Densitatea aerului
Densitatea aerului este raportul dintre masa de aer și volumul ocupat. În sistemul internațional , ca orice densitate, este exprimat în kg / m³. Prin convenție, densitatea aerului este definită ca cea măsurată pentru aerul uscat la o temperatură de 15 grade Celsius și la nivelul mării (echivalent cu o presiune de 101 325 Pa sau 1 atm ): conform acestei convenții, este egală cu aproximativ 1,225 kg / m³. Dar, ținând cont întotdeauna de presiunea din pascale sau cea din atmosfere, se poate spune că la 0 grade Celsius densitatea aerului este de aproximativ 1,29 kg / m³.
Dependență de temperatură și înălțime
Ca orice gaz, aerul este un fluid ușor comprimabil, spre deosebire de lichide precum apa , pentru care, în anumite limite, aproximarea densității constante este valabilă pe măsură ce presiunea variază. Prin urmare, densitatea și presiunea aerului cresc pe măsură ce crește greutatea coloanei de aer de mai sus. Prin urmare, densitatea aerului scade odată cu altitudinea: de exemplu, la nivelul mării și la 0 ° C, măsoară 1,29 kg / m³; la o înălțime de 17 km măsoară doar o zecime din cea inițială, cu o tendință similară cu cea a presiunii atmosferice sau exponențiale negative. După aproximativ 100 km de altitudine ( heterosferă ), densitatea scade mai rapid deoarece compoziția atmosferei se schimbă odată cu creșterea prezenței gazelor ușoare precum heliul și hidrogenul .
Densitatea aerului este, de asemenea, invers proporțională cu temperatura , deoarece, în bună aproximare, aerul respectă legea gazelor ideale : prin urmare, pentru aceeași cantitate de gaz (sau masă sau număr de moli ) și pentru aceeași presiune, ca și temperatura își scade și volumul, adică crește raportul masă / volum; invers, creșterea temperaturii crește volumul și, prin urmare, scade densitatea.
Meteorologie
În meteorologie, această considerație are o importanță considerabilă, deoarece diferențele de densitate a aerului corespund diferențelor de presiune care sunt forța motrice a vânturilor .
Deoarece densitatea este strâns legată de temperatură , prezintă fluctuații sistematice în funcție de ora din zi și sezon. Există apoi alte variații în funcție de activitatea solară .
Particulele străine prezente în straturile inferioare ale atmosferei, cum ar fi praful ridicat de vânt, produsele de ardere industrială ( praful atmosferic ), nu afectează densitatea aerului, dar au relevanță în alte fenomene atmosferice legate de condensarea vaporilor de apă ( condensare nuclee ) și cu poluarea aerului .
Aeronautică
Variabilitatea densității aerului (de exemplu, bazată pe altitudinea și temperatura zborului) este, de asemenea, un parametru important pentru navigația aeriană . Pe măsură ce densitatea aerului intră în joc în fizica și matematica liftului , liftul se va schimba în funcție de nivelurile sale.
În regiunile calde sau la altitudini mari, unde densitatea aerului scade considerabil, va exista o scădere a ridicării, care trebuie luată în considerare în toate fazele zborului mecanic . De exemplu, avioanele necesită piste de aterizare și decolare cu sarcini mai lungi sau mai ușoare pentru o aterizare sau decolare sigură, datorită rezistenței de curgere mai mici opuse aerului în timpul fazei de aterizare și pentru ridicarea inferioară în timpul decolării.
Bibliografie
- Günter D. Roth, Meteorologie , Arnoldo Mondadori Editore
Elemente conexe
linkuri externe
- Planificarea zborului: Efectele densității aerului , din informațiile despre aeronave experimentale
