Luftdichte
Die Luftdichte ρ (Dichte von Luft oder Dichte der Luft) gibt an, wie viel Masse an Luft in kg in einem Kubikmeter enthalten ist (kg/m³). Auf Meeresspiegelhöhe ist die Luft mit rund 1,3 kg/m³ durch die darüber lastende Luftmasse stärker zusammengedrückt als in größerer Höhe: die Luft ist also sehr dicht.Sie hat am Boden immer höchste Dichte und höchsten Luftdruck - und außer bei Inversionen auch die höchste Temperatur. In größeren Höhen wird die Luft immer dünner. Wäre die Temperatur in allen Höhen gleich, so würden Luftdruck und Luftdichte auch gemeinsam mit zunehmender Höhe nach dem Gasgesetz abnehmen. Die Temperatur in verschiedenen Höhen variiert jedoch stark.
Die theoretische Abnahme von Druck und Dichte der Luft pro 5000 Meter - wobei sie auf die Hälfte fallen müsste - stimmt nicht genau. Die Abweichungen sind aber gering.
90 % der Atmosphäre liegen unter 20 km Höhe,
75 % der Atmosphäre liegen unter 10 km Höhe,
50 % der Atmosphäre liegen unter 5 km Höhe.
Die Luftdichte ρ ist:
Die individuelle Gaskonstante R für trockene Luft ist:
Atmosphärischer Luftdruck p0 = 101325 Pa = 1013,25 mbar = 1013,25 hPa und R = 287,05 J/kg · K
Bei T0 = 273,15 K (0°C) ist die Luftdichte:
ρ0 = 101325 / 287,05 · 273,15 = 1,293 kg/m³
Bei T25 = 298,15 K (25°C) (Normalbedingungen) ist die Luftdichte:
ρ20 = 101325 / 287,05 · 298,15 = 1,184 kg/m³
Wie man erkennt, sind diese Größen stark temperaturabhängig.
p = Schalldruck in N/m² = Pa = Pascal
v = Schallschnelle in m/s
J = Schallintensität in W/m²
F = Kraft in Newton = N
ρ = rho = Luftdichte in kg/m³
c = Schallgeschwindigkeit in m/s
Z = Schallkennimpedanz in N·s/m³
Tabelle - Luftdichte, Schallgeschwindigkeit und
Schallkennimpedanz in Abhängigleit von der Temperatur
Wirkung der Temperatur | |||
°C | c in m/s | ρ in kg/m³ | Z in N·s/m³ |
- 10 | 325,4 | 1,341 | 436,5 |
- 5 | 328,5 | 1,316 | 432,4 |
0 | 331,5 | 1,293 | 428,3 |
+ 5 | 334,5 | 1,269 | 424,5 |
+ 10 | 337,5 | 1,247 | 420,7 |
+ 15 | 340,5 | 1,225 | 417,0 |
+ 20 | 343,4 | 1,204 | 413,5 |
+ 25 | 346,3 | 1,184 | 410,0 |
+ 30 | 349,2 | 1,164 | 406,6 |