Чему равна плотность воздуха над уровнем моря

Как меняется плотность воздуха в зависимости от высоты над уровнем моря: формулы, графики, таблицы

При изменении высоты над уровнем моря меняется давление воздуха, что и оказывает влияние на его плотность. Об этом у нас есть отдельная подробная статья, а тут мы сконцентрируемся именно на высоте над уровнем моря.

Хотите научиться проектировать? Учебный центр AboutDC приглашает на обучение:

  • Как плотность воздуха зависит от высоты над уровнем моря: формула
  • Онлайн калькулятор плотности воздуха на разных высотах
  • Как меняется плотность воздуха с высотой: расчет и примеры
  • Плотность воздуха на разных высотах: таблица
    • На высотах до 2000м
      • На высотах до 50 километров и более
      • Графики плотности в зависимости от высоты
        • На высоте до 2000м
            • При температуре 0°C
                • При температуре 20°C
                  • На высоте до 35км

                  С ростом высоты давление снижается, снижается и плотность. Именно поэтому в горах при разреженном воздухе его плотность заметно ниже, чем на уровне моря.

                  Как плотность воздуха зависит от высоты над уровнем моря: формула

                  Для начала вспомним формулу плотности воздуха. Исходя из закона Менделеева-Клапейрона она выглядит следующим образом:

                  ρ = p · M / (R · T), где

                  • p – давление воздуха (вот оно как раз меняется с высотой).
                  • М – молярная масса воздуха (всегда принимаем 29 г/моль, или, если точнее, 28,98 г/моль),
                  • R – универсальная газовая постоянная (всегда принимаем 8,314 Дж/(моль·К)),
                  • Т – температура воздуха в Кельвинах

                  Простые закономерности:

                  • Чем выше над уровнем моря, тем ниже плотность воздуха
                  • Чем ниже высота, тем выше плотность воздуха

                  В формуле плотности воздуха есть давление. Давление меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Эта зависимость носи экспоненциальный характер:

                  • p0 – давление на уровне моря,
                  • М – молярная масса воздуха (29 г/моль или 28,98 г/моль),
                  • g – ускорение свободного падения, всегда 9,81 м/с²,
                  • h – высота над уровнем моря, м,
                  • R – универсальная газовая постоянная, она всегда равна 8,314 Дж/(моль·К),
                  • Т – температура воздуха в Кельвинах.

                  Таким образом, с ростом высоты атмосферное давление воздуха экспоненциально падает (сначала быстро, потом медленнее). В таких же пропорциях снижается и плотность воздуха. Это сказывается и на воздухообмене. Так как на малых высотах изменения происходят быстрее, чем в стратосфере, то этот фактор обязательно следует учитывать при расчете вентиляции и кондиционирования.

                  Онлайн калькулятор плотности воздуха на разных высотах

                  Наша программа расчета считает плотность воздуха исходя из его температуры и высоты над уровнем моря. После введения данных вы можете скопировать ссылку на этот расчет. Для этого нажмите кнопку «Копировать» в нижней части калькулятора.

                  Как меняется плотность воздуха с высотой: расчет и примеры

                  Приблизительно посчитать плотность воздуха на высоте можно и в уме. Дело в том, что логарифмическая зависимость заметно проявляется только на больших высотах (выше 4-5 тысяч километров). Для высот до 4000км зависимость можно считать линейной: на каждую 1000 метров давление снижается на 10 кПа (на 10%), а на каждые 100 метров – на 1 кПа (на 1%).

                  Легко запомнить: Плотность воздуха снижается на 1% на каждые 100 метров высоты (для высот до 4000м)

                  Так как плотность прямо пропорциональна давлению, то плотность тоже будет снижаться на 1% на каждые 100 метров высоты.

                  Итак, на высоте 200 метров плотность при температуре 20°С будет примерно на 2% ниже, чем на уровне моря (примем 1,2 кг/м³), то есть 1,176 кг/м³ (точное значение 1,175 кг/м³).

                  Плотность воздуха на высоте 1 км примерно на 10% ниже, чем на уровне моря, то есть равна 1,08 кг/м³ (точное значение 1,0629). В обоих случаях погрешность не превышает 1%.

                  Самая большая погрешность будет на высоте 2 км. По упрощенной методике получим 1,2 кг/м³ · 0,8 = 0,96 кг/м³, а точное значение равно 0,9378. Однако и тут погрешность составляет всего 2,3%.

                  Далее, с ростом высоты выше 2000м погрешность вновь будет снижаться и обнулится на высоте 3700м.

                  Выше 3700м – погрешность вновь начнет нарастать. Например, на высоте 4 км упрощенная методика даст результат 1,2 · 0,6 = 0,72 кг/м³, а точный расчет – 0,73 кг/м³ (погрешность чуть более 1%). Начиная с высоты 4600 м погрешность превысит 5%, а на высоте 8300 м ошибка получится аж в 2 раза.

                  Поэтому ещё раз повторим: упрощенная методика (изменение плотности на 1% каждые 100м высоты) работает только на малых высотах, до 4000 метров над уровнем моря.

                  Плотность воздуха на разных высотах: таблица

                  Подавляющее большинство объектов, с которыми приходится сталкиваться в рамках расчета систем вентиляции и кондиционирования, расположено на высоте до 2000м. Эту таблицу мы приводим подробно с шагом в 100 метров. Для больших высот представлена отдельная таблица.

                  На высотах до 2000м

                  Помните, что с ростом высоты снижается температура. Ниже в таблице представлены данные для 0°С и 20°С. Но точное значение плотности можно узнать только зная расчетную температуру воздуха для нужного региона.

                  Источник

                  Как меняется плотность воздуха в зависимости от высоты над уровнем моря: формулы, графики, таблицы

                  При изменении высоты над уровнем моря меняется давление воздуха, что и оказывает влияние на его плотность. Об этом у нас есть отдельная подробная статья, а тут мы сконцентрируемся именно на высоте над уровнем моря.

                  Хотите научиться проектировать? Учебный центр AboutDC приглашает на обучение:

                  • Как плотность воздуха зависит от высоты над уровнем моря: формула
                  • Онлайн калькулятор плотности воздуха на разных высотах
                  • Как меняется плотность воздуха с высотой: расчет и примеры
                  • Плотность воздуха на разных высотах: таблица
                    • На высотах до 2000м
                      • На высотах до 50 километров и более
                      • Графики плотности в зависимости от высоты
                        • На высоте до 2000м
                            • При температуре 0°C
                                • При температуре 20°C
                                  • На высоте до 35км

                                  С ростом высоты давление снижается, снижается и плотность. Именно поэтому в горах при разреженном воздухе его плотность заметно ниже, чем на уровне моря.

                                  Как плотность воздуха зависит от высоты над уровнем моря: формула

                                  Для начала вспомним формулу плотности воздуха. Исходя из закона Менделеева-Клапейрона она выглядит следующим образом:

                                  ρ = p · M / (R · T), где

                                  • p – давление воздуха (вот оно как раз меняется с высотой).
                                  • М – молярная масса воздуха (всегда принимаем 29 г/моль, или, если точнее, 28,98 г/моль),
                                  • R – универсальная газовая постоянная (всегда принимаем 8,314 Дж/(моль·К)),
                                  • Т – температура воздуха в Кельвинах

                                  Простые закономерности:

                                  • Чем выше над уровнем моря, тем ниже плотность воздуха
                                  • Чем ниже высота, тем выше плотность воздуха

                                  В формуле плотности воздуха есть давление. Давление меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Эта зависимость носи экспоненциальный характер:

                                  • p0 – давление на уровне моря,
                                  • М – молярная масса воздуха (29 г/моль или 28,98 г/моль),
                                  • g – ускорение свободного падения, всегда 9,81 м/с²,
                                  • h – высота над уровнем моря, м,
                                  • R – универсальная газовая постоянная, она всегда равна 8,314 Дж/(моль·К),
                                  • Т – температура воздуха в Кельвинах.

                                  Таким образом, с ростом высоты атмосферное давление воздуха экспоненциально падает (сначала быстро, потом медленнее). В таких же пропорциях снижается и плотность воздуха. Это сказывается и на воздухообмене. Так как на малых высотах изменения происходят быстрее, чем в стратосфере, то этот фактор обязательно следует учитывать при расчете вентиляции и кондиционирования.

                                  Онлайн калькулятор плотности воздуха на разных высотах

                                  Наша программа расчета считает плотность воздуха исходя из его температуры и высоты над уровнем моря. После введения данных вы можете скопировать ссылку на этот расчет. Для этого нажмите кнопку «Копировать» в нижней части калькулятора.

                                  Как меняется плотность воздуха с высотой: расчет и примеры

                                  Приблизительно посчитать плотность воздуха на высоте можно и в уме. Дело в том, что логарифмическая зависимость заметно проявляется только на больших высотах (выше 4-5 тысяч километров). Для высот до 4000км зависимость можно считать линейной: на каждую 1000 метров давление снижается на 10 кПа (на 10%), а на каждые 100 метров – на 1 кПа (на 1%).

                                  Легко запомнить: Плотность воздуха снижается на 1% на каждые 100 метров высоты (для высот до 4000м)

                                  Так как плотность прямо пропорциональна давлению, то плотность тоже будет снижаться на 1% на каждые 100 метров высоты.

                                  Итак, на высоте 200 метров плотность при температуре 20°С будет примерно на 2% ниже, чем на уровне моря (примем 1,2 кг/м³), то есть 1,176 кг/м³ (точное значение 1,175 кг/м³).

                                  Плотность воздуха на высоте 1 км примерно на 10% ниже, чем на уровне моря, то есть равна 1,08 кг/м³ (точное значение 1,0629). В обоих случаях погрешность не превышает 1%.

                                  Самая большая погрешность будет на высоте 2 км. По упрощенной методике получим 1,2 кг/м³ · 0,8 = 0,96 кг/м³, а точное значение равно 0,9378. Однако и тут погрешность составляет всего 2,3%.

                                  Далее, с ростом высоты выше 2000м погрешность вновь будет снижаться и обнулится на высоте 3700м.

                                  Выше 3700м – погрешность вновь начнет нарастать. Например, на высоте 4 км упрощенная методика даст результат 1,2 · 0,6 = 0,72 кг/м³, а точный расчет – 0,73 кг/м³ (погрешность чуть более 1%). Начиная с высоты 4600 м погрешность превысит 5%, а на высоте 8300 м ошибка получится аж в 2 раза.

                                  Поэтому ещё раз повторим: упрощенная методика (изменение плотности на 1% каждые 100м высоты) работает только на малых высотах, до 4000 метров над уровнем моря.

                                  Плотность воздуха на разных высотах: таблица

                                  Подавляющее большинство объектов, с которыми приходится сталкиваться в рамках расчета систем вентиляции и кондиционирования, расположено на высоте до 2000м. Эту таблицу мы приводим подробно с шагом в 100 метров. Для больших высот представлена отдельная таблица.

                                  На высотах до 2000м

                                  Помните, что с ростом высоты снижается температура. Ниже в таблице представлены данные для 0°С и 20°С. Но точное значение плотности можно узнать только зная расчетную температуру воздуха для нужного региона.

                                  Источник

                                  Читайте также:  В шампунь морскую соль
Оцените статью