Aer

Aerul este amestecul de gaze alcătuind straturile inferioare ale atmosferei Pământului.

Compoziția aerului

După volum, aerul (atmosfera Pământului) conține^[1]^[2]:

Componentele principale

78,084% Azot (N₂)
20,947% Oxigen (O₂)
0,934% Argon (Ar)
0,03% Dioxid de carbon (CO₂)

Urme de:

Neon (Ne)
Heliu (He)
Kripton (Kr)
Dioxid de sulf (SO₂)
Metan (CH₄)
Hidrogen (H₂)

Cantitatea de vapori de apă din aer variază considerabil depinzând de vreme, climă și altitudine.

Proprietăți fizice

Masa molară a aerului este de 28,9586±0,0002 g/mol.^[3]

Aerul la temperaturi destul ridicate față de temperatura sa de fierbere (−194,25 °C, v. mai jos) se comportă practic ca un gaz ideal, ca urmare densitatea sa, ρ, se poate calcula din ecuația termodinamică de stare a gazului ideal:^[4]

pV={\frac {nR_{a}}{T}}

care pentru n = 1 mol poate fi adusă la forma:

\rho ={\frac {1}{V}}={\frac {p}{R_{a}T}}

unde

p este presiunea, în Pa,

R_{a}={\frac {R}{M}}={\frac {8314,47}{28,9586}}=287,116

J/kg este constanta Regnault pentru aer.^[5]

La presiune normală (p = 101325 Pa) relația de calcul a densității aerului devine:

\rho ={\frac {101325}{287,116\,T}}={\frac {352,906}{T}}.

Tabelul următor conține câteva valori calculate cu această relație.

Temp. [°C]	-100	-50	0	50	100	200	500	1000
Temp. [K]	173	223	273	323	373	473	773	1273
ρ [kg/m³]	2,0382	1,5815	1,2920	1,0921	0,9457	0,7459	0,4565	0,2772

Capacitatea termică masică la presiune constantă, c_p, în intervalul de temperatură 0–100 °C la presiune normală (1 atm = 101325 Pa) este prezentată în funcție de temperatură în tabelul următor.^[6]

Temp. [°C]	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Temp. [K]	273	283	293	303	313	323	333	343	353	363	373
c_p [J/mol K]	29,13	29,13	29,14	29,15	29,17	29,18	29,20	29,22	29,24	29,27	29,29
c_p [kJ/kg K]	1,006	1,006	1,006	1,007	1,007	1,008	1,008	1,009	1,010	1,011	1,011

Coeficientul de dilatare volumică în funcție de temperatura T [K] se poate determina cu relația:^[7]

\beta ={\frac {1}{T}}.

Aer comprimat

Aerul comprimat este aerul din atmosferă menținut sub o presiune mai mare decât cea atmosferică.

Articol principal: Aer comprimat.

Aer lichid

Articol principal: Aer lichid.

Aerul lichid se obține prin răcirea aerului sub temperatura de –140,6 °C (132,6 K) și menținere la o presiune de peste 3,79 MPa (37,9 bar).^[3]

Temperatura de fierbere a aerului lichid este de −194,25 °C (78,903 K).^[3]

Densitatea aerului lichid (la −194,25 °C) este de ≈320 kg/m^{3.^[3]}

Note

^ en Cox, Arthur N., ed. (2000), Allen's Astrophysical Quantities (ed. Fourth), AIP Press, pp. 258–259, ISBN 0-387-98746-0
^ en Haynes, H. M., ed. (2016), CRC Handbook of Chemistry and Physics (ed. 97th), CRC Press, p. 14Format:Hyphen3, ISBN 978-1-4987-5428-6 , which cites Allen's Astrophysical Quantities but includes only ten of its largest constituents.
^ ^a ^b ^c ^d Lemmon ș.a. p. 334
^ Bazil Popa (coord.), Manualul inginerului termotehnician, vol. 1, București: Editura Tehnică, 1986, p. 142
^ en Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). „CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006” (PDF). Rev. Mod. Phys. 80: pp. 633–730. doi:10.1103/RevModPhys.80.633. Mentenanță CS1: Text în plus (link) Legătură directă spre valoare.
^ Lemmon ș.a. p. 367
^ Dickson, 2007, p. 378

Bibliografie

en Lemmon, Eric W.; Jacobsen, Richard T.; Penoncello, Steven G.; Friend, Daniel G. (2000). „Thermodynamic Properties of Air and Mixtures of Nitrogen, Argon, and Oxygen From 60 to 2000 K at Pressures to 2000 MPa” (PDF). Journal of Physical and Chemical Reference Data. 29 (3). Accesat în 24 octombrie 2023. Autorii sunt cercetărori la NIST. Valorile furnizate de această sursă sunt la starea de referință dată de presiunea de 101325 Pa și temperatura de 25 °C (298,15 K), spre deosebire de starea normală ISO, la aceeași presiune, dar la temperatura de 0 °C (273,15 K).
en Dickson, John C. (2007). The Shock Absorber Handbook (ed. Second). John Wiley & Sons, Ltd. ISBN 978-0-470-51020-9. Appendix B: Properties of Air