不同温度和压力下的干空气性质

概述

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大气压（1 atm / 101.325 kPa）下干空气的热力学和传输性质随绝对温度的变化。数据范围从 175 K 到 1900 K，涵盖比热、粘度、导热系数、普朗特数、运动粘度、密度和热扩散率。干空气被视为理想气体混合物（按体积约 78% N₂、21% O₂、1% Ar），比气体常数为 287.058 J/(kg·K)。

原始来源将导热系数描述为材料从周围环境吸收热量的速度度量，并给出了 175 K 至 1900 K 一个大气压下干空气的性质。它还提及相关的粘度参考：空气 — 绝对粘度和运动粘度 — SI 与英制单位以及空气 — 绝对粘度和运动粘度 — 英制单位。

如需包含比热比、导热系数、普朗特数、运动粘度、密度和扩散率的完整表格，原始页面注明：旋转屏幕。下方的还原源表在迁移后的页面中保留了这些列。

关键公式

理想气体密度

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

由压力和绝对温度计算干空气密度，其中 $R_{\text{air}} = 287.058\;\text{J/(kg·K)}$。

焓变

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

在温度区间内的焓变，使用定压比热。

比热比

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

比热比；在低温下接近 1.4，随着内能模式被激活而随温度升高而降低。

萨瑟兰粘度定律

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

空气动力粘度的近似值，参考粘度为温度 $T_0$ 下的 $\mu_0$，萨瑟兰常数 $S \approx 110.4\;\text{K}$。

变量

1 atm 下干空气的性质

性质趋势

空气密度计算器

使用理想气体定律计算任意压力和温度下的密度。

还原的原始源表

以下表格还原自原始来源页面，以保留完整的参考数据。

干空气 — 热力学和物理性质

工程要点

• 压力依赖性。 表中数值假定 1 atm。在高压下，密度随压力线性变化（理想气体），但在中等范围内，粘度和导热系数几乎与压力无关。
• 湿度影响。 在相同温度和压力下，湿空气比干空气密度小，因为水蒸气（M = 18.015 g/mol）比平均空气分子（M ≈ 28.97 g/mol）轻。暖通空调和焓湿计算请使用湿度修正后的性质。
• 比热增加。 在低温下只有平动和转动模式起作用。在约 500 K 以上，振动模式逐渐激活，使 $c_p$ 和 $c_v$ 都升高，并降低比值 $k$。
• 普朗特数平台。 对于空气，Pr 在整个温度范围内保持在 0.68–0.73 的窄区间，使其成为许多对流换热关联式中的方便常数。
• 运动粘度。 来源中带右上标 1 的数值为大气压下的值。由于 $\nu = \mu/\rho$，它随温度升高而显著增大，因为密度下降。
• 高温离解。 在约 2000 K 以上，O₂ 和 N₂ 开始离解，理想气体性质表变得不可靠。燃烧和等离子体应用请使用热化学平衡程序。

参考资料

• 原始来源：Engineering ToolBox — 干空气性质