Soluzioni
  • Il peso molecolare dell'aria pura al livello del mare vale 28,97 ed è un numero adimensionale che indica la massa di una molecola d'aria rapportata all'unità di massa atomica.

    \mbox{Peso molecolare aria} = 28,97

    Un'unità di massa atomica equivale alla massa della dodicesima parte dell'atomo di carbonio 12, quindi affermare che il peso molecolare dell'aria è 28,96 equivale a dire che una molecola d'aria ha una massa pari a 28,96 volte la massa della dodicesima parte dell'atomo di carbonio 12.

    Sebbene il peso molecolare sia un numero puro, alcuni libri di testo riportano il peso molecolare dell'aria seguito dal simbolo u; tale scelta è frutto di un abuso di notazione che serve unicamente a ricordare il legame che c'è tra peso molecolare e unità di massa atomica.

    Come si calcola il peso molecolare dell'aria

    Il peso molecolare si ottiene dalla somma dei pesi atomici degli atomi che formano la molecola.

    L'aria è una miscela non uniforme di gas, la cui composizione varia al variare di pressione, altitudine e temperatura.

    Al livello del mare e nell'ipotesi che l'aria sia pura (cioè priva di impurità e vapore acqueo), la composizione dell'aria è la seguente:

    - 78,084% di azoto molecolare (N2);

    - 20,9476% di ossigeno molecolare (O2);

    - 0,934% di argon (Ar);

    - 0,0314% di anidride carbonica (CO2);

    - 0,003% di altre componenti in quantità minore e quindi trascurabili.

    Dal momento che l'aria non è una miscela uniforme, per ricavare il peso molecolare dell'aria dobbiamo calcolare la media ponderata dei pesi atomici delle sostanze che la compongono.

    Sulla tavola periodica leggiamo che:

    - il peso atomico dell'azoto è 14,01;

    - il peso atomico dell'ossigeno è 16;

    - il peso atomico dell'argon è 39,95;

    - il peso atomico del carbonio è 12,01.

    Pertanto:

    - il peso molecolare dell'azoto PM(N2) è 28,02, ottenuto dal doppio del peso atomico dell'azoto;

    - il peso molecolare dell'ossigeno PM(O2) è 32, ottenuto dal doppio del peso atomico dell'ossigeno;

    - il peso molecolare dell'anidride carbonica PM(CO2) è 44,01, e si ricava sommando il peso atomico del carbonio al peso molecolare dell'ossigeno.

    Abbiamo tutto quello che ci occorre per calcolare la media pesata delle sostanze che compongono una molecola d'aria, il cui valore coincide col peso molecolare dell'aria

    \\ PM(\mbox{aria}) = \frac{(PM(N_2)\cdot \%_{N_2})+(PM(O_2)\cdot \%_{O_2})+(PM(Ar)\cdot \%_{Ar})+(PM(CO_2)\cdot \%_{CO_2})}{\%_{N_2}+\%_{O_2}+\%_{Ar}+\%_{CO_2}}=\\ \\ =\frac{(28,02 \cdot 78,084) + (32 \cdot 20,9476) + (39,95 \cdot 0,934) + (44,01 \cdot 0,0314)}{78,084+20,9476+0,934+0,0314} = \\ \\ \\ = \frac{2896,932094}{99,997} \simeq 28,97

    ***

    Alla prossima! Per conoscere il peso specifico dell'aria e la densità dell'aria rimandiamo alla lettura delle pagine dei precedenti link. ;)

    Risposta di Galois
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