Lufttetthet

Lufttetthet, ρ (gresk: rho), er jordatmosfærens masse per volum. I SI-systemet blir den målt som kilogram luft per kubikkmeter (kg/m³). Tørr luft ved havnivå og med temperatur på 20ºC har en tetthet på omtrent 1,2 kg/m³. Lufttettheten varierer med trykket og temperaturen, som begge minker med høyden.

Effekt av trykk og temperatur

Ligningen for lufttettheten er gitt ved:

$\rho = \frac{p}{R \cdot T}$

der ρ er lufttettheten, p er trykket, R er gasskonstanten og T er temperaturen i Kelvin.

Den spesifikke gasskonstanten R for tørr luft er:

$R_\mathrm{dry\,air} = 287.05 \frac{\mbox{J}}{\mbox{kg} \cdot \mbox{K}}$

Dermed:

• Ved standard temperatur og trykk (0°C og 1013,25 hPa)har tørr luft en tetthet på ρ_STP = 1,293 kg/m³.
• Ved standard temperatur og trykk i omgivelsene (25°C og 1000 hPa) har tørr luft en tetthet på ρ_SATP = 1,168 kg/m³.

Effekt av vanndamp

Med vanndamp i luften (fuktig luft) blir tettheten til luften mindre, som i første omgang kan virke ulogisk.

Dette skjer fordi den molekylære massen til vann (18) er mindre enn den molekylære massen til luft (rundt 29). For en gass med en viss temperatur og trykk, vil tallet på molekyler være konstant i et visst volum. Så med vanndamp i luften vil luftmolekylene bli byttet ut med tallet på vannmolekyler, uten at trykket eller temperaturen endrer seg. Dermed blir massen per volum mindre, og tettheten redusert.

Hvor stor effekten blir avhenger av den absolutte fukten og ikke relativ fukt.

Effekter av høyde

For å regne ut lufttettheten som en funksjon av høyden, må man ha flere parametre. De er listet opp nedenfor sammen med verdien de har i standardatmosfæren og ved å bruke den universelle gasskonstanten i stedet for den spesifikke:

• trykket i havnivå p₀ = 1013,25 hPa
• standard temperatur i havnivå T₀ = 288,15 K
• tyngdeaksellerasjonen g = 9.80665 m/s².
• adiabatisk temperaturendring L = −0,0065 K/m
• universell gasskonstant R = 8,31447 J/mol·K
• molekylvekten til tørr luft M = 0,0289644 kg/mol

Temperaturen i høyden h meter over havnivå er gitt ved denne ligningen (som bare gjelder i troposfæren):

$T = T_0 + L \cdot h$

Trykket i høyden h er gitt ved:

$p = p_0 \cdot \left(1 + \frac{L \cdot h}{T_0} \right)^\frac{g \cdot M}{-R \cdot L}$

Tettheten kan da regnes ut:

$\rho = \frac{p \cdot M}{R \cdot T}$

Temperaturens rolle

Tabellen under viser hvordan forskjellige egenskaper ved luft endrer seg med temperaturen.

Tabell — lydens hastighet i luft c, lufttettheten ρ, akustisk impedans Z, temperatur °C

Temperaturens rolle
°C	c i m/s	ρ in kg/m³	Z i Pa·s/m
- 10	325.4	1.341	436.5
- 5	328.5	1.316	432.4
0	331.5	1.293	428.3
+ 5	334.5	1.269	424.5
+ 10	337.5	1.247	420.7
+ 15	340.5	1.225	417.0
+ 20	343.4	1.204	413.5
+ 25	346.3	1.184	410.0
+ 30	349.2	1.164	406.6

Eksterne lenker

• Lufttetthet og variasjon med høyden