Lufttetthet
Lufttetthet,
Effekt av trykk og temperatur
[rediger | rediger kilde]Tilstandsligningen for lufttettheten er gitt ved
Den spesifikke gasskonstanten R for tørr luft kan finnes ved å betrakte den som en blanding av rene gasser, hovedsakelig oksygen og nitrogen, med bruk av Daltons lov. Det gir R = 287 J/kg K. Derav følger at:
- Ved standard temperatur og trykk (0°C og 1013,25 hPa) har tørr luft en tetthet på
ρ STP = 1,293 kg/m³. - Ved standard temperatur og trykk i omgivelsene (25°C og 1000 hPa) har tørr luft en tetthet på
ρ SATP = 1,168 kg/m³.
Effekt av vanndamp
[rediger | rediger kilde]Med vanndamp i luften (fuktig luft) blir tettheten til luften mindre, som i første omgang kan virke ulogisk.
Dette skjer fordi den molekylære massen til vann (18) er mindre enn den molekylære massen til luft (rundt 29). For en gass med en viss temperatur og trykk, vil tallet på molekyler være konstant i et visst volum. Så med vanndamp i luften vil luftmolekylene bli byttet ut med tallet på vannmolekyler, uten at trykket eller temperaturen endrer seg. Dermed blir massen per volum mindre, og tettheten redusert.
Hvor stor effekten blir avhenger av den absolutte fukten og ikke relativ fukt.
Effekter av høyde
[rediger | rediger kilde]Antas at temperaturen i atmosfæren er konstant, følger det fra hydrostatisk likevekt at trykket avtar med høyden h som
hvor P0 = 101,3 kPa er trykket ved havnivå, g = 9,81 m/s2 er tyngdeakselerasjonen og R er den spesifikke gasskonstanten for luft som har verdien R = 287 J/kg K. Denne variasjon av trykket er vanligvis lite realistisk.
En bedre antagelse for forholdene i atmosfæren er å anta at den er i adiabatisk likevekt. Da avtar temperaturen proporsjonalt med høyden gjennom troposfæren som
hvor T0 = 288 K er temperaturen på havnivå z = 0. Her er den adiabatiske lapseraten
og tettheten kan regnes ut fra
Temperaturens rolle
[rediger | rediger kilde]Tabellen under viser hvordan forskjellige egenskaper ved luft endrer seg med temperaturen.
Tabell — lydens hastighet i luft c, lufttettheten
Temperaturens rolle | |||
---|---|---|---|
°C | c i m/s | Z i Pa·s/m | |
- 10 | 325.4 | 1.341 | 436.5 |
- 5 | 328.5 | 1.316 | 432.4 |
0 | 331.5 | 1.293 | 428.3 |
+ 5 | 334.5 | 1.269 | 424.5 |
+ 10 | 337.5 | 1.247 | 420.7 |
+ 15 | 340.5 | 1.225 | 417.0 |
+ 20 | 343.4 | 1.204 | 413.5 |
+ 25 | 346.3 | 1.184 | 410.0 |
+ 30 | 349.2 | 1.164 | 406.6 |