温度・圧力別の乾燥空気の物性

概要

Engineering ToolBox - 技術アプリケーションのエンジニアリングと設計のためのリソース、ツール、基本情報！

大気圧（1 atm / 101.325 kPa）における乾燥空気の熱力学的および輸送特性を、絶対温度の関数として示します。データは175 Kから1900 Kにわたり、比熱、粘度、熱伝導率、プラントル数、動粘度、密度、熱拡散率をカバーします。乾燥空気は、（体積比で約78% N₂、21% O₂、1% Arの）理想気体混合物として扱われ、比気体定数は287.058 J/(kg·K)です。

元の資料では、熱伝導率を周囲から熱を吸収する速度の尺度として説明し、1気圧における乾燥空気の特性を175 Kから1900 Kで提示しています。また、関連する粘度参照として空気 - 絶対粘度と動粘度 - SI単位およびヤード・ポンド法単位と空気 - 絶対粘度と動粘度 - ヤード・ポンド法単位を挙げています。

比熱比、熱伝導率、プラントル数、動粘度、密度、拡散率を含む完全な表については、元のページでは画面を回転してくださいと記載されています。以下に復元されたソーステーブルでは、移行されたページでこれらの列を保持しています。

主要な公式

理想気体密度

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

圧力と絶対温度から乾燥空気の密度を計算します。ここで、$R_{\text{air}} = 287.058\;\text{J/(kg·K)}$です。

エンタルピー変化

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

定圧比熱を用いた温度区間におけるエンタルピー変化。

比熱比

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

比熱比；低温では1.4に近づき、内部エネルギーのモードが活性化するにつれて温度の上昇とともに減少します。

粘度のサザーランド則

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

空気の動粘度の近似値。温度$T_0$での参照粘度$\mu_0$とサザーランド定数$S \approx 110.4\;\text{K}$を用います。

変数

1気圧における乾燥空気の特性

プロパティのトレンド

空気密度計算機

理想気体の法則を使用して、任意の圧力と温度での密度を計算します。

復元された元のソース表

以下の表は、完全な参考データを保持するために元のソースページから復元されたものです。

乾燥空気 - 熱力学的および物理的性質

工学ノート

• 圧力依存性。 表の値は1 atmを想定しています。高圧条件下では、密度は圧力に比例します（理想気体ですが、粘度と熱伝導率は中程度の範囲では圧力にほぼ依存しません。
• 湿度効果。 湿った空気は、同じ温度と圧力で乾燥空気より密度が低いです。これは、水蒸気（M = 18.015 g/mol）が平均的な空気分子（M ≈ 28.97 g/mol）よりも軽いためです。HVACおよびサイクロメトリック計算には、湿度補正された特性を使用してください。
• 比熱の増加。 低温では、並進モードと回転モードのみが寄与します。~500 K以上では、振動モードが徐々に活性化し、$c_p$と$c_v$の両方を増加させ、比$k$を減少させます。
• プラントル数のプラトー。 空気では、Prは全温度範囲にわたって狭い範囲0.68–0.73に留まり、多くの対流熱伝達相関式で便利な定数となっています。
• 動粘度。 ソースで上付き文字1でマークされた値は大気圧でのものです。$\nu = \mu/\rho$のため、密度が低下すると温度とともに強く増加します。
• 高温解離。 約2000 K以上では、O₂とN₂が解離し始め、理想気体の特性表は信頼性が低下します。燃焼やプラズマアプリケーションには、熱化学平衡コードを使用してください。

参考文献

• 出典: Engineering ToolBox — Dry Air Properties