Propriétés de l’air — masse volumique, viscosité, capacité thermique et conductivité

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 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 des conditions standard

Module d'élasticité volumique

La référence des propriétés de l'air source liste Module d'élasticité volumique pour l'air. À la pression atmosphérique standard, c'est approximativement 1.01325×10^5 Pa (101.325 kPa), équivalent à 14.7 psi.

Données de changement de phase et de point critique

La masse volumique critique au point critique est 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 uniquement disponibles dans le bitmap.

Masse volumique en fonction de la température

La masse volumique 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 cinétique

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

Calculateur — Conductivité thermique

Calculatrice — Chaleur massique et chaleur sensible

Calculatrice — Force de portance par flottabilité

Tableaux sources originaux restaurés

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

Signaux de la calculatrice source

La page source en cache contient un formulaire et 58 éléments d'entrée, mais ces signaux proviennent de contrôles de page partagés et de widgets de recherche/mise en page de la page Engineering ToolBox 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 portance de l'air chaud ci-dessus.

Images sources originales

Les images sources originales suivantes sont préservées afin d'éviter la perte de 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 visuelles sources.

Notes techniques

• L'humidité compte. Les valeurs ci-dessus sont pour l'air sec. L'air humide est moins dense à la même température et pression car la vapeur d'eau ($M \approx 18$) est plus légère que le mélange N₂/O₂ qu'elle déplace. Utilisez une densité corrigée de l'humidité pour des calculs de CVC et psychrométriques précis.
• Dépendance à la pression. À des pressions modérées (environ 0,5–2 bar), l'air se comporte de manière quasi idéale. À des pressions élevées (par ex. systèmes d'air comprimé au-dessus de 10 bar), appliquez des corrections de compressibilité.
• États de référence standard. Les données sont communément rapportées à 0 °C / 1 bar ou à 15 °C / 1 atm (norme ISA). Toujours confirmer 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 pression seule ; cela est pertinent pour la conception des usines de séparation de l'air cryogénique.
• 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 grand. La viscosité dynamique passe d'environ 17 μPa·s à 0 °C à environ 23 μPa·s à 100 °C.
• Rapport de chaleur spécifique. 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 du gaz idéal

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

où $p$ est la pression absolue (Pa), $R$ est la constante spécifique du 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 (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