Quelle est la densité de l'air à STP?

Quelle est la densité de l'air à STP? Pour répondre à la question, vous devez comprendre ce qu'est la densité et comment est défini STP.

Points clés à retenir: densité de l'air à STP

• La valeur de la densité de l'air à STP (Standard Temperature and Pressure) dépend de la définition de STP. La définition de la température et de la pression n'est pas standard, donc la valeur dépend de la personne que vous consultez.
• L'ISA ou International Standard Atmosphere indique que la densité de l'air est de 1,225 kg / m3 au niveau de la mer et de 15 degrés C.
• L'IUPAC utilise une densité d'air de 1,2754 kg / m3 à 0 degrés C et 100 kPa pour l'air sec.
• La densité est affectée non seulement par la température et la pression, mais aussi par la quantité de vapeur d'eau dans l'air. Ainsi, les valeurs standard ne sont qu'une approximation.
• La loi des gaz parfaits peut être utilisée pour calculer la densité. Encore une fois, le résultat n'est qu'une approximation qui est la plus précise à basse température et pression. 

La densité de l'air est la masse par unité de volume des gaz atmosphériques. Il est désigné par la lettre grecque rho, ρ. La densité de l'air, ou sa luminosité, dépend de la température et de la pression de l'air. Typiquement, la valeur donnée pour la densité de l'air est à STP (température et pression standard).

STP est une atmosphère de pression à 0 degré C. Comme il s'agirait d'une température de congélation au niveau de la mer, l'air sec est moins dense que la valeur citée la plupart du temps. Cependant, l'air contient généralement beaucoup de vapeur d'eau, ce qui le rendrait plus dense que la valeur citée.

La densité des valeurs de l'air

La densité de l'air sec est de 1,29 gramme par litre (0,07967 livre par pied cube) à 32 degrés Fahrenheit (0 degré Celsius) à la pression barométrique moyenne au niveau de la mer (29,92 pouces de mercure ou 760 millimètres).

• Au niveau de la mer et à 15 degrés C, la densité de l'air est de 1,225 kg / m³. C'est la valeur de l'ISA (International Standard Atmosphere). Dans les autres unités, c'est 1225,0 g / m³, 0,0023769 limace / (pi3) ou 0,0765 lb / (pi3).
• La norme IUPAC de température et de pression (0 degrés C et 100 kPa) utilise une densité d'air sec de 1,2754 kg / m³.
• À 20 degrés C et 101,325 kPa, la densité de l'air sec est de 1,2041 kg / m³.
• À 70 degrés F et 14,696 psi, la densité de l'air sec est de 0,074887 lbm / ft³.

Affect de l'altitude sur la densité

La densité de l'air diminue à mesure que vous gagnez de l'altitude. Par exemple, l'air est moins dense à Denver qu'à Miami. La densité de l'air diminue à mesure que vous augmentez la température, à condition que le volume du gaz puisse changer. À titre d'exemple, l'air devrait être moins dense par une chaude journée d'été par rapport à une froide journée d'hiver, à condition que les autres facteurs restent les mêmes. Un autre exemple serait une montgolfière s'élevant dans une atmosphère plus fraîche.

STP contre NTP

Bien que STP soit la température et la pression standard, peu de processus mesurés se produisent lorsqu'il gèle. Pour les températures ordinaires, une autre valeur courante est NTP, qui signifie température et pression normales. Le NTP est défini comme l'air à 20 degrés C (293,15 K, 68 degrés F) et 1 atm (101,325 kN / m², 101,325 kPa) de pression. La densité moyenne de l'air au NTP est de 1,204 kg / m³(0,075 livres par pied cube).

Calculez la densité de l'air

Si vous devez calculer la densité de l'air sec, vous pouvez appliquer la loi des gaz idéaux. Cette loi exprime la densité en fonction de la température et de la pression. Comme toutes les lois sur les gaz, c'est une approximation en ce qui concerne les gaz réels, mais elle est très bonne à des pressions et températures basses (ordinaires). L'augmentation de la température et de la pression ajoute une erreur au calcul.

L'équation est:

ρ = p / RT

où:

• ρ est la densité de l'air en kg / m³
• p est la pression absolue en Pa
• T est la température absolue en K
• R est la constante de gaz spécifique pour l'air sec en J / (kg · K) ou est 287,058 J / (kg · K).

Sources

• Kidder, Frank E. «Manuel des architectes et des constructeurs de Kidder-Parker, données pour les architectes, les ingénieurs structurels, les entrepreneurs et les dessinateurs». Harry Parker, Relié, Douzième impression de la 18e édition, John Wiley & Sons, 1949.
• Lewis Sr., Richard J. «Hawley's Condensed Chemical Dictionary». 15e édition, Wiley-Interscience, 29 janvier 2007.