger ganske lidt om den ligevægtsstilling de sidder fast i. Ved overfladen er atomerne også placeret velordnet og de fastholdes i krystallen.

Væske - f.eks. vand - her er der knap så meget orden

Starter men fra et bestemt vandmolekyle kan man et mindre stykke væk fortælle, hvor naboerne er. Prøver man at gøre det langt væk slår det fejl. Samtidigt med svinger molekylerne en del om deres ligevægtsstilling. Ved overfladen ændres afstande mm. lidt og af og til svinger et molekyle så meget at det slipper fri, det fordamper. Des nærmere men kommer til et stof kogepunkt des større er svingningerne og des flere molekyler fordamper fra overfladen. Molekyler lige over overfladen kan blive genindfanget i væsken.  

Gas - f.eks. den nitrogen vi indånder

Her er der ingen viden om hvor de nærmeste molekyler er når vi måler ud fra et givet molekyle. Alle molekylerne bevæger sig rundt med stor hastighed, rammer hinanden og skifter retning og rammer beholderens vægge og skifter retning. Trykket vi måler skyldes at molekylerne støder til væggene og reflekteres, men de gør det altså hver for sig.

Plasma - det er stoffer i gastilstand ofte ved høj temperatur

Det specielle er at en eller flere elektroner ofte er revet af molekylerne så plasmaet er ledende (findes f.eks. i lysstofrør, neonrør, nordlys mm.). det giver plasmaet en række egenskaber som afviger fra gastilstanden.

Når man som fysiker snakker om gas, er det altså en tilstand for atomer eller molekyler. Luft er naturligvis på gasform. Luftens ilt kondenserer (går over i væsketilstand) ved -183,0 ⁰C, luftens kvælstof ved - 198,79 ⁰C.

Luft opfatter jeg, som det vi indånder. Den indeholder følgende gasser, idet procenterne er volumenprocent:

  • Nitrogen (kvælstof)  78,08 %
  • Oxygen (Ilt)  20,95 %
  • Argon  0,93 %
  • Kuldioxid   0,031 %
  • Neon  0,0018 %
  • Helium  0,00052 %
  • Krypton  0,000114 %
  • Hydrogen (Brint)  0,00005 %
  • Xenon  0,0000086 %

Billedet viser den tyske pariskanon fra 1. verdenskrig som
kunne skyde ca. 120 km

Princippet i luftgeværer er i øvrigt ikke forskelligt fra princippet i almindelige geværer, luftgeværet får overtryk bag haglet enten fra en kuldioxidflaske en luftflaske eller ved et fjederbelastet stempel, som presses frem. Derved bliver der et højt tryk bag haglet (op til 14 - 21 MPa til konkurrence formål, normalt tryk i atmosfæren er 0,1 MPa), som presser det ud af løbet med op til omkring 300 meter pr. sekund (eller lidt mere), i geværet kommer gasserne ved forbrænding af røgfrit krudt som giver en masse gasser hurtigt.

Derved bliver trykket meget højere, og man når ofte hastigheder omkring 800 m/s (en del mindre for pistoler som jo har et kort løb), men det er samme proces, der driver projektilet ud af løbet. I kanoner kan man nå mundingshastigheder op til 1500 m/s for antipansergranater, stadig med gastryk.

Bemærk at disse hastigheder er større end lydhastigheden, men lydhastigheden i løbet med et tryk på hundredevis af atmosfære (for visse krudtdrevne våben endda en del større), er meget større end udenfor, så det er der ikke problemer i.

Med venlig hilsen
Malte Olsen