Плотность влажного воздуха: Как определить плотность воздуха? — Физблог

Как меняется плотность воздуха в зависимости от влажности: формулы, графики, таблицы

Плотность воздуха зависит от температуры, давления, высоты над уровнем моря, но зависимость от влажности, пожалуй, является математически наиболее сложной. При повышении влажности плотность воздуха снижается. Но расчет замысловат: надо по отдельности рассматривать 2 компоненты влажного воздуха – сухой воздух и водяной пар.

konkurent.ru

Содержание статьи:

• Почему влажный воздух легче сухого

• Формула плотности воздуха при различной влажности

• Онлайн-калькулятор

• Таблица плотности

• При температуре 0°C

• При температуре 20°C

• График плотности

• При температуре 0°C

• При температуре 20°C

• При температуре от 0°С до 100°С и влажности от 0% до 100%

Почему влажный воздух легче сухого

Вода в 1000 раз тяжелее воздуха. В связи с этим часто возникает вопрос, почему влажный воздух легче сухого, если он, по сути, представляет собой смесь воздуха и воды?

Но дело в том, что во влажном воздухе содержится не вода, а водяной пар – газообразное состояние воды. А плотность водяного пара ниже, чем обычного воздуха.

То, что влажный воздух легче сухого, легко доказывается с помощью химии. Дело в том, что молярная масса воды (H₂O, 18 г/моль) меньше молярной массы воздуха (75% N₂ + 25% O₂, 29 г/моль). Поэтому чем выше влажность воздуха, тем меньше его плотность.

Формула плотности воздуха при различной влажности

Формула плотности выглядит следующим образом:

ρ = p_СУХ · M_СУХ / (R · T) + p_ВП · M_ВП / (R · T), где

• p_СУХ и р_ВП – парциальные давления сухого воздуха и водяного пара (их сумма равна давлению влажного воздуха), кПа,
• M_СУХ и M_ВП – молярные массы сухого воздуха (29 г/моль, если точнее то 28,98 г/моль) и водяного пара (18 г/моль),
• R – газовая постоянная, она всегда равна 8,314 Дж/(моль·К),
• Т – температура воздуха в Кельвинах (К), что на 273° больше, чем в Цельсиях.

Сложность может возникнуть при определении парциальных давлений. Их можно найти следующим образом:

Если известна влажность воздуха, то можно найти и влагосодержание d (г/кг). Зная его, парциальное давление водяного пара находится по следующей формуле:

р_ВП = d · p0 / (622 + d), где

• d – влагосодержание влажного воздуха, г/кг,
• p0 – атмосферное давление воздуха (в идеальном состоянии – 101,325 кПа).

Далее находим парциальное давление сухого воздуха:

p_СУХ = p0 – р_ВП

Онлайн-калькулятор

Наш калькулятор позволяет точно рассчитать плотность влажного воздуха в зависимости от его относительной влажности и температуры. После указания параметров ссылку на расчет можно сохранить. Для этого нужно кликнуть по кнопке «Копировать» в нижней части калькулятора.

Таблица плотности

При температуре 0°C

Как видно из таблицы, при 0°C плотность воздуха при изменении относительной влажности от 0% до 100% меняется весьма слабо: от 1,2909 кг/м³ до 1,2939 кг/м³, то есть всего на 0,2%.

Это связано с тем, что при низких температурах в воздухе содержится мало влаги (максимум всего лишь менее 4 грамм на 1 килограмм воздуха). Такие маленькое количество влаги не способно оказать существенное воздействие на плотность воздуха.

При температуре 20°C

Изменение плотности воздуха в зависимости от его относительной влажности при температуре +20°C гораздо сильнее: от 1,1950 кг/м³ до 1,2056 кг/м³, это уже около 1%. Тем не менее, при обычных расчетах вентиляции и воздуховодов таким изменением можно принебречь.

Это связано с тем, что при более высоких температурах воздух может содержать гораздо больше влаги, и она оказывает всё большее влияние на плотность воздуха, причем чем выше температура, тем больше это влияние.

Например, при +30°C изменение плотности при 0% и 100% будет достигать 2%. При +40°C – на 3%. При +50°C – на 5%. При +80°C – на 21%. При +90°C – уже 35%. При +100°C – аж 60%.

График плотности

При температуре 0°C

При температуре 20°C

При температуре от 0°С до 100°С и влажности от 0% до 100%

 

Формула воздуха. Сила сопротивления, объем, плотность, давление

Воздух и его свойства

Воздух состоит из смеси различных газов. В основном там преобладает кислород и азот, чья доля около 99% от всего содержания воздуха. Остальные 1-2% приходятся на углекислый газ, водород и другие вещества, содержание которых значительно ниже.

Кислород является одним из самых главных компонентов, обеспечивающих жизнь на земле. Без него невозможно существование аэробных живых организмов, которые непосредственно дышат кислородом. Этот элемент является важным сопоставляющим воздуха и при дыхании попадает в живые организмы, позволяя им осуществлять свою работу.

Сама формула воздуха представляет собой большое количество различных примесей газов. Основой являются азот и кислород. Причем большее содержание именно у азота — 78%. Кислород же составляет 21%, а все остальное это различные примеси. Такой состав не является постоянным и может меняться в зависимости от места взятия пробы. Близость промышленных объектов или автомобильных дорог могут привести к значительным отклонениям от нормы в результате значительных выбросов вредных веществ. Также на результаты анализов может повлиять сезон, погодные условия на момент пробы или отдаленность от моря.

К свойствам можно отнести:

• Прозрачность и бесцветность. Если же вы наблюдаете наличие какого-либо оттенка или отсутствие прозрачности, то это первый сигнал о загрязнении.
• Отсутствие запаха.
• При нагревании он расширяется, а при охлаждении наоборот сжимается. Это особенно заметно при вычислении объема.
• Является плохим проводником тепла.
• Сам по себе не имеет формы и поэтому заполняет все пространство.

Но на этом функции воздуха не заканчиваются. Человек стал широко применять его в своей деятельности и сейчас он необходим в промышленности. Также для получения тепла он используется в процессе сжигания. И таких примеров очень много. Поэтому без этой важной составляющей жизнь человека невозможна. Но следует следить и за тем, чтобы качественные характеристики воздуха соответствовали нормам. Проводить измерения в помещении намного легче, нежели на улице. Также помимо формул такие измерения проводятся при помощи различных инструментов. Так атмосферное давление измеряется при помощи специального барометра. Поэтому если вы хотите провести химический анализ воздуха, который покажет содержание различных газов и соответствуют ли эти показатели норме, вы можете обратиться в нашу лабораторию. Независимая лаборатория «ЭкоТестЭкспресс» также проводит различные виды исследований, такие как измерения уровня радиации.

Это позволит своевременно выявить окружающие вас проблемы и ликвидировать их до того, как они скажутся на вашем здоровье.

Формула силы сопротивления воздуха

В повседневной жизни мы совершенно не задумываемся о воздухе, которым мы дышим. Но на самом деле существует сила сопротивления воздуха, с которой человек сталкивается, ежедневно совершая какие-либо действия.

Эта величина складывается из различных факторов. К ним относятся лобовое сопротивление, завихрение воздуха, трение воздух о поверхность, внутренние сопротивления, индуцируемое сопротивление и различные дополнительные сопротивления. К основным причинам, которые вызывают сопротивление, относятся как раз трение воздуха и образование завихрений.

В каждом случае сила этого сопротивления рассчитывается индивидуально, исходя из существующих условий. К примеру для автомобиля показатель лобового аэродинамического сопротивления будет рассчитываться по формуле F = Сх*S*V2*r/2, где С — это коэффициент аэродинамического сопротивления, S – площадь передней поверхности автомобиля, V является скоростью, а r обозначает плотность воздуха. Даже тут будет множество нюансов и результаты будут зависеть даже от формы машины. На этом примере можно понять, что эта величина зависит от тела, совершающего действие и от внешних показателей, таких как плотность. Плотность воздуха больше влияет на объекты, которые находятся в воздушном пространстве.

Такая формула позволяет измерить силу, с которой различные факторы влияют на сопротивление. Это помогает, например, на производствах. Для уменьшения силы трения на изделии уменьшают шероховатости и делают более обтекаемые формы. Специалисты нашей лаборатории могут провести необходимые расчеты или же другое исследование. Исследование микроклимата также является очень важной и необходимой процедурой и мы готовы провести его с использованием самого точного оборудования.

Благодаря ему вы можете узнать о качестве воздуха, его влажности, температуре, скорости движения и многих других факторах, которые влияют на работоспособность и здоровье человека.

Формула плотности по воздуху

Она представляет собой формулу, необходимую для расчета массы газа атмосферы. Этот показатель является очень важным во многих сферах деятельности человека и учитывается в таких сферах, как авиаперелеты.

Ученые рассчитали стандартную величину плотности воздуха. При температуре 15 градусов она равна 1,225 кг/м³. Плотность воздуха может быть двух типов: массовой и весовой.

Формула относительной плотности по воздуху учитывает все особенности, к примеру то, что вес воздуха не является постоянным. Он зависит как от климата, так и от географических условий, в которых проводится расчет. В различных погодных условиях плотность может значительно различаться. Так в жаркую погоду плотность будет меньше, нежели в прохладных условиях.

8 м/с или же равняется 300000 километров в секунду. Она может быть как фазовой, так и групповой.

Плотность сухого воздуха можно рассчитать по формуле Менделеева-Клапейрона : ρ= p*M/R*T.   ρ – плотность воздуха, M равно 29 г/моль, р это абсолютное давление, а Т — температура в кельвинах. Для влажного воздуха такая формула будет отличаться и выглядеть примерно как ρ = p_d/R_d*T+ p_v/R_v*T . Тут p_d это  частичное давление сухого воздуха , R_{dпостоянная величина, равная 287,058 Дж/кг*К , pvвыступает как давление водяного пара, а Rv постоянная, равная 461,495 Дж/кг*К.}

Но не только плотность воздуха важна, но и другие показатели. К примеру, качественный воздух подразумевает под собой и состав, соответствующий различным нормам. Микробиологический анализ воздуха может вам рассказать о том, что содержится в воздухе, которым вы дышите.

Закажите бесплатную консультацию эколога

Оставьте свой телефон и наши специалисты проконсультируют вас
по проведению анализов воздуха

Формула объема воздуха

Как же вычислить объем воздуха? Для этого тоже существуют свои методы и формулы. Для этого следует вычислить объем помещения, если вас интересуют показатели воздуха именно в нем. Это производится путем измерения длинны, высоты и ширины и перемножения всех величин. Этот способ подходит для помещений с правильной геометрической формой. Если же планировка не является симметричной, то следует это учесть при вычислениях.

Формула расчета объема воздуха V = A*В*Н, где A – длина, B – ширина, а H, собственно, высота является основной для помещений. Таким образом можно рассчитать объем, который находится внутри помещения.

Сам же воздух собой представляет смесь большого количества самых разнообразных газов. Азот составляет большую часть, равную 78,08 %. После этого идет кислород, содержание которого равно 20,945%. Все остальные газы содержатся уже в намного меньшем объеме. Но это состав воздуха в идеале. Сейчас, в результате деятельности человека, все эти показатели могут очень сильно отличаться от нормальных. Постоянные выбросы в атмосферу приводят к тому, что процентный состав воздуха может меняться и содержание примесей оказывается зачастую очень сильно завышенным.

Особенно хорошо это можно наблюдать в местах различных производств, также автострады тоже могут нанести большой урон качеству состава воздуха в атмосфере Земли.

Наши специалисты могут провести для вас все необходимые вычисления и помочь там, где простая формула объема воздуха помочь не в силах. К примеру, для помещений со сложной планировкой необходимо использовать тот способ вычислений, который будет учитывать все особенности планировки. Мы не только проводим замеры и вычисления, но и выполняем целый спектр различных услуг. У нас можно заказать исследование почвы, которое способно сказать вам о составе и качестве вашего грунта.

Формула давления воздуха

Давление воздуха представляет собой атмосферное давление. Это давление атмосферного воздуха на предметы, которые располагаются на поверхности земли. Из-за того, что атмосферный воздух пребывает в постоянном движении то человек тоже может ощущать эту величину. Она также не является постоянной и зависит от погодных условий, и географического расположения. Немаловажную роль играет и высота. Давление воздуха уменьшается с высотой поэтому человек может начать себя плохо чувствовать при покорении горы. Это происходит именно потому, что атмосферное давление не соответствует оптимальной для человека норме на этой высоте.

Для измерения давления человек зачастую использует специальные барометры, среди которых самым точным будет ртутный. Есть и стандартная величина, равная 100 кПа.

Существует и формула расчета давления воздуха. К примеру формула давления воздуха для высоты меньше 100 км может представлять собой р_h=p_oe*-ρ_ogh/р_{o. Здесь рh выступает атмосферным давлением на высоте, рo, следовательно, давлением у поверхности Земли. Высота обозначается как h, ускорение свободного падения как g и ρo— это плотность воздуха. e является постоянной величиной, равной 2.71828.}

Все эти расчеты можно провести самостоятельно, но доверив их в руки экспертов вы можете сэкономить не только свои нервы, но и время. В нашей лаборатории работают высококвалифицированные специалисты, которые в кратчайшие сроки проведут для вас все необходимые измерения. Также вы можете заказать и другую интересующую вас услугу. Существует целый перечень различных экспертиз, которые не только могут сказать вам о качестве вашего воздуха, но и выявить скрытые опасности. А эксперты-экологи проконсультируют вас по итогам анализов.

Влажный воздух – плотность в зависимости от давления

Плотность влажного воздуха с точкой росы 10 ^o C в зависимости от давления указана ниже.

• density of dry air

0054 1.5120054 1. 397005559 4005494440. 7444 47594440.774 475.00559

Density of Moist Air (kg/m 3 )
Pressure (mm Hg)	Temperature ( o В)
	0	10	20	40	60
1000	1. 695	1.635	1.579	1.479	1.390
975	1.653	1.594	1.540	1.441	1.355
950	1,610	1,553	1,500	1,404	1,320
925	1,568
1.461	1.367	1.285
900	1.525	1.471	1.421	1.330	1.250
875	1.482	1.430	1.381	1.293	1.215
850	1,440	1,389	1,342	1,256	1,181
1.348	1.302	1.219	1.146
800	1.355	1.307	1.262	1.182	1.111
775	1.312	1.266	1.223	1.145	1,076
760	1,287	1,241	1,199 1)	1,122	1,055	1,122	1,055	1,122	1,055
750	1.270	1.225	1.183	1.108	1.041
725	1.227	1.184	1.144	1.071	1.006
700	1.185	1.143	1,104	1,033	0,971
675	1,142	1,102	1,064	,0,9.96	0. 937
650	1.100	1.061	1.025	0.959	0.902
625	1.057	1.020	0.985	0.922	0.867
600	1,015	0,979	0,945	0,885	0,832
575	0,972	0,938	0,972	0,938	4. 0,972	0,938		40054 0,972	0,938		0,972	0,	0,972	0,9005	.06	0.848	0.797
550	0.930	0.897	0.866	0.811	0.762
525	0.887	0.856	0.827	0.774	0.727
500	0,845	0,815	0,787	0,737	0,692
475	0,802	0,802	.0055	0.747	0.700	0.658
450	0.760	0.733	0.708	0.663	0.623
425	0.717	0.692	0.668	0.625	0.588
400	0,674	0,651	0,628	0,588	0,553
375	0,6329
375	. 0,632
375	,0,632
0.610	0.589	0.551	0.518
350	0.589	0.569	0.549	0.514	0.483
325	0.547	0.528	0.510	0.477	0.448
300	0.504	0.487	0. 470	0.440	0.414
275	0.462	0.446	0.430	0.403	0.379
250	0.419	0.405	0.391	0.366	0.344
225	0.377	0.363	0.351	0,329	0,309
200	0,334	0,322	0,311	0,292	0,274	.0024
175	0.292	0.281	0.272	0.254	0.239
150	0.249	0.240	0.232	0.217	0.204
125	0.207	0.199	0.193	0.180	0.169
100	0.164	0.158	0.153	0. 143	0.135
75	0.122	0.117	0.113	0.106	0.100

¹⁾ NTP – Normal Temperature and Pressure

• 1 мм рт. ст. = 1 торр = 0,0193 фунта/дюйм ² (psi) = 133 Н/м ² (Па) = 12,8 мм водяного столба

Влажный воздух — плотность в зависимости от содержания воды и температуры

Плотность влажного воздуха зависит от содержания воды и температуры. При повышении температуры более высокое молекулярное движение приводит к увеличению объема и уменьшению плотности.

Плотность газа, сухого воздуха, водяного пара или смеси сухого воздуха и водяного пара, такой как влажный или влажный воздух, можно рассчитать с помощью закона идеального газа.

Плотность сухого воздуха

Плотность сухого воздуха можно рассчитать

ρ _a = p _a / R _a T

    = 0. 0035 p _a / T                                    (1)

where

ρ _a = density dry air (kg /M ³ )

P _A = частичное давление сухого воздуха (PA, N/M ² )

R _A = 286,9 – Индивидуальная конституция газовой газовой воздух (Дж/кг К)

T = absolute  dry bulb temperature (K)

Density of Water Vapor

The density of the water vapor can be calculated

ρ _w = p _w / r _W T

= 0,0022 P _W / T (2)

, где

P

.0006 _W = частичное давление водяного пара (PA, N/M ² )

ρ _W = Плотность водяного Vapor (KG/M

77) = Плотность водяного Vapor (KG/M 555) = плотность водяного Vapor (KG/M

77) = плотность водяного Vapor (KG/M

7) = плотность водяного Vapor (KG/M

7)

0 .

R _w = 461,5 – индивидуальная газовая постоянная водяного пара (Дж/кг K)

T = абсолютная температура по сухому термометру (K)

Количество водяного пара в воздухе влияет на плотность. Водяной пар относительно легок по сравнению с двухатомным кислородом и двухатомным азотом — доминирующими компонентами воздуха.

При увеличении содержания пара во влажном воздухе количество кислорода и азота уменьшается на единицу объема, а плотность смеси уменьшается, так как масса уменьшается.

• сухой воздух более плотный, чем влажный!

По удельному объему влажного воздуха можно рассчитать плотность влажного воздуха R _с / R _и ) (3)

, где

V = Удельный объем влажного воздуха на массовую единицу сухого воздуха и водяного пара (M ³ /кг)

x = М ₇

x = М ₇

x = М _{7 w} / m _a = удельная влажность или отношение влажности (кг _h3o /кг _{сухой_воздух} )

m _w = масса водяного пара (кг)

9

00028 m

_a = масса сухого воздуха (кг)

p = давление во влажном воздухе (Па)

Плотность сухого воздуха при том же полном давлении p что и в Смесь (сухой воздух + парциальное давление пара) – можно рассчитать как эталон как

ρ _ref = P / R _A T (4)

, где

.