Дорогие друзья, сегодня у нас на повестке дня вопрос, который звучит просто, но скрывает под собой глубокое непонимание природы веществ: «Сколько литров воздуха в литре воды?» На первый взгляд, кажется, что речь идёт о каком-то скрытом объёме газа внутри жидкости. Но давайте разберёмся физически — и вы увидите, почему этот вопрос похож на вопрос «сколько килограммов музыки в килограмме сахара?»
🧪 Шаг 1. Вода и воздух — разные вещества
Вода (H₂O) — это жидкость, состоящая из молекул воды, плотно упакованных друг к другу.
Воздух — это смесь газов (в основном азот N₂ — 78%, кислород O₂ — 21%, и немного других), молекулы которых находятся далеко друг от друга и хаотично движутся.
В чистой воде (дистиллированной, без примесей) нет воздуха. Это два разных вещества, не смешивающихся в том смысле, что одна не «содержит» другую по умолчанию.
Однако… в реальной жизни вода может растворять газы из воздуха — например, кислород и азот. Это явление называется растворимостью газов в жидкостях.
Но важно: растворённый газ — это не «воздух в виде пузырьков», а отдельные молекулы, распределённые между молекулами воды. И их объём в газообразном состоянии при нормальных условиях можно пересчитать — и именно это, вероятно, имеется в виду в вопросе.
💧 Шаг 2. Сколько газа может раствориться в воде?
Растворимость газов зависит от:
- температуры (чем холоднее — тем больше растворяется),
- давления (по закону Генри: чем выше давление — тем больше растворяется),
- природы газа.
При нормальных условиях (температура 20°C, давление 101,3 кПа, воздух обычного состава) в 1 литре воды растворяется примерно:
- около 9 мг кислорода (O₂),
- около 14 мг азота (N₂).
Итого — ~23 мг воздуха на литр воды.
Масса воздуха: m ≈ 0,023 г.
📐 Шаг 3. Переведём массу растворённого воздуха в объём газа
Чтобы узнать, какой объём займёт этот воздух в газообразном состоянии при нормальных условиях, воспользуемся молярным объёмом идеального газа:
При нормальных условиях (0°C, 101,3 кПа) 1 моль газа занимает 22,4 л.
Но при 20°C — объём немного больше: ≈ 24 л/моль.
Средняя молярная масса воздуха: M ≈ 29 г/моль.
Количество вещества растворённого воздуха:
n = m / M = 0,023 г / 29 г/моль ≈ 0,000793 моль
Объём этого количества воздуха при 20°C и 1 атм:
V = n · 24 л/моль ≈ 0,000793 · 24 ≈ 0,019 л ≈ 19 мл
То есть: в 1 литре воды при комнатной температуре и нормальном давлении содержится столько растворённого воздуха, сколько в газообразном состоянии заняло бы около 19 миллилитров.
Если взять более холодную воду (например, 0°C), растворимость выше — и объём может достичь ~30–35 мл.
⚠️ Шаг 4. Важное уточнение: это НЕ «воздух внутри воды» в буквальном смысле
Эти 19 мл — это условный объём, который занял бы газ, если бы мы извлекли все растворённые молекулы и привели их к нормальным условиям.
В самой воде нет 19 мл пустот или пузырьков — молекулы газа просто «встроены» в структуру жидкости, и их присутствие почти не влияет на общий объём воды.
Если вы вскипятите литр воды, часть растворённых газов выделится — и вы увидите маленькие пузырьки до закипания. Но их суммарный объём будет именно таким — десятки миллилитров, не больше.
❌ Шаг 5. Почему ответ «ноль» тоже может быть правильным?
Если речь идёт о чистой, дегазированной воде (например, в лаборатории), то в ней вообще нет воздуха — тогда ответ: 0 литров.
Если же вопрос понимать буквально — «сколько литров газовой фазы воздуха содержится в одном литре жидкой воды?» — то ответ: ни одного, потому что вода — жидкость, и в ней нет полостей с воздухом (если только она не пенится или не насыщена пузырьками, как газировка).
Таким образом, в бытовом смысле — в литре воды нет ни одного литра воздуха. Более того — даже сотой доли литра в виде свободного газа там нет.
🧠 Физический вывод
Вода и воздух — разные агрегатные состояния и разные вещества. Вода может растворять небольшие количества компонентов воздуха, но объём этих компонентов в газообразном состоянии составляет всего ~20 мл на литр воды — то есть 0,02 литра, или 2% от объёма воды.
Поэтому корректный ответ на вопрос «сколько литров воздуха в литре воды?» — примерно 0,02 литра (в пересчёте на газ при нормальных условиях), но фактически — ноль литров в виде свободного газа.
Представьте себе, что вы спрашиваете: «Сколько килограммов облаков в килограмме дождя?» Дождь образовался из облаков, но в капле дождя уже нет «облака» — есть только вода. Так и с воздухом: он может быть «ингредиентом» при растворении, но не «содержимым» в объёмном смысле. А если кто-то утверждает, что в бутылке с водой «пол-литра воздуха», пусть попробует его оттуда слить — получится лишь пара пузырьков и много недоумения. Физика не терпит поэтических вольностей — особенно когда речь идёт о литрах!