¿Cuál es la densidad del aire en STP?

¿Cuál es la densidad del aire en STP? Para responder a la pregunta, debe comprender qué densidad es y cómo se define STP.

Conclusiones clave: densidad del aire en STP

El valor de la densidad del aire en STP (temperatura y presión estándar) depende de la definición de STP. La definición de la temperatura y la presión no es estándar, por lo que el valor depende de a quién consulte.
La ISA o International Standard Atmosphere establece que la densidad del aire es de 1.225 kg / m3 a nivel del mar y 15 grados C.
El IUPAC utiliza una densidad de aire de 1.2754 kg / m3 a 0 grados C y 100 kPa para aire seco..
La densidad se ve afectada no solo por la temperatura y la presión, sino también por la cantidad de vapor de agua en el aire. Por lo tanto, los valores estándar son solo una aproximación.
La Ley del Gas Ideal puede usarse para calcular la densidad. Una vez más, el resultado es solo una aproximación que es más precisa a bajas temperaturas y valores de presión..

La densidad del aire es la masa por unidad de volumen de gases atmosféricos. Se denota por la letra griega rho, ρ. La densidad del aire, o cuán ligera es, depende de la temperatura y la presión del aire. Típicamente, el valor dado para la densidad del aire está en STP (temperatura y presión estándar).

STP es una atmósfera de presión a 0 grados C. Dado que esta sería una temperatura de congelación al nivel del mar, el aire seco es menos denso que el valor citado la mayor parte del tiempo. Sin embargo, el aire generalmente contiene mucho vapor de agua, lo que lo haría más denso que el valor citado.

La densidad de los valores del aire

La densidad del aire seco es de 1.29 gramos por litro (0.07967 libras por pie cúbico) a 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius) a una presión barométrica promedio al nivel del mar (29.92 pulgadas de mercurio o 760 milímetros).

A nivel del mar ya 15 grados C, la densidad del aire es de 1.225 kg / m.³. Este es el valor de ISA (International Standard Atmosphere). En otras unidades, esto es 1225.0 g / m³, 0.0023769 slug / (cu ft), o 0.0765 lb / (cu ft).
El estándar IUPAC de temperatura y presión (0 grados C y 100 kPa), utiliza una densidad de aire seco de 1.2754 kg / m³.
A 20 grados C y 101.325 kPa, la densidad del aire seco es 1.2041 kg / m³.
A 70 grados F y 14.696 psi, la densidad del aire seco es 0.074887 lbm / ft³.

Afecto de la altitud sobre la densidad

La densidad del aire disminuye a medida que gana altitud. Por ejemplo, el aire es menos denso en Denver que en Miami. La densidad del aire disminuye a medida que aumenta la temperatura, siempre que se permita cambiar el volumen del gas. Como ejemplo, se esperaría que el aire fuera menos denso en un día caluroso de verano frente a un día frío de invierno, siempre que otros factores sigan siendo los mismos. Otro ejemplo de esto sería un globo de aire caliente que se eleva a una atmósfera más fresca..

STP contra NTP

Si bien STP es la temperatura y presión estándar, no se producen muchos procesos medidos cuando se congela. Para temperaturas normales, otro valor común es NTP, que significa temperatura y presión normales. NTP se define como aire a 20 grados C (293.15 K, 68 grados F) y 1 atm (101.325 kN / m², 101.325 kPa) de presión. La densidad media del aire en NTP es 1.204 kg / m³(0.075 libras por pie cúbico).

Calcule la densidad del aire

Si necesita calcular la densidad del aire seco, puede aplicar la ley de gases ideal. Esta ley expresa la densidad en función de la temperatura y la presión. Al igual que todas las leyes de gases, es una aproximación con respecto a los gases reales, pero es muy buena a bajas presiones (normales) y temperaturas. El aumento de la temperatura y la presión agrega error al cálculo.

La ecuación es:

ρ = p / RT

dónde:

ρ es la densidad del aire en kg / m³
p es la presión absoluta en Pa
T es la temperatura absoluta en K
R es la constante de gas específica para aire seco en J / (kg · K) o es 287.058 J / (kg · K).

Fuentes

Kidder, Frank E. "Manual de arquitectos y constructores de Kidder-Parker, datos para arquitectos, ingenieros estructurales, contratistas y dibujantes". Harry Parker, tapa dura, duodécima impresión de la 18a edición, John Wiley & Sons, 1949.
Lewis Sr., Richard J. "Diccionario químico condensado de Hawley". 15ª Edición, Wiley-Interscience, 29 de enero de 2007.

Ciencias