Propriétés de l'air — Densité, Viscosité, Capacité Thermique, Conductivité Thermique

Aperçu

L'air sec est un mélange d'environ 78 % d'azote, 21 % d'oxygène et 1 % d'argon en volume. Ses propriétés thermophysiques varient avec la température et la pression et sont des entrées essentielles pour la conception de systèmes CVC, les calculs de combustion, les systèmes pneumatiques et la science atmosphérique. Cette page résume les valeurs clés des propriétés dans des conditions standard, fournit des tableaux de référence compacts et illustre des calculs d'ingénierie courants.

Propriétés dans les conditions standard

Module d'élasticité isostatique

La source de référence des propriétés de l'air répertorie le module d'élasticité isostatique pour l'air. À la pression atmosphérique standard, il est d'environ 1,01325×10^5 Pa (101,325 kPa), équivalant à 14,7 psi.

Données de changement de phase et du point critique

La masse volumique critique au point critique est de 302,6 kg/m³.

Points interactifs du diagramme de phase de l'air

Le diagramme de phase original de l'air est conservé ci-dessous. Ses points de référence étiquetés sont également représentés ici sous forme de données structurées afin que les informations sur les changements de phase ne soient pas disponibles uniquement dans l'image bitmap.

Densité vs Température

La densité diminue de manière à peu près linéaire avec la température sur des plages modérées, mais la relation réelle suit la loi des gaz parfaits ($\rho \propto 1/T$).

Calculateur — Densité de l'air (Gaz parfait)

Calculateur — Masse d'air

Calculateur — Viscosité dynamique et cinématique

Les valeurs du tableau source sont interpolées pour l'air sec à pression atmosphérique.

Calculateur — Conductivité thermique

Calculateur — Chaleur spécifique et chaleur sensible

Calculateur — Force de flottaison

Tableaux sources originaux restaurés

Les tableaux suivants sont restaurés à partir de la page source originale pour préserver les données de référence complètes.

Signaux du calculateur source

La page source en cache contient un formulaire et 58 éléments d'entrée, mais ces signaux proviennent des contrôles de page partagés d'Engineering ToolBox et des widgets de recherche/mise en page plutôt que de 59 calculateurs indépendants de propriétés de l'air. Les équivalents fonctionnels migrés pour les calculs d'ingénierie substantiels sont les calculateurs de densité, de masse d'air, de viscosité dynamique et cinématique, de conductivité thermique, de chaleur sensible et de force de soulèvement de l'air chaud ci-dessus.

Images sources originales

Les images sources originales suivantes sont préservées pour éviter de perdre du matériel de référence visuel. Lorsqu'une image contient des données sous forme de graphique ou de tableau, ses valeurs extraites sont représentées dans les tableaux de la page, les calculateurs ou les graphiques interactifs ; les images restantes sont conservées comme références sources visuelles.

Notes d'ingénierie

• L'humidité compte. Les valeurs ci-dessus sont pour l'air sec. L'air humide est moins dense à la même température et pression parce que la vapeur d'eau ($M \approx 18$) est plus légère que le mélange N₂/O₂ qu'il déplace. Utilisez la densité corrigée pour l'humidité pour des calculs précis de CVCA et de psychrométrie.
• Dépendance à la pression. À des pressions modérées (environ 0,5–2 bar), l'air se comporte presque idéalement. À des pressions élevées (par ex., les systèmes d'air comprimé supérieurs à 10 bar), appliquez des corrections de compressibilité.
• États de référence standard. Les données sont généralement rapportées à 0 °C / 1 bar ou à 15 °C / 1 atm (norme ISA). Confirmez toujours l'état de référence lors de la comparaison des valeurs entre sources.
• Point critique. Au-dessus de 132,63 K et 3,786 MPa, l'air ne peut pas être liquéfié par la seule pression ; cela est pertinent pour la conception d'usines de séparation cryogénique de l'air.
• Tendance de la viscosité. Contrairement aux liquides, la viscosité des gaz augmente avec la température en raison d'un transfert de quantité de mouvement moléculaire plus élevé. La viscosité dynamique passe d'environ 17 μPa·s à 0 °C à environ 23 μPa·s à 100 °C.
• Rapport des chaleurs spécifiques. Le rapport $k = C_p/C_v \approx 1.40$ pour l'air sec dans des conditions ambiantes est largement utilisé dans les calculs d'écoulement isentropique et de compression.

Formules clés

Densité des gaz parfaits

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

où $p$ est la pression absolue (Pa), $R$ est la constante spécifique des gaz pour l'air sec ($287.058\;\text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1}$), et $T$ est la température absolue (K).

Masse à partir de la densité

$m = V\,\rho$

Force de flottaison (de soulèvement)

$F_l = V\left(\rho_{\text{cool}} - \rho_{\text{hot}}\right)g$

Transfert de chaleur sensible

$Q = m\,C_p\,\Delta T$

Variables

Références

• Engineering ToolBox — Propriétés de l'air
• CRC Handbook of Chemistry and Physics, tables thermophysiques standard
• ISO 2533:1975 — Atmosphère standard