Ilman tiheys

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 29. heinäkuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Ilman tiheys
$\rho ={\frac {m}{V}}$
Ulottuvuus	L -3 M
Yksiköt
SI	kg/m³
GHS	g/cm³
Huomautuksia
skalaari

Ilman tiheys - kaasun massa Maan ilmakehässä tilavuusyksikköä kohti tai ilman ominaismassa luonnollisissa olosuhteissa. Ilman tiheys on paineen , lämpötilan ja kosteuden funktio . Tyypillisesti ilman tiheyden standardiarvo merenpinnan tasolla kansainvälisen standardiilmakehän mukaisesti on 1,2250 kg / m³, mikä vastaa kuivan ilman tiheyttä 15 °C:ssa ja 101 330 Pa : n paineessa .

Suhteet ihanteellisen kaasumallin sisällä

Lämpötilan vaikutus ilman ominaisuuksiin merenpinnan tasolla
Lämpötila	äänen nopeus	Ilman tiheys Clapeyronin yhtälöstä	Akustinen impedanssi
$\vartheta$ , °С	c , m/s	ρ , kg/m³	Z , N s/m³
+35	351,96	1,1455	403.2
+30	349,08	1,1644	406,5
+25	346,18	1,1839	409.4
+20	343,26	1.2041	413.3
+15	340,31	1,2250	416,9
+10	337,33	1,2466	420,5
+5	334,33	1,2690	424.3
0	331,30	1,2920	428,0
−5	328,24	1,3163	432.1
−10	325,16	1,3413	436.1
−15	322.04	1,3673	440,3
−20	318,89	1,3943	444,6
−25	315,72	1,4224	449.1

Lämpötila, paine ja tiheys

Kuivan ilman tiheys voidaan laskea Mendeleev-Clapeyron-yhtälön avulla ihanteelliselle kaasulle tietyssä lämpötilassa ja paineessa:

\rho ={\frac {p\cdot M}{R\cdot T)).

Tässä on ilman tiheys, on moolimassa ( 29 g/mol kuivalle ilmalle), on absoluuttinen paine , on yleinen kaasuvakio , on absoluuttinen lämpötila kelvineinä . Joten korvaamalla saamme: $\rho$ $M$ $s$ $R$ $T$

Kansainvälisen puhtaan ja sovelletun kemian liiton standardiilmakehässä ( lämpötila 0 °C , paine 100 kPa , kosteus nolla) ilman tiheys 1,2754 kg/m³ ;
20 °C:ssa , 101,325 kPa :ssa ja kuivassa ilmassa ilmakehän tiheys on 1,2041 kg/m³ .

Alla olevassa taulukossa on erilaisia ilmaparametreja, jotka on laskettu vastaavien peruskaavojen perusteella lämpötilasta riippuen (paineeksi otetaan 101,325 kPa ).

Ilman kosteuden vaikutus

Kosteudella tarkoitetaan kaasumaisen vesihöyryn läsnäoloa ilmassa , jonka osapaine ei ylitä tyydyttyneen höyryn painetta tietyissä ilmakehän olosuhteissa. Vesihöyryn lisääminen ilmaan johtaa sen tiheyden pienenemiseen, mikä selittyy veden pienemmällä moolimassalla ( 18 g/mol ) verrattuna kuivan ilman moolimassaan ( ~29 g/mol ) [1] . Kosteaa ilmaa voidaan pitää ihanteellisten kaasujen seoksena , jonka kunkin tiheyden yhdistelmä antaa sinun saada niiden seokselle vaaditun arvon [2] . Tällainen tulkinta mahdollistaa tiheysarvon määrittämisen suhteellisella virheellä, joka on alle 0,2 % lämpötila-alueella -10 - +50 °C , ja se voidaan ilmaista seuraavasti [2] :

\rho _{\,\mathrm {humid~air} }={\frac {p_{d}}{R_{d}\cdot T}}+{\frac {p_{v}}{R_{ v}\cdot T}},

missä on kostean ilman tiheys (kg/m³);

\rho _{{\,{\mathrm {kostea~ilma))))

p_{{d}}

- kuivan ilman osapaine ( Pa );

R_{{d}}

— kaasuvakio kuivalle ilmalle ( 287,058 J/kg K );

T

- lämpötila (K); - vesihöyryn paine (Pa) ja - vakio höyrylle ( 461,495 J / kg K ).

p_{{v}}

R_{{v}}

Vesihöyryn paine voidaan määrittää suhteellisen kosteuden perusteella :

p_{v}=\phi \cdot p_{\mathrm {la} },

missä on vesihöyryn paine;

p_{{v}}

\phi

- suhteellinen kosteus;

p_{{{\mathrm {la))))

on kylläisen höyryn osapaine.

Kyllästetyn höyryn osapaine voidaan esittää seuraavalla yksinkertaistetulla lausekkeella [2] :

p(mb)_{\mathrm {sat} }=6{,}1078\cdot 10^{\frac {7{,}5\cdot T-2048{,}625}{T-35{, }85}},

joka antaa tuloksen millibaareina .

Kuivan ilman paine määräytyy eron perusteella: $p_{{d}}$

p_{d}=p-p_{v},

jossa tarkoittaa tarkasteltavan järjestelmän absoluuttista painetta .

s

Korkeuden vaikutus troposfäärissä

Ilman tiheyden laskemiseksi tietyllä korkeudella troposfäärissä (kaava pätee alle 20 km :n korkeuksille ) voidaan käyttää seuraavia parametreja ( standardiilmakehän arvo on ilmoitettu ilmakehän parametreissa ):

normaali ilmanpaine merenpinnalla - = 101 325 Pa ; $p_{0}$
normaali lämpötila merenpinnalla - = 288,15 K ; $T_{0}$
vapaan pudotuksen kiihtyvyys maan pinnalla - = 9,80665 m / s 2 (näissä laskelmissa sitä pidetään korkeudesta riippumattomana arvona); $g$
lämpötilagradientin pystykomponentin keskiarvo troposfäärissä (katso. Vakioilmakehä ) - = -0,0065 K/m (miinusmerkki gradientin edessä tarkoittaa, että lämpötila laskee korkeuden mukana. On kuitenkin alueita ilmakehä positiivisilla lämpötilagradienttiarvoilla: 35 - 53 km sekä yli 80 km ); $L$
yleinen kaasuvakio - \ u003d 8,31447 J / mol K ; $R$
kuivan ilman moolimassa - \ u003d 0,0289644 kg / mol . $M$

Troposfäärille (eli lineaarisen lämpötilan laskun alueelle - tämä on tässä käytetyn troposfäärin ainoa ominaisuus) lämpötila korkeudessa voidaan antaa kaavalla: $h$

T=T_{0}+L\cdot h.

Korkea paine : $h$

p=p_{0}\cdot \left(1+{\frac {L\cdot h}{T_{0))}\right)^{\frac {-g\cdot M}{R\cdot L}}.

Sitten tiheys voidaan laskea korvaamalla tiettyä korkeutta vastaava lämpötila ja paine kaavaan: $h$ $T$ $s$

\rho ={\frac {p\cdot M}{R\cdot T)).

Näitä kolmea kaavaa (lämpötilan, paineen ja tiheyden riippuvuus korkeudesta) käytetään oikealla olevien kaavioiden muodostamiseen. Kaaviot on normalisoitu - ne näyttävät yleiskuvan parametrien käyttäytymisestä. Oikeiden laskelmien "nolla"-arvot on joka kerta korvattava asiaankuuluvien instrumenttien (lämpömittarin ja barometrin) lukemien mukaisesti kulloinkin merenpinnan tasolla.

Katso myös

normaali tunnelma
Ilmakehän mallit

Muistiinpanot

↑ Jokaisella kaasulla, Avogadron lain mukaisesti vakiolämpötilassa, paineessa ja tilavuudessa, molekyylien lukumäärä pysyy muuttumattomana, joten vesimolekyylien lisääminen johtaa ilman tiheyden laskuun.
↑ 1 2 3 Yhtälöt - Ilman tiheys ja tiheyskorkeus Arkistoitu 30. marraskuuta 2010 Wayback Machinessa

Linkit

Tiheysyksiköiden muunnokset ρ Arkistoitu 29. marraskuuta 2010 Wayback Machinessa
Ilman tiheyden ja tiheyden korkeuslaskelmat Arkistoitu 30. marraskuuta 2010 Wayback Machinessa
Ilman tiheyden, tiheyden korkeuden ja veden rakeiden viitekäsikirja Arkistoitu 23. lokakuuta 2014 Wayback Machinessa
Ilman tiheys, tiheyskorkeus, vesijyvät laskin alueittain Arkistoitu 3. maaliskuuta 2022 Wayback Machinessa

Sää

Ilmakehän tila

Tuuli

Tuulen ominaisuudet	Beaufortin asteikko Tuulen suunta Tuulen ruusu tuulen leikkaus rauhoittaa Mikropurkaus Squall Myrsky (myrsky) Fujita asteikko Paranneltu Fujita-asteikko Trooppisten syklonivaa'at Saffir-Simpsonin hurrikaaniasteikko
Ilmakehän pyörteet	Sykloni ekstratrooppinen sykloni subtrooppinen sykloni trooppinen sykloni Hurrikaani Taifuuni Supercell Antisykloni Tornado Vesipatsas Tulimyrsky Myrskytuuli Turbulenssi kirkkaalta taivaalta turbulenssia
paikalliset tuulet	afgaani Bora Tuuli Baikaljärven tuulet Barguzin Kultuk Sarma Shelonik Garmsil ghibli Vuoristolaakson tuulet Anabaattinen tuuli Katabaattinen tuuli Gregal Zephyr Ibe Koshava Levant jäätikinen tuuli Libeccio Maren Meltemi Mistral Moryana Pampero Piterak Ponente Simoom Santa Ana Sirocco Sukhovey Tramontana Föhn Fremantlen lääkäri Khabub Khazri Khamsin Harmattan Shamal Sharav Chinook

Ilmakehän sademäärä
(hydrometri)

Litometrimittarit

ilmakehän
sähköä

Optiset ilmiöt
ilmakehässä

synoptinen tilanne

Sääennuste

Katso myös