Lufttettleik

Lufttettleik, ρ (gresk: rho), er jordatmosfæren sin masse per volum. I SI-systemet blir den målt som kilogram luft per kubikkmeter (kg/m³). Tørr luft ved havnivå og med temperatur på 20 °C har ein tettleik på om lag 1,2 kg/m³. Lufttettleiken varierer med trykket og temperaturen, som begge minkar med høgda.

Likninga for lufttettleiken er gjeven ved:

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

der ρ er lufttettleiken, p er trykket, R er gasskonstanten og T er temperaturen i kelvin.

Den spesifikke gasskonstanten R for tørr luft er:

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

Dermed:

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

Med vassdamp i lufta (fuktig luft) blir tettleiken til lufta mindre, som i første omgang kan virke ulogisk.

Dette skjer fordi den molekylære massen til vatn (18) er mindre enn den molekylære massen til luft (rundt 29). For ein gass med ein viss temperatur og trykk, vil talet på molekyl vere konstant i eit visst volum. Så med vassdamp i lufta vil luftmolekyla bli bytta ut med talet på vassmolekyl, utan at trykket eller temperaturen endrar seg. Dermed blir massen per volum mindre, og tettleiken redusert.

Kor stor effekten blir avheng av den absolutte fukta og ikkje relativ fukt.

For å rekne ut lufttettleiken som ein funksjon av høgda, må ein ha fleire parameterar. Dei er lista opp nedanfor i lag med verdien dei har i Internasjonal Standard Atmosfære og ved å bruke den universelle gasskonstanten i stadenfor 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
• molekylvekta til tørr luft M = 0,0289644 kg/mol

Temperaturen i høgda h meter over havnivå er gjeven ved denne likninga (som berre gjeld i troposfæren):

${\displaystyle T=T_{0}+L\cdot h}$

Trykket i høgda h er gjeve ved:

${\displaystyle p=p_{0}\cdot \left(1+{\frac {L\cdot h}{T_{0}}}\right)^{\frac {g\cdot M}{-R\cdot L}}}$

Tettleiken kan då reknast ut:

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

Tabellen under viser korleis forskjellige eigenskapar ved luft endrar seg med temperaturen.

Tabell — lydfarten i luft c, lufttettleiken ρ, akustisk impedans Z, temperatur °C

• Lufttettleik og variasjon med høgda