空気密度計算機 | PsychroCalcLab

高度・温度・湿度に基づいて湿り空気の密度を計算します。空力およびHVACの流体流れ補正に不可欠です。

TL;DR(要約と目安)

空気密度は、空気の「重さ(厚み)」です。高温多湿の空気は実は乾いた冷たい空気より軽いため、熱気球が浮き上がるのです!

この計算機の機能

理想気体混合物モデル使用。標準条件(15°C, 0% RH, 101325 Pa):1.2250 kg/m³。

空気密度計算機の使い方

乾球温度、相対湿度、および局所大気圧をパスカル(フィールドには海面標準値101,325 Paが初期入力されています)で入力します。計算機は全圧を乾燥空気分圧と水蒸気分圧に分け、乾燥空気モル質量0.028964 kg/mol、水蒸気モル質量0.018016 kg/molを用いてρ = (P_d·M_d + e·M_v) / (R·T)の理想気体混合物モデルで密度を算出します。

水分子は窒素・酸素分子より軽いため、一定温度・圧力下では湿度が上がるほど密度がわずかに低下します。支配因子は温度と圧力です。乾燥空気は20°C・海面気圧で約1.204 kg/m³であり、温度上昇や気圧低下とともに値は下がります。

高度を考慮するには、デフォルトの海面気圧ではなく実際の観測地点気圧を入力してください。高地では気圧低下が密度を直接低下させます。ファン選定、ダクト設計、空気力学的推算はいずれも局所空気密度に依存するため、薄い空気中で同じ質量流量を確保するにはより大きな体積流量が必要となります。

使い方

  1. 乾球温度、相対湿度、全圧(標高に応じて補正、海面で101325 Pa)を入力します。
  2. 入力値を変更すると、結果が自動的に更新されます。
  3. 計算結果と、結果の下に表示されるエンジニアリング上の注意事項を確認してください。

よくある質問

標高が空気密度に与える影響は?

気圧は標高1000mあたり約12%低下し、密度も同じ割合で減少します。富士山頂(3776m)では海面密度の約60%、エベレスト(8848m)では約30%となります。

湿り空気が乾燥空気より軽い理由は?

水蒸気の分子量(18 g/mol)は乾燥空気(29 g/mol)より小さく、水蒸気が窒素・酸素を置き換えると単位体積あたりの質量が減少するためです。

標準空気密度とは何ですか?

標準空気密度は通常、海面上・気温20°C(68°F)・相対湿度0%で1.204 kg/m³と定義されます。

空気力学エンジニアが空気密度を重視するのはなぜですか?

空気密度は揚力と抗力に直接影響します。高高度の高温多湿な日(低密度)と海面の低温乾燥な日(高密度)とでは、航空機の性能は大きく異なります。