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LuftdichteDie Luftdichte ρ (auch: Dichte von Luft oder Dichte der Luft) gibt an, wie viel Masse (Gewicht) an Luft in kg in einem Kubikmeter enthalten ist (kg/m3). Auf Meeresspiegelhöhe ist die Luft mit rund 1,2041 kg/m3 bei 20 °C durch die darüber lastende Luftmasse stärker zusammengedrückt als in größerer Höhe: die Luft ist also sehr dicht. Weiteres empfehlenswertes FachwissenSie hat am Boden immer höchste Dichte und höchsten Luftdruck - und außer bei Inversionen auch die höchste Temperatur. In größeren Höhen wird die Luft immer dünner. Wäre die Temperatur in allen Höhen gleich, so würden Luftdruck und Luftdichte auch gemeinsam mit zunehmender Höhe nach dem Gasgesetz abnehmen (siehe Barometrische Höhenformel). Die Temperatur in verschiedenen Höhen variiert jedoch stark. Die theoretische Abnahme von Druck und Dichte der Luft pro 5000 Meter - wobei sie auf die Hälfte fallen müsste - stimmt nicht genau; die Abweichungen sind aber gering. 90 % der Atmosphäre liegen unter 20 km Höhe, Die Luftdichte ρ ist: in kg/m3; Luftdruck = p, Gaskonstante R, Temperatur in Kelvin = T Die individuelle Gaskonstante R für trockene Luft ist: mit Energie Joule (J) = Newton · Meter = N m; T in Kelvin = Temperatur in °C + 273,15. Atmosphärischer Luftdruck p0 = 101325 Pa = 1013,25 mbar = 1013,25 hPa und R = 287,05 J/kg · K. Bei T0 = 273,15 K (0 °C) (Normalbedingungen) ist die Luftdichte: Bei T25 = 298,15 K (25 °C) (Standardbedingungen) ist die Luftdichte: Wie man erkennt, sind diese Größen stark temperaturabhängig. Exakte Dichtebestimmung der Lufteine exakte Dichtebestimmung der Luft erfordert eine Berücksichtigung der Luftfeuchte, da diese die Gaskonstante der Luft verändert. Nachdem die Gaskonstante angepasst wurde, wird die Gleichung weiter verwendet werden. Die Gaskonstante der feuchten Luft berechnet sich durch:
, wobei wobei für die Umgebungstemperatur in °C zwischen -30°C und +70°C eingesetzt wird. Die Gleichung liefert den Dampfdruck in Pascal. Alternativ kann auch die Formel verwendet werden; besonders genaue Werte liefert ein Tafelwerk (Dampftafel). Um den Messfehler zu minimieren, empfiehlt sich zur Bestimmung der Luftfeuchte ein Aspirationspsychrometer und zur Bestimmung des Umgebungsdrucks ein Quecksilberbarometer, wobei der Barometerstand noch um Kapillarität, Kuppenhöhe des Quecksilberpegels, temperaturabhängige Dichte des Quecksilbers und lokale Erdbeschleunigung korrigiert werden muss. TabellenTabelle - Luftdichte, Schallgeschwindigkeit und
p = Schalldruck in Pa = Pascal: p = F/A = N/m2 In der Meteorologie benutzt man häufig auch den reziproken Wert der Dichte und bezeichnet die Größe als spezifisches Volumen α.
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Luftdichte aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |