Densitat de l'aire

La densitat de l'aire o densitat atmosfèrica, denominada ρ, és la massa per unitat de volum de l'atmòsfera terrestre. La densitat de l'aire, com la pressió de l'aire, disminuïx en aumentar l'altitut. També canvia en la variació de la pressió atmosfèrica, la temperatura i la humitat. A 101,325 kPa (abs) i 20 °C (68 °F), l'aire té una densitat d'aproximadament 1,204 kg/m³ (0,0752 lb/cu ft), segons l'Atmòsfera estàndar internacional (ISA). A 101,325 kPa (abs) i 15 °C (59 °F), l'aire té una densitat d'aproximadament 1,225 kg/m³(0,0765 lb/cu ft), que és aproximadament 1⁄800 la del aigua, segons l'Atmòsfera Estàndar Internacional (ISA). L'aigua líquida pura té 1000 kg/m³ (62 lliures/peus cúbics).

La densitat de l'aire és una propietat utilisada en moltes branques de la ciència, l'ingenieria i l'indústria, inclosa l'aeronàutica; anàlisis gravimétrico; l'indústria del aire acondicionat; investigació atmosfèrica i meteorologia; ingenieria agrícola (modelació i seguiment de models de Transferència de Sol-Vegetació-Atmòsfera (SVAT)); i la comunitat d'ingeniers que s'ocupa del aire comprimit.

Depenent dels instruments de medició utilisats, es poden aplicar diferents conjunts d'equacions per al càlcul de la densitat de l'aire. L'aire és una mescla de gasos i els càlculs sempre simplifiquen, en major o menor mida, les propietats de la mescla.

Temperatura

En igualtat de condicions, l'aire més calent és menys dens que l'aire més fret i, per lo tant, ascendirà a través de l'aire més fret. Açò es pot vore usant la llei dels gasos ideals com una aproximació.

Aire sec

La densitat de l'aire sec es pot calcular utilisant la llei dels gasos ideals, expressada en funció de la temperatura i la pressió:

$$\begin{array}{cc}\rho & =\frac{p}{R_{\text{specifico}}T}\\ R_{\text{specifico}}& =\frac{R}{M}=\frac{k_{\mathrm{B}}}{m}\\ \rho & =\frac{pM}{RT}=\frac{pm}{k_{\mathrm{B}}T}\\ \end{array}$$

a on:

$\rho$, densitat de l'aire (kg/m³)

$p$, pressió absoluta (Pa)

$T$, temperatura absoluta (K)

$R$ és la constant dels gasos, 8,31446261815324 en J⋅K⁻¹⋅mol⁻¹

$M$ és la massa molar de l'aire sec, aproximadament 0,0289652 en kg⋅mol⁻¹.

$k_{\mathrm{B}}$ és la constant de Boltzmann, 1,380649 i=-23 en J⋅K⁻¹

$m$ és la massa molecular de l'aire sec, aproximadament 4,81 i=-26 in kg.

$R_{\text{specifico}}$, la constant de gas específica per a l'aire sec, que utilisant els valors presentats anteriorment seria aproximadament 287,0500676 in J⋅kg⁻¹⋅K⁻¹.

Per lo tant:

• en les condicions normalisades de pressió i temperatura de l'IUPAC (0Plantilla:Nbsp°C and 100Plantilla:NbspkPa), l'aire sec té una densitat d'aproximadament 1,2754Plantilla:Nbspkg/m³.
• A 20Plantilla:Nbsp°C i 101,325Plantilla:NbspkPa, l'aire sec té una densitat d'1,2041 kg/m³.
• A 70Plantilla:Nbsp°F i 14,696Plantilla:Nbsppsi, l'aire sec té una densitat de 0,074887Plantilla:Nbsplb/ft³.