Калькулятор плотности воздуха

Плотность воздуха, важнейший фактор в метеорологии, авиации и экологии, определяется как масса на единицу объема земной атмосферы. Она меняется с высотой, температурой, влажностью и атмосферным давлением.

Историческая справка

Понятие плотности воздуха изучалось с момента возникновения ранних метеорологических и гидродинамических теорий. Ее значение стало особенно велико с развитием аэронавтики и метеорологического прогнозирования.

Формула расчета

Плотность воздуха определяется по закону идеального газа с поправками на влажность:

\[ \text{Плотность воздуха (кг/м³)} = \frac{\text{Давление сухого воздуха (Па)} - \text{Давление водяного пара (Па)}}{R_{удельный} \times \text{Температура (K)}} \]

Где \(R_{удельный}\) — удельная газовая постоянная для сухого воздуха, примерно \(287,05\) Дж/(кг·K).

Пример расчета

Например, при следующих условиях:

• Давление сухого воздуха: 101325 Па (атмосферное давление на уровне моря)
• Давление водяного пара: 2330 Па
• Температура: 288,15 K (15 °C в кельвинах)

\[ \text{Плотность воздуха} = \frac{101325 - 2330}{287,05 \times 288,15} \approx 1,225 \text{ кг/м³} \]

Важность и сферы применения

Плотность воздуха имеет решающее значение для:

1. Авиации: влияет на подъемную силу и работу двигателя самолета.
2. Метеорологии: необходима для предсказания погоды и климатических исследований.
3. Экологии: используется при моделировании рассеивания загрязнений.
4. Инженерии: играет важную роль в различных областях гидродинамики.

Часто задаваемые вопросы

1. Как температура влияет на плотность воздуха?

   • При повышении температуры плотность воздуха снижается, потому что теплый воздух расширяется и становится менее плотным.

2. Почему при расчете плотности воздуха учитывается влажность?

   • Влажность, выражаемая давлением водяного пара, влияет на массу воздуха и, соответственно, на его плотность.

3. Может ли плотность воздуха существенно различаться на разных высотах?

   • Да, плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты из-за более низкого атмосферного давления.