Wovon die Dichte der Luft abhängt
Ein Kubikmeter Luft wiegt auf Meereshöhe bei 15 °C rund 1,225 Kilogramm. Dieser Wert der internationalen Normatmosphäre ist aber nur ein Bezugspunkt. Die tatsächliche Dichte hängt von drei Größen ab: Warme Luft dehnt sich aus und wird leichter, höherer Druck presst mehr Moleküle in dasselbe Volumen, und Wasserdampf verdrängt schwerere Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle.
Der Rechner behandelt feuchte Luft als Gemisch aus trockener Luft und Wasserdampf. Den Sättigungsdampfdruck bei der eingegebenen Temperatur liefert die Magnus-Formel, mit der relativen Feuchte ergibt sich der tatsächliche Dampfdruck. Für beide Anteile wird dann das ideale Gasgesetz mit der jeweiligen spezifischen Gaskonstante angewendet.
Dass feuchte Luft leichter ist als trockene, überrascht viele. Ein Wassermolekül hat aber nur eine molare Masse von 18 g/mol, die trockene Luft im Mittel knapp 29 g/mol. Der Effekt ist klein, bei warmer, schwüler Luft erreicht er jedoch ein bis zwei Prozent.
ρ = (p − p_v) ÷ (287,058 · T) + p_v ÷ (461,495 · T); p_v = φ · 6,112 · e^(17,62 · t ÷ (243,12 + t)) hPa
Wofür die Luftdichte gebraucht wird
In der Luftfahrt bestimmt die Luftdichte Auftrieb und Triebwerksleistung. An heißen Tagen auf hoch gelegenen Flugplätzen ist die Luft so dünn, dass Startstrecken deutlich länger werden. Bei 30 °C und 80 Prozent Feuchte sinkt die Dichte auf Meereshöhe auf 1,1497 kg/m³, an einem kalten Wintertag mit −10 °C steigt sie auf 1,3402 kg/m³.
Auch Windkraftanlagen hängen von der Luftdichte ab, denn die Leistung des Windes ist ihr direkt proportional. Im Winter liefert dieselbe Windgeschwindigkeit wegen der dichteren Luft rund zehn Prozent mehr Leistung als im Hochsommer. Der Windkraft-Rechner übernimmt die Dichte deshalb als Eingabewert.
Weitere Anwendungen sind die Ballistik, der Radsport und Motorsport, wo der Luftwiderstand proportional zur Dichte ist, sowie die Lüftungstechnik, in der Volumenströme in Massenströme umgerechnet werden. Präzisionswaagen korrigieren den Auftrieb in Luft ebenfalls mit der aktuellen Dichte.
Achten Sie beim Druck auf den richtigen Wert. Wetterdienste melden meist den auf Meereshöhe reduzierten Luftdruck. Für die Dichte zählt aber der tatsächliche Druck am Ort, der in 500 m Höhe schon rund 60 hPa niedriger ist. Den Druck für eine bestimmte Höhe berechnet der Höhe-Luftdruck-Rechner, die absolute Feuchte der Luft der Rechner für absolute Luftfeuchte.
Tipps und typische Fehler
Luft richtig messen.
- Stationsdruck: Nicht reduziert.
- Feuchte: Macht Luft leichter.
- Kälte: Macht Luft dichter.
- Norm: 1,225 kg/m³.
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Häufige Fragen
Wie schwer ist ein Kubikmeter Luft?
Auf Meereshöhe bei 15 °C und trockener Luft etwa 1,225 kg.
Ist feuchte Luft schwerer als trockene?
Nein, sie ist etwas leichter, weil Wassermoleküle leichter sind als Stickstoff und Sauerstoff.
Welchen Luftdruck muss ich eingeben?
Den tatsächlichen Druck am Ort, nicht den auf Meereshöhe umgerechneten Wetterwert.
Wie stark ändert sich die Luftdichte mit der Höhe?
In den unteren Kilometern um etwa ein Zehntel je 1.000 m.
Wie wirkt sich die Dichte auf das Radfahren aus?
Der Luftwiderstand ist proportional zur Dichte, warme dünne Luft hilft etwas.
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