空氣是否有重量

nadal

原帖由 eviepa 於 10-3-3 22:12 發表
空氣有質量，質量不會隨著環境變化，但重量多少則視乎環境。

在真空的環境，空氣會有重量。但在地表上量度，因為本身就有同等密度的空氣，所以空氣是沒有重量的。
               

"在真空的環境，空氣會有重量" 這句不大明白
"真空" 正是把空氣抽出，所以那來真空中的空氣呢?

我想樓主想說的是：
在有重力狀態下的環境，空氣會有重量
在冇重力狀態下的環境，空氣不會有重量

原帖由 eviepa 於 10-3-3 22:12 發表
由於浮力和重量抵消，所以用儀器去量度，重量等於零，就是沒有重量

這一句我也不大同意.

在地球上,空氣浮力和重量抵消,  所以無法用儀器去量度. 我OK

但是抵消了或量度不了空氣重量,就不等同於空氣沒有重量

不管是 layman 還是 scientific, 我會告訴孩子, 在地球上空氣是有重量的, 只是你無法直接量度.

judy

不管是 layman 還是 scientific, 我會告訴孩子, 在地球上空氣是有重量的, 只是你無法直接量度.                .

大氣壓力，可否視作空氣的重重？

nadal

原帖由 judy 於 10-3-8 15:31 發表


大氣壓力，可否視作空氣的重重？

什麼是氣壓？

空氣是有重量的。任何物件表面（每單位面積計）所承受來自其上面空氣的重量，便叫做大氣壓力。如果我們往高處去，由於空氣柱的縮短，氣壓也會隨著減低。

http://www.hko.gov.hk/education/edu01met/wxobs/ele_pressure1c.htm

judy

原帖由 nadal 於 10-3-8 16:03 發表


什麼是氣壓？ 空氣是有重量的。任何物件表面（每單位面積計）所承受來自其上面空氣的重量，便叫做大氣壓力。如果我們往高處去，由於空氣柱的縮短，氣壓也會隨著減低。

http://www.hko.gov.hk/education/edu01met/wxobs/ele_p ...

標準答案。

eviepa

較重的分子就會有下沉的傾向，較輕的分子就會有上升的傾向。

嘻嘻，我雖然幾乎忘記曬所有嘅嘢，但推理能力仍在，你騙我唔到。

就我所理解，輕重分子，皆無向上傾向。

Judy,

我想我要改進我的講解。

一杯水，加進一些泥沙，用筷子攪勻，就變成一杯溶液。拿起筷子後，這杯溶液會慢慢靜止。由於泥沙的密度大於水分子，所以有下沉的傾向。從水分子的角度看，它是被泥沙迫上水的上層的，這種力量就是浮力的機制。

空氣是個混合體（mixture），主要由氮、氧、氬、水氣、二氧化碳組成。空氣的分子平均質量介乎氮和氧之間。當中，氧分子的質量較空氣平均值稍高，在大氣層裡會有微微向下沉的傾向；二氧化碳較平均值高得比較多，下沉的傾向也較大；氮有微微向上升傾向；水氣向上升的傾向就更明顯。但因為空氣經常有較大的流動，經常將不同分子混在一起，所以不致會二氧化碳、氧氣在下層，往上是氮氣、水氣層等出現。

同樣道理，只要物體的密度比空氣小，這物質就會給較高密度的空氣分子排擠上空氣的上層，這種力量就是浮力。

eviepa

eviepa

Judy,

如果妳不想要標準答案，我嘗試一下甚麼是「氣壓」吧。

我讀文科，不過看過很多科學普及讀物，亦讀過較深的地球科學書，不過從來沒有在書本上看過甚麼是氣壓。在預科時，一次偶然的機會，和一個理科同學討論過氣壓和概率的問題。以下是在該次討論的要點：

假設有一個瓶子裝滿空氣：

1. 空氣粒子（分子）由於會不停運動，所以每一刻都有億億億的粒子撞向瓶壁，這種撞擊力量就是空氣壓力。

2. 由於空氣粒子的數量極大，所以大數定率就可以直接套用，每一刻撞向瓶壁粒子的數量都幾乎相等，所以在這特定的清況下，每一刻的氣壓都相等。

3. 實驗證明，空氣分子會平均散佈。

亦從小弟自己的科學常識，推出以下：

1. 在大氣層中，地面的氣壓較高，西藏高原的氣壓較低。原因是，下層空氣給上層高氣壓下來，分子與分子間的空間被壓縮，導致每一公升的粒子較多。相對地，西藏高原每公升粒子就會較少（妳可以想像，如果將一千張綿胎疊上去，最上層的那一張綿胎最漲滿，最下層的那張被壓得偏tart tart，密度最高）。因此，由於在地面量度時，裝空氣瓶子裡的空氣粒子多，每一刻撞向瓶壁的粒子數量亦會較多，瓶壁感受的壓力亦較大。

2. 將空氣加熱亦會增加氣壓，因為加了熱，空氣運動的速度會較快，撞向瓶壁的力量也相應地增加。

eviepa

eviepa

大氣壓力，可否視作空氣的重量？

Judy,

還記得中二上科學堂時，科學老師講過地面氣壓是每平方吋十四磅多，後來高班時計過，這個重量就大約等於底部為一平方吋的空氣柱，由地面伸展到大氣層頂部的重量。（用760mm水銀柱高度就可以計算出來）

Wikipaedia: “A column of air one square inch in cross-section, measured from sea level to the top of the atmosphere, would weigh approximately 14.7 lbf (65 N).”

氣壓相等於這一條氣柱的重量。但重量這詞彙是個向量，有方向性的，只壓向地心方向，但氣壓是向上下左右前後的，每個方向都受到同等壓力，妳的頭頂、肩膀無疑是承受著每平方吋11.7磅的壓力，好像是完全頂住了空氣對全身的壓力，但不料妳的腳掌卻也一樣，承受著同樣的壓力，手、腳、甚至口腔內都一樣。

氣壓大概近似以下的沙壓：

在沙灘挖個深洞，叫一個人站下這個洞，再填沙，這時，他的感覺就像氣壓，頭頂所承受的，是沙粒從頭頂至地面沙的重量，但大約近似的壓力，在他的手、腳、腹、胸、背同樣出現。

eviepa

[ 本帖最後由 eviepa 於 10-3-8 23:33 編輯 ]

judy

如果妳不想要標準答案，我嘗試一下甚麼是「氣壓」吧。

eviepa,

科學問題是有標準答案的。例如空氣是否有重量，根据萬有引力定律，空氣是有重量的，是有標準答案的。如果你發現此問題無標準答案，恭喜你，你推翻了萬有引力定律或發現此定律之局限性，要好好庆祝一下。

當然，在日常生活中，我会發現為甚麽氣球会飛等等問題，這不是萬有引力定律有問題，也不是其局限性，只是除了萬有引力外，還有n咁多樣变量影响緊氣球，需要用他定理來解决。所以，甚麼"氮有微微向上升傾向"之類的解釋，根本是沒有甚麼科學內容地。同幼兒解釋可以，向中小學生咁解釋，除了錯外，最大劑係教壞思考方法，令其变蠢。

Fion_Chan

原帖由 judy 於 10-3-9 12:57 發表


當然，在日常生活中，我会發現為甚麽氣球会飛等等問題，這不是萬有引力定律有問題，也不是其局限性，只是除了萬有引力外，還有n咁多樣变量影响緊氣球，需要用他定理來解决。所以，甚麼"氮有微微向上升傾向"之類的解釋，根本是沒有甚麼科學內容地。同幼兒解釋可以，向中小學生咁解釋，除了錯外，最大劑係教壞思考方法，令其变蠢。

你這個要求好高......
這小四常識題已使這裡十幾個爸爸媽媽折騰了差不多十日，日常生活中還有多多少少中小學生會好奇的科學問題？要求有正確答案來回應對爸媽來說真如空氣重量一樣，舉輕若重，爸媽肩上的"氣壓"太大了。

judy

原帖由 Fion_Chan 於 10-3-9 13:43 發表
你這個要求好高......
這小四常識題已使這裡十幾個爸爸媽媽折騰了差不多十日，日常生活中還有多多少少中小學生會好奇的科學問題？要求有正確答案來回應對爸媽來說真如空氣重量一樣，舉輕若重，爸媽肩上的"氣壓"太大了。 ...

都唔係，科學有標準答案，但父母能力有限，有時只能答一部分，甚至答錯，有咩所謂呢？

以eviepa之答案為例。根据萬有引力定律，任何事物皆有重量，方向向下，那麼，再輕的空氣，也是向下的，理論上應像鐵块一樣落下來。那麽，為甚麽会上升呢？答此問題，我会盡答其他因素，不知的答不知，而不是答"有上升之趨向"。

如果"有xx之趨向"可為答案的話，孩子問為何飛機会飛，可否答飛機有上升之趨向？問為何雨会落，可否答雨有落下之趨向？

總之，答案對錯不要緊，科學精神和態度才重要。

eviepa

以eviepa之答案為例。根据萬有引力定律，任何事物皆有重量，方向向下，那麼，再輕的空氣，也是向下的，理論上應像鐵块一樣落下來。那麽，為甚麽会上升呢？答此問題，我会盡答其他因素，不知的答不知，而不是答"有上升之趨向"。

Judy,

現在講浮力，是空氣中分子和分子、分子和物體的相對運動。每個分子，再輕的當然也會受地心吸力的牽引而向下，但在這大氣層中，不會每粒分子都會被吸到貼地，而是有些高一些，有些低一些。

妳所講的鐵块由於密度遠高次空氣，當然會應聲而下，但當我們講浮力，主要講一些密度和空氣所差不會很遠的物質，「一直向下」是否？

一根羽毛，在高處放下，會慢慢下降，下降時，往往是有時降，有時升。但只要氣流不太強，這根毛大概會墮地。如果氣流強，可以在空中漂浮，不會降到地面。我認為羽毛是有向下的傾向。

講到空氣分子，二氧化碳分子的質量較大，水氣質量較小，如果都每樣一粒，先放在空氣裡同一高度，一分鐘後，是否二氧化碳分子就一定在低處，水氣分子就一定在較高處？答案是不肯定，因為雖然二氧化碳分子的質量較大，但因為不是大得太多，所以向下不是那麼絕對，氣流對它的影響就遠大於它向下的力量。但二氧化碳分子在下，水氣分子在上的機會會較大。由於影響不是絕對，有其他因素可以蓋過這機制，所以我稱之為「傾向」，有何不可呢？如果我心目中認為鐵塊的下降傾向極大，又何不可呢？

eviepa

eviepa

亦很同意要照顧普羅layman，要使用較通俗的語言，所以我亦會說重量是多少kg，而不一定說質量為多少kg。
但說到重量的定義，layman只會考慮在天平或秤上的讀數，又怎會有「重量等於地球對物件的吸力減去空氣浮力」這樣科學化和嚴格的定義呢？(即使這定義是錯的，但它提得也算科學化和嚴格。)
不同的量度方法和環境會有不同的重量，並不表示重量有不同的定義，只是在不同的情況下會有不同的誤差。
如果說因為在空氣中量不到空氣的重量，便說空氣沒有重量，那麼在水中量不到魚的重量，魚也是沒有重量嗎？

Wingsma,

可能用以下的例子較好表達我的想法：

量度普通物件時，我們在有空氣浮力的環境量度，但因為空氣浮力對於該物件的重量沒有多大的影響，所以可以略過不計。但量度密度較低的東西，浮力的影響己見，如發泡膠，甚或密度更低的東西，我們只會按照磅上的讀數去定它的重量就算，而不堅持：「這不是發泡膠的真實重量，真實重量要在真空下量度才知」。在這例子，量重的人有意又好，無意識也好，已應用了「重量等於地球對物件的吸力減去空氣浮力」作標準，大家大概都不會覺得有問題。

我聽過很多次別人說：「xxx在水裡會較輕，較容易被搬起」，說的人不一定沒有科學常識，但也會這樣說。這也是有意或無意間應用了「重量等於地球對物件的吸力減去水的浮力」這定義。

又如我前兩天講，想像中的一個注滿氦氣的鐵箱，我相信如果有件這樣的東西，大家只會形容它為「很輕」。因為日常溝通，我們很多時都會大有意或無意間，將「重量等於地球對物件的吸力減去浮力」作溝通之用。

如果我們可以接受「石頭在水中較輕，較易搬得起」，為何我們不能接受「一條魚鰾漲滿的魚在水中是沒有重量的」這觀點？

eviepa

Kanba

這個問題令我想起另一條問幼兒的問題：樹上三隻小鳥其中一隻中了槍，結果樹上還有多少隻小鳥？你想考幼兒什麼？

wingsma

原帖由 eviepa 於 10-3-9 21:16 發表


Wingsma,

可能用以下的例子較好表達我的想法：

量度普通物件時，我們在有空氣浮力的環境量度，但因為空氣浮力對於該物件的重量沒有多大的影響，所以可以略過不計。但量度密度較低的東西，浮力的影響己見，如發泡膠，甚或密度更 ...

eviepa
你太謙了，以你的科學知識，你比很多所謂理科生還要豐富呢！但話說回來，我們又很少會量發泡膠的重量，更難想像一般人也會有意無意地應用了「重量等於地球對物件的吸力減去空氣浮力」。但只要你不是小女的科學老師，你要盡情發揮你的想像力又何妨？還有，當有人問你為甚麼氫氣球會飛，你大可說因為氫氣球的重量是負值。反正別人都知道重量是負值，表示地球對氫氣球的吸力減去氫氣球的浮力是負值，亦即浮力大於吸力了。

龍舌蘭

這真是很有趣的一個主題.忍不住搭訕一句.

在沒有真正的企業號之前, 我們一般人口中所說的重量不都是代表在地球上的重量嗎 ?有需要去考慮空氣的浮力問題嗎 ?
小學生/中學生真正去深究其中的原理, 還是等他們將來自已去想想好.

黃巴士

原帖由 龍舌蘭 於 10-3-11 09:49 發表
這真是很有趣的一個主題.忍不住搭訕一句.

在沒有真正的企業號之前, 我們一般人口中所說的重量不都是代表在地球上的重量嗎 ?有需要去考慮空氣的浮力問題嗎 ?
小學生/中學生真正去深究其中的原理, 還是等他們將來自已 ...

同意!!
早前咪好簡單咁解釋咗, 明白咗啦咩.
又涉及講吓壓力, 萬有引力, 浮力, 太空....
問題愈"叉"愈"開", 再講落去, 就真係令小學生愈來愈唔明.

CFaHB

既然係小學的常識題, 琴日就搵左個 p5 的小學生答 :

> 空氣有無重量 ?
用左 0.01 秒
> 有
> 點解 ?
> 咁空氣裡面唔多唔少都有水, 咁咪有重量囉 !

解釋算唔算可接受?

如果呢題係 MC 題, 該小朋友就會用 0.01秒填 T 囉 !

Fion_Chan

原帖由 CFaHB 於 10-3-11 13:04 發表
既然係小學的常識題, 琴日就搵左個 p5 的小學生答 :

> 空氣有無重量 ?
用左 0.01 秒
> 有
> 點解 ?
> 咁空氣裡面唔多唔少都有水, 咁咪有重量囉 !

解釋算唔算可接受?

如果呢題係 MC 題, 該小朋友就會用 0.01秒填  ...

咁又確係比我地呢度優勝喎......

eviepa

這個問題令我想起另一條問幼兒的問題：樹上三隻小鳥其中一隻中了槍，結果樹上還有多少隻小鳥？你想考幼兒什麼？

看見空氣有沒有重量，Kanba想起這題目。看見這題目，我想起李天命。

我在五年級時的數學補充練習遇上，當時傻下傻下地三減一等於二，但後來聽到老師講解，才知道原來其他鳥都嚇得飛走了，學會了處理實際問題，不要一成不變。答案是「零」。這條數對我有積極的意義。

但到中學時，越想這問題越覺得這標準答案有問題。大約十年前看李天命某本著作時，看到他的分析，原來他和我的想法一樣，為何香港學校只有一個標準答案，不答這個答案就是零分？

他的問題是：「樹上八隻小鳥其中一隻中了槍，結果樹上還有多少隻小鳥」。答案可能有很多，樹上剩下一隻：一隻聾鳥；剩下兩隻：一隻聾鳥，一隻傻鳥；剩下三隻………. 。

為何愚公移山是標準答案；舉族遷居不能是答案？

為何鐵柱磨成針是答案；用磨鐵的時間做更有經濟效益的事，賺了錢買更多的針不能是答案？

這麼多的標準答案對孩子的思考有甚麼影響呢？

> 空氣有無重量 ?
用左 0.01 秒
> 有
> 點解 ?
> 咁空氣裡面唔多唔少都有水, 咁咪有重量囉 !

空氣中有水氣，但水氣有兩種：

1. 水蒸氣（water vapour）
2. 小水滴（water droplet）

在教科書中，水氣佔空氣裡的1-4%就是指water vapour。Water vapour是氣態水，是肉眼看不見的，分子質量很小，比空氣的平均質量要小。所以當寒流南下，南方密度較低的濕空氣就會被北方密度較大的乾空氣「鏟」上天空，冷卻成雲，所以寒流到了通常會下雨。

Water droplet是懸浮空氣的小水滴，大霧天、水滾時的白煙就是water droplet。Water droplet是液態水，密度遠大於空氣。所以有霧的時候，空氣是特別「重」的。

明白了兩者的區別，會更易了解中五地理的氣像學部分。

在兩個氣象學家的溝通中，水蒸氣跟小水滴要嚴格區分，但普通人要不要呢？

幾年前教女兒區分水蒸氣跟小水滴，特別盯囑，在普通人的詞彙中，水蒸氣跟懸浮空中的小水滴都會稱做「水蒸氣」，並不是錯。我本人時常都叫熱水爐噴出的小水滴是「水蒸氣」。

x x x    x x x    x x x

「重量」一詞，我始終覺得，以下兩者都是答案：

1. 地心吸力對物體的吸力，量度物體重時，要扣除空氣浮力。
2. 在有空氣的情況下直接量度，不需扣除空氣浮力。

日常生活中，無論量度一些平常的物件，比空氣密度大得極多的東西，如一舊叉燒、一塊木頭；或是比空氣密度只大小許的東西，如發泡膠等，大家都只會將物件，直接放到磅上，看完讀數，就是「重量」。並不會扣除空氣浮力對之影響。

職員應怎樣做？

一個客人致電發泡膠廠，問他那批發泡膠有多大、多重。職員把其中一塊量度了體積，再過磅，讀數是10 kg。但他知道，這塊發泡膠所佔的體積，應有1 kg的浮力。10 kg是11 kg發泡膠的質量減去1 kg的空氣浮力。他應對客戶說，發泡膠的重量是：

10kg?
11kg?

eviepa

[ 本帖最後由 eviepa 於 10-3-16 23:34 編輯 ]

wingsma

物體要進行圓週運動時，需要有力，使它保持向圓心的轉向(加速)，這個力稱為向心力。對於1kg(1000g)質量的水放在赤度上，這物體跟地球同步運動。這運動需要的向心力是 3.38 g(計算步驟省略，暫是借用質量單位)，再扣除它的浮力，約1.29g，則用彈簧稱量出的重量是 1000 – 3.38 – 1.29 = 995.33 g。這裏可看到向心力比浮力更大，對重量的影響更多。
所以，重量的定義起碼可有以下的選擇︰


重量 = 物體的地心吸力 減去 浮力

重量 = 物體的地心吸力 減去  向力心

重量 = 物體的地心吸力 減去  浮力 減去 向力心

重量 = 物體的地心吸力減去浮力

這都不是標準答案，歡迎繼績創作！

[ 本帖最後由 wingsma 於 10-3-21 23:36 編輯 ]