Propriedades do ar — massa específica, viscosidade, capacidade térmica e condutividade

Visão Geral

O ar seco é uma mistura de aproximadamente 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de argônio em volume. Suas propriedades termofísicas variam com a temperatura e a pressão e são entradas essenciais para o projeto de HVAC, cálculos de combustão, sistemas pneumáticos e ciências atmosféricas. Esta página resume os valores-chave das propriedades em condições padrão, fornece tabelas de referência compactas e ilustra cálculos de engenharia comuns.

Propriedades em Condições Padrão

Módulo de Elasticidade Volumétrica

A referência de propriedades do ar lista o Módulo de Elasticidade Volumétrica para o ar. Na pressão atmosférica padrão, este é aproximadamente 1.01325×10^5 Pa (101.325 kPa), equivalente a 14.7 psi.

Dados de Mudança de Fase e Ponto Crítico

A densidade crítica no ponto crítico é 302.6 kg/m³.

Pontos Interativos do Diagrama de Fases do Ar

O diagrama de fases original do ar é preservado abaixo. Seus pontos de referência rotulados também são representados aqui como dados estruturados, de modo que as informações sobre mudança de fase não estão disponíveis apenas dentro do bitmap.

Densidade vs Temperatura

A densidade diminui aproximadamente de forma linear com a temperatura em faixas moderadas, mas a relação verdadeira segue a lei dos gases ideais ($\rho \propto 1/T$).

Calculadora — Densidade do Ar (Gás Ideal)

Calculadora — Massa do Ar

Calculadora — Viscosidade Dinâmica e Cinemática

Os valores da tabela de origem são interpolados para ar seco à pressão atmosférica.

Calculadora — Condutividade Térmica

Calculadora — Calor Específico e Calor Sensível

Calculadora — Força de Sustentação por Empuxo

Tabelas da Fonte Original Restauradas

As tabelas a seguir foram restauradas da página de fonte original para preservar os dados de referência completos.

Sinais da Calculadora Fonte

A página fonte em cache contém um formulário e 58 elementos de entrada, mas esses sinais vêm de controles compartilhados da página Engineering ToolBox e widgets de pesquisa/layout, e não de 59 calculadoras independentes de propriedades do ar. Os equivalentes funcionais migrados para os cálculos de engenharia substantivos são as calculadoras de densidade, massa de ar, viscosidade dinâmica e cinemática, condutividade térmica, calor sensível e força de sustentação do ar quente acima.

Imagens da Fonte Original

As seguintes imagens da fonte original são preservadas para evitar a perda de material de referência visual. Quando uma imagem contém dados em gráfico ou tabela, seus valores extraídos são representados nas tabelas da página, calculadoras ou gráficos interativos; as imagens restantes são mantidas como referências visuais da fonte.

Notas de Engenharia

• A umidade importa. Os valores acima são para ar seco. O ar úmido é menos denso na mesma temperatura e pressão porque o vapor d'água ($M \approx 18$) é mais leve que a mistura N₂/O₂ que ele desloca. Use a densidade corrigida para umidade em cálculos precisos de HVAC e psicrometria.
• Dependência da pressão. Em pressões moderadas (aproximadamente 0,5–2 bar), o ar se comporta de forma quase ideal. Em altas pressões (por exemplo, sistemas de ar comprimido acima de 10 bar), aplique correções de compressibilidade.
• Estados de referência padrão. Os dados são comumente reportados a 0 °C / 1 bar ou a 15 °C / 1 atm (padrão ISA). Sempre confirme o estado de referência ao comparar valores entre fontes.
• Ponto crítico. Acima de 132,63 K e 3,786 MPa, o ar não pode ser liquefeito apenas por pressão; isto é relevante para o projeto de plantas de separação criogênica de ar.
• Tendência da viscosidade. Ao contrário dos líquidos, a viscosidade dos gases aumenta com a temperatura devido à maior transferência de momento molecular. A viscosidade dinâmica sobe de aproximadamente 17 μPa·s a 0 °C para aproximadamente 23 μPa·s a 100 °C.
• Razão de calores específicos. A razão $k = C_p/C_v \approx 1,40$ para ar seco em condições ambientes é amplamente utilizada em cálculos de escoamento isentrópico e compressão.

Fórmulas-chave

Densidade de gás ideal

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

onde $p$ é a pressão absoluta (Pa), $R$ é a constante específica dos gases para ar seco ($287,058\;\text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1}$), e $T$ é a temperatura absoluta (K).

Massa a partir da densidade

$m = V\,\rho$

Força de empuxo (sustentação)

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

Transferência de calor sensível

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

Variáveis

Referências

• Engineering ToolBox — Propriedades do Ar
• CRC Handbook of Chemistry and Physics, tabelas termofísicas padrão
• ISO 2533:1975 — Atmosfera Padrão