Propriedades do ar seco conforme a temperatura e a pressão

Visão Geral

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Propriedades termodinâmicas e de transporte do ar seco à pressão atmosférica (1 atm / 101.325 kPa) em função da temperatura absoluta. Os dados abrangem de 175 K a 1900 K e cobrem calor específico, viscosidade, condutividade térmica, número de Prandtl, viscosidade cinemática, densidade e difusividade térmica. O ar seco é tratado como uma mistura gasosa ideal (aproximadamente 78% N₂, 21% O₂, 1% Ar em volume) com uma constante específica do gás de 287.058 J/(kg·K).

A fonte original descreve a condutividade térmica como uma medida de quão rapidamente um material pode absorver calor de seu entorno, e apresenta as propriedades do ar seco a uma atmosfera de 175 K a 1900 K. Também menciona referências relacionadas à viscosidade: Ar - Viscosidade Absoluta e Cinemática - Unidades SI & Imperiais e Ar - Viscosidade Absoluta e Cinemática - Unidades Imperiais.

Para a tabela completa com razão dos calores específicos, condutividade térmica, número de Prandtl, viscosidade cinemática, densidade e difusividade, a página original observa: gire a tela. A tabela da fonte restaurada abaixo preserva essas colunas na página migrada.

Fórmulas Principais

Densidade do Gás Ideal

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

Densidade do ar seco a partir da pressão e temperatura absoluta, onde $R_{\text{air}} = 287.058\;\text{J/(kg·K)}$.

Variação de Entalpia

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

Variação de entalpia sobre um intervalo de temperatura, usando o calor específico a pressão constante.

Razão dos Calores Específicos

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

Razão dos calores específicos; aproxima-se de 1.4 em baixas temperaturas e diminui com o aumento da temperatura à medida que modos de energia interna são ativados.

Lei de Sutherland para a Viscosidade

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

Viscosidade dinâmica aproximada do ar, com viscosidade de referência $\mu_0$ na temperatura $T_0$ e constante de Sutherland $S \approx 110.4\;\text{K}$.

Variáveis

Propriedades do Ar Seco a 1 atm

Tendências de Propriedades

Calculadora de Densidade do Ar

Use a lei dos gases ideais para calcular a densidade em qualquer pressão e temperatura.

Tabelas de Fonte Original Restauradas

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

Ar Seco - Propriedades Termodinâmicas e Físicas

Notas de Engenharia

• Dependência da pressão. Os valores tabulados assumem 1 atm. A pressões elevadas, a densidade escala linearmente com a pressão (gás ideal), mas a viscosidade e a condutividade térmica são quase independentes da pressão para faixas moderadas.
• Efeitos da umidade. O ar úmido é menos denso que o ar seco à mesma temperatura e pressão porque o vapor d'água (M = 18.015 g/mol) é mais leve que a molécula média de ar (M ≈ 28.97 g/mol). Use propriedades corrigidas para umidade em cálculos de HVAC e psicrométricos.
• Aumento do calor específico. Em baixas temperaturas, apenas os modos translacionais e rotacionais contribuem. Acima de ~500 K, os modos vibracionais ativam progressivamente, aumentando tanto $c_p$ quanto $c_v$ e reduzindo a razão $k$.
• Patamar do número de Prandtl. Para o ar, Pr permanece na faixa estreita 0.68–0.73 por todo o intervalo de temperatura, tornando-o uma constante conveniente em muitas correlações de transferência de calor por convecção.
• Viscosidade cinemática. Valores marcados com sobrescrito 1 na fonte são à pressão atmosférica. Porque $\nu = \mu/\rho$, ela aumenta fortemente com a temperatura à medida que a densidade diminui.
• Dissociação em altas temperaturas. Acima de aproximadamente 2000 K, O₂ e N₂ começam a se dissociar e as tabelas de propriedades do gás ideal tornam-se não confiáveis. Use códigos de equilíbrio termoquímico para aplicações de combustão e plasma.

Referências

• Fonte original: Engineering ToolBox — Propriedades do Ar Seco