In teoria, l'aria umida è più leggera di quella secca, perché quest'ultima è composta principalmente da molecole di azoto (N2) e ossigeno (O2), che pesano più delle molecole d'acqua (H20) presenti nell'aria umida. Ma cosa dice la legge di Avogadro a questo proposito?
Qual è il peso molecolare dell'acqua?
Il peso di un singolo atomo è rappresentato dal suo peso atomico. In questo senso, per verificare se l'aria umida è molto più leggera dell'aria secca, dobbiamo prendere il peso atomico degli atomi che la costituiscono, cioè :
- Idrogeno (H): 1,00784 u
- Ossigeno (02): 15,999 u
- Azoto (H): 14,0067 u
- Carbonio (C): 12,0107 u
Se sappiamo che il peso di una molecola è determinato dalla somma dei pesi atomici dei suoi atomi, allora una molecola d'acqua (H2O) ha un peso molecolare arrotondato di 18 (1 + 1 + 16).
Il calcolo è semplice: l'azoto libero (N2) ha un peso molecolare rotondo di 28, mentre una molecola di ossigeno (O2) ha un peso atomico rotondo di 32. Pertanto, una molecola d'acqua è più leggera di una molecola di azoto o di ossigeno. Ciò significa che, in teoria, l'aria umida è più leggera di quella secca, perché :
- Acqua (H20) = 18,1558 u
- Azoto (N2) = 28,0134 u
- Ossigeno (O2) = 31,998 u
Legge di Avogadro dei gas perfetti
Secondo la legge di Amedeo Avogadro, scoperta nel 1811, qualsiasi volume fisso di un gas a pressione e temperatura costanti contiene lo stesso numero di molecole. Indipendentemente dalla natura del gas, in quel volume esisterà lo stesso numero di molecole. Pertanto, per rendere più umido un determinato volume d'aria, dobbiamo aggiungere molecole di vapore acqueo a quel volume.
Il problema è che per aggiungere molecole d'acqua al volume, dobbiamo rimuovere altre molecole per mantenere il numero totale di molecole nel volume. L'aria secca è costituita principalmente da molecole di azoto e ossigeno, che pesano più delle molecole d'acqua.
Ciò significa che quando un determinato volume d'aria viene reso più umido da l'aggiunta di molecole d'acquaDi conseguenza, le molecole più pesanti vengono sostituite da quelle più leggere. Come risultato, l'aria umida è più leggera dell'aria secca se entrambe si trovano alla stessa temperatura e pressione.