空气属性 — 密度、粘度、热容量、热导率

概述

干燥空气是大约78%氮气、21%氧气和1%氩气按体积混合的混合物。其热物理性质随温度和压力变化，是暖通空调设计、燃烧计算、气动系统和大气科学的关键输入。本页总结了标准条件下的关键属性值，提供了紧凑的参考表格，并说明了常见的工程计算。

标准条件属性

体积模量弹性

空气属性参考来源列出了空气的体积模量弹性。在标准大气压下，这大约是1.01325×10^5 Pa (101.325 kPa)，相当于14.7 psi。

相变和临界点数据

临界点处的临界密度是302.6 kg/m³。

交互式空气相图点

原始的空气相图保留在下面。其标记的参考点也在这里表示为结构化数据，这样相变信息不仅限于位图内部。

密度与温度的关系

在适度范围内，密度随温度大致线性下降，但真实关系遵循理想气体定律 ($\rho \propto 1/T$)。

计算器 — 空气密度（理想气体）

计算器 — 空气质量

计算器 — 动力粘度和运动粘度

源表格值是针对大气压下干燥空气插值得到的。

计算器 — 导热系数

计算器 — 比热容和显热

计算器 — 浮力提升力

恢复的原始源表格

以下表格从原始源页面恢复，以保留完整的参考数据。

源计算器信号

缓存的源页面包含一个表单和58个输入元素，但这些信号来自共享的Engineering ToolBox页面控件和搜索/布局小部件，而不是59个独立的空气属性计算器。实质性工程计算的功能等效迁移包括上述的密度、空气质量、动力和运动粘度、导热系数、显热以及热空气提升力计算器。

原始源图像

以下原始源图像被保留以避免丢失视觉参考材料。当图像包含图表或表格数据时，其提取值在页面表格、计算器或交互图表中表示；其余图像作为视觉源参考保留。

工程笔记

• 湿度影响。 以上数值适用于干燥空气。在相同温度和压力下，湿空气的密度更小，因为水蒸气（$M \approx 18$）比它取代的 N₂/O₂ 混合物更轻。在进行准确的暖通空调和空气动力学计算时，请使用经湿度校正的密度。
• 压力依赖性。 在中等压力（大约 0.5–2 bar）下，空气接近理想气体行为。在高压下（例如，高于 10 bar 的压缩空气系统），需应用可压缩性修正。
• 标准参考状态。 数据通常以 0 °C / 1 bar 或 15 °C / 1 atm（ISA 标准）报告。在比较不同来源的数值时，请务必确认参考状态。
• 临界点。 当温度高于 132.63 K，压力高于 3.786 MPa 时，空气无法仅通过压力液化；这与低温空气分离工厂的设计相关。
• 粘度趋势。 与液体不同，气体粘度随温度升高而增加，这是因为分子动量传递增加。动力粘度在 0 °C 时约为 17 μPa·s，在 100 °C 时升至约 23 μPa·s。
• 比热比。 干燥空气在环境条件下的比热比 $k = C_p/C_v \approx 1.40$，广泛用于等熵流和压缩计算中。

关键公式

理想气体密度

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

其中 $p$ 为绝对压力 (Pa)，$R$ 为干燥空气的气体常数 ($287.058\;\text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1}$)，$T$ 为绝对温度 (K)。

由密度求质量

$m = V\,\rho$

浮力（升力）

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

显热传递

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

变量

参考文献

• Engineering ToolBox — 空气属性
• CRC 化学与物理手册，标准热物理性质表
• ISO 2533:1975 — 标准大气