Расчёт плотности влажного воздуха по температуре, относительной влажности и полному давлению с применением закона идеального газа. Необходим для подбора вентиляторов, высотной поправки, калибровки трубок Пито и расчётов горения.
Плотность воздуха — это то, насколько воздух тяжелый или плотный. Теплый и влажный воздух на самом деле легче, именно поэтому взлетают воздушные шары!
Модель смеси идеальных газов. Стандарт (15°C, 0% ОВ, 101325 Па): 1.2250 кг/м³.
Введите температуру сухого термометра, относительную влажность и местное барометрическое давление в паскалях (поле предварительно заполнено стандартным значением на уровне моря: 101 325 Па). Инструмент разделяет полное давление на парциальные давления сухого воздуха и водяного пара, затем вычисляет плотность по модели смеси идеальных газов ρ = (P_d·M_d + e·M_v) / (R·T) с молярными массами 0,028964 кг/моль для сухого воздуха и 0,018016 кг/моль для водяного пара.
Поскольку молекула воды легче вытесняемых молекул азота и кислорода, увеличение влажности при постоянных температуре и давлении незначительно снижает плотность. Главные факторы — температура и давление: сухой воздух при 20 °C на уровне моря даёт около 1,204 кг/м³, и это значение падает по мере нагрева воздуха или снижения давления.
Для учёта высоты введите фактическое давление на станции вместо значения по умолчанию на уровне моря — пониженное давление на высоте напрямую уменьшает рассчитанную плотность. Подбор вентиляторов, проектирование воздуховодов и аэродинамические расчёты — всё это зависит от местной плотности воздуха, поскольку для перемещения той же массы воздуха в разреженной атмосфере требуется больший объёмный расход.
Атмосферное давление снижается примерно на 12% каждые 1000 м высоты. На высоте 3000 м плотность воздуха составляет лишь 74% от уровня моря, что существенно влияет на характеристики вентиляторов и двигателей.
Молярная масса водяного пара составляет 18 г/моль, тогда как у сухого воздуха — 29 г/моль. Когда пар вытесняет азот и кислород, масса на единицу объёма уменьшается.
При калибровке анемометров с горячей нитью и трубок Пито, подборе осевых и центробежных вентиляторов, поправке двигателей внутреннего сгорания и стехиометрических расчётах топлива.
Плотность воздуха обратно пропорциональна абсолютной температуре (в Кельвинах). При 0 °C она составляет около 1,293 кг/м³; при 35 °C снижается до около 1,146 кг/м³ — разница порядка 11%.