Ilman tiheys

Ilman tiheys $\ rho$ ( rho ) luonnehtii ilman massa, joka sisältyy kuutiometri. Se mitataan kilogrammoina kuutiometrissä (kg / m 3 ). Tietyllä korkeudella ilmaan kohdistuu paine, joka aiheutuu yllä olevan ilmapylvään massasta. Tiheys ilman on suurempi merenpinnan tasolla (1,225 kg / m 3 ajan 15 ° C: ssa ), ja pienenee korkeuden mukaan.

Tiheyden vaihtelu korkeuden ja lämpötilan mukaan

Maalla ilmalla on suurempi tiheys, suurempi paine ja korkeampi lämpötila , paitsi meteorologisen käännöksen tapauksessa . Se muuttuu vähemmän tiheäksi korkeuden kasvaessa. Jos lämpötila olisi vakio korkeudesta riippumatta , ilman paine ja tiheys laskevat samalla tavalla korkeuden kanssa barometrisen tasoituskaavan mukaisesti:

{\ displaystyle p (h_ {1}) = p (h_ {0}) e ^ {- {\ frac {\ Delta h} {h_ {s}}}}}

kanssa .

h_ {s} = {\ frac {RT} {Mg}}

Lämpötila vaihtelee kuitenkin huomattavasti korkeudesta riippuen: katso erilaiset barometriset tasoituskaavat .

Teoreettinen ilmanpaineen ja tiheyden lasku, jonka pitäisi laskea puoleen viiden tuhannen metrin välein, ei ole täysin tarkka, mutta on hyvä arvio.

90% ilmakehästä sijaitsee alle 20 km: n korkeudessa.
75% ilmakehästä sijaitsee alle 10 km: n korkeudessa.
50% ilmakehästä sijaitsee alle 5 km: n korkeudessa.

Kuivan ilman tiheys

Mukaan ideaalikaasulaki , ilman tiheys on kirjoitettu:

\ rho = {\ frac {PM} {RT}}

(kg / m 3 )

kanssa:

P , ilmanpaine (Pa);
M , ilman moolimassa (kg / mol);
R , ihanteellisten kaasujen universaalivakio (8,3144621 J · K- 1 · mol -1 );
T , lämpötila (K).

Valitsemalla painetta varten kansainvälisen standardi-ilmakehän (ISA) merenpinnan taso: P 0 = 101 325 Pa = 1013,25 mbar = 1013,25 hPa :

ja T 0 = 273,15 K ( 0 ° C ): ρ 0 = 1,292 kg / m 3 ;
ja T 15 = 288,15 K ( 15 ° C ), ilman lämpötila ISA: ρ 15 = 1,225 kg / m 3 ;
ja T 20 = 293,15 K ( 20 ° C ): ρ 20 = 1,204 kg / m 3 ;
ja T 25 = 298,15 K ( 25 ° C ): ρ 25 = 1,184 kg / m 3 .

Tämä yleistetään seuraavasti: kun T on K. $\ rho = 1,292 \ cdot {\ frac {273,15} {T}} \ quad$

Kostean ilman tiheys

Ilmatiheyden tarkempi arvo voidaan saada ottamalla huomioon ilman kosteus, koska jälkimmäinen muuttaa ilman ominaisvakiota . Tiheys kosteaa ilmaa kirjoitetaan: . ${\ displaystyle R _ {\ text {h}}}$ ${\ displaystyle \ rho = {\ frac {p} {R _ {\ text {h}} T}}}$

Kostean ilman ominaisvakio kirjoitetaan: ${\ displaystyle R _ {\ text {h}} = {\ frac {R _ {\ text {s}}} {1 - (\ varphi \ cdot p _ {\ text {sat}} / p) \ cdot ( 1-R_ {\ text {s}} / R _ {\ text {v}})}}}$

kanssa:

${\ displaystyle R _ {\ text {s}} =}$ 287,06 J kg −1 K −1 on kuivan ilman ominaisvakio ;
${\ displaystyle R _ {\ text {vb}}}$ = 461 J kg −1 K −1 on vesihöyryn ominaisvakio ;
$\ varphi$ on suhteellinen kosteus (0,76 vastaa 76%);
ja on ilmanpaine. $s$

${\ displaystyle p _ {\ text {sat}}}$ on ilmassa olevan veden kyllästetty höyrynpaine ja määritetään esimerkiksi Magnus-kaavalla :

{\ displaystyle p _ {\ text {sat}} = 611 {,} 213 \ cdot \ exp \ left ({\ frac {17 {,} 5043 \ cdot \ vartheta} {241 {,} 2 \; ^ {\ circ} \ mathrm {C} + \ vartheta}} \ oikea)}

missä on lämpötila celsiusasteina. Tämä kaava on voimassa välillä -30 ° C - + 70 ° C ja antaa paineen pasaleina. $\ vartheta$ $\ vartheta$

On myös mahdollista käyttää kaavaa :

{\ displaystyle p _ {\ text {sat}} = 611 {,} 657 \ cdot \ exp \ left (17 {,} 2799- \ left ({\ frac {4 \; 102 {,} 99} {(\ vartheta +273 {,} 15) -35 {,} 719}} \ oikea) \ oikea)}

Siksi lopuksi:

{\ displaystyle \ rho (\ varphi, \ vartheta, p) = {\ frac {1} {287 {,} 06 (\ vartheta +273 {,} 15)}} \ vasen (p-230 {,} 617 \ cdot \ varphi \ cdot \ exp \ left [{\ frac {17 {,} 5043 \ cdot \ vartheta} {241 {,} 2 \, ^ {+} \ vartheta}} \ right] \ right)}

kanssa:

$\ varphi$ , suhteellinen kosteus;
$\ vartheta$ , lämpötila ° C: ssa;
$s$ , paine pa.

Tarkemmat tiedot löytyvät termodynaamisista taulukoista.

Mittausvirheiden minimoimiseksi on suositeltavaa käyttää imupsykrometria ilman kosteuden määrittämiseen ja elohopeaparometriä ympäröivän ilmanpaineen määrittämiseen (barometrin antama mittaus on korjattava kapillaarisuuden aiheuttamien poikkeamien , korkeuden, suhteen kuperan meniskin elohopean tiheyteen (joka riippuu lämpötilasta) ja paikallisen painovoiman kiihtyvyyteen).

Pöytä

Kuivan ilman tiheys
lämpötilan funktiona p 0 = 1013,25 hPa

$\ vartheta$ ° C: ssa	ρ yksikköinä kg / m 3	$\ vartheta$ ° C: ssa	ρ yksikköinä kg / m 3
−10	1.341	+40	1.127
−5	1.316	+45	1.110
0	1,292	+50	1,092
+5	1,269	+55	1,076
+10	1,247	+60	1,060
+15	1,225	+65	1,044
+20	1,204	+70	1,029
+25	1.184	+75	1.014
+30	1.164	+80	1000
+35	1.146	+85	0,986

Huomautuksia ja viitteitä

(de) Tämä artikkeli on osittain tai kokonaan otettu Wikipedian artikkeli saksaksi otsikkona ” Luftdichte ” ( katso lista tekijöille ) .

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit

Taulukko: kostean ilman tiheys suhteellisen kosteuden ja lämpötilan funktiona , osoitteessa thermexcel.com .