Propiedades del aire seco según la temperatura y la presión

Resumen

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Propiedades termodinámicas y de transporte del aire seco a presión atmosférica (1 atm / 101.325 kPa) en función de la temperatura absoluta. Los datos abarcan de 175 K a 1900 K e incluyen calores específicos, viscosidad, conductividad térmica, número de Prandtl, viscosidad cinemática, densidad y difusividad térmica. El aire seco se trata como una mezcla de gases ideales (aproximadamente 78% N₂, 21% O₂, 1% Ar en volumen) con una constante de gas específica de 287.058 J/(kg·K).

La fuente original describe la conductividad térmica como una medida de la rapidez con la que un material puede absorber calor de su entorno, y presenta las propiedades del aire seco a una atmósfera desde 175 K hasta 1900 K. También menciona referencias de viscosidad relacionadas: Air - Absolute and Kinematic Viscosity - SI & Imperial Units y Air - Absolute and Kinematic Viscosity - Imperial Units.

Para la tabla completa con relación de calores específicos, conductividad térmica, número de Prandtl, viscosidad cinemática, densidad y difusividad, la página original indica: gire la pantalla. La tabla restaurada de la fuente a continuación conserva esas columnas en la página migrada.

Fórmulas Clave

Densidad del Gas Ideal

$\rho = \frac{P}{R_{\text{air}} \cdot T}$

Densidad del aire seco a partir de la presión y la temperatura absoluta, donde $R_{\text{air}} = 287.058\;\text{J/(kg·K)}$.

Cambio de Entalpía

$\Delta h = c_p \cdot \Delta T$

Cambio de entalpía en un intervalo de temperatura, utilizando el calor específico a presión constante.

Relación de Calores Específicos

$k = \frac{c_p}{c_v}$

Relación de calores específicos; se aproxima a 1.4 a bajas temperaturas y disminuye con el aumento de la temperatura a medida que se activan los modos de energía interna.

Ley de Sutherland para la Viscosidad

$\mu = \mu_0 \left(\frac{T}{T_0}\right)^{1.5} \frac{T_0 + S}{T + S}$

Viscosidad dinámica aproximada del aire, con viscosidad de referencia $\mu_0$ a temperatura $T_0$ y constante de Sutherland $S \approx 110.4\;\text{K}$.

Variables

Propiedades del Aire Seco a 1 atm

Tendencias de Propiedades

Calculadora de Densidad del Aire

Utilice la ley del gas ideal para calcular la densidad a cualquier presión y temperatura.

Tablas de Fuente Original Restauradas

Las siguientes tablas se restauran de la página de fuente original para preservar los datos de referencia completos.

Aire Seco - Propiedades Termodinámicas y Físicas

Notas de Ingeniería

• Dependencia de la presión. Los valores tabulados asumen 1 atm. A presiones elevadas, la densidad escala linealmente con la presión (gas ideal), pero la viscosidad y la conductividad térmica son casi independientes de la presión para rangos moderados.
• Efectos de la humedad. El aire húmedo es menos denso que el aire seco a la misma temperatura y presión porque el vapor de agua (M = 18.015 g/mol) es más ligero que la molécula de aire promedio (M ≈ 28.97 g/mol). Use propiedades corregidas por humedad para cálculos de HVAC y psicrometría.
• Aumento del calor específico. A bajas temperaturas, solo los modos translacionales y rotacionales contribuyen. Por encima de ~500 K, los modos vibracionales se activan progresivamente, elevando tanto $c_p$ como $c_v$ y reduciendo la relación $k$.
• Meseta del número de Prandtl. Para el aire, Pr se mantiene en el estrecho rango 0.68–0.73 a lo largo de todo el rango de temperatura, lo que lo convierte en una constante conveniente en muchas correlaciones de transferencia de calor convectiva.
• Viscosidad cinemática. Los valores marcados con superíndice 1 en la fuente son a presión atmosférica. Debido a que $\nu = \mu/\rho$, aumenta fuertemente con la temperatura a medida que la densidad disminuye.
• Disociación a alta temperatura. Por encima de aproximadamente 2000 K, O₂ y N₂ comienzan a disociarse y las tablas de propiedades del gas ideal se vuelven poco fiables. Use códigos de equilibrio termoquímico para aplicaciones de combustión y plasma.

Referencias

• Fuente original: Engineering ToolBox — Propiedades del Aire Seco