Vzduch – složení a vlastnosti

Složení, hustota a vlastnosti vzduchu

Stránka soustřeďuje základní údaje o vzduchu: jeho složení, hustotu, viskozitu a další fyzikální vlastnosti. Hodnoty berte jako orientační, protože vlastnosti vzduchu závisí hlavně na teplotě, tlaku a vlhkosti.

Pokud není uvedeno jinak, tabulky se vztahují k suchému vzduchu při tlaku 1,013 25 bar. Skutečný atmosférický vzduch obsahuje proměnlivé množství vodní páry a jeho složení i vlastnosti se mění podle místa, počasí a nadmořské výšky.

Vzduch
Vzduch je směs plynů tvořící atmosféru (plynný obal Země).
Vzduch se účastní chemických proměn v neživé přírodě i v živých organismech. Atmosféra se podílí na přenosu tepla, zmírňuje teplotní rozdíly mezi dnem a nocí a spolu s vodní párou, oblačností, oceány a skleníkovými plyny pomáhá udržovat podmínky vhodné pro život. Vzduch je také důležitou průmyslovou surovinou.

Zdroj: Wikipedia – Vzduch

Složení vzduchu

Složení suchého vzduchu
LátkaObjemová %Hmotnostní %
N2 78,084 % 75,51 %
O2 20,946 % 23,16 %
Ar 0,934 % 1,28 %
CO2 přibližně 0,04 % přibližně 0,06 %
Ne 0,001 818 % 0,001 212 %
He 0,000 524 % 0,000 072 %
CH4 0,000 2 % 0,000 1 %
Kr 0,000 114 % 0,000 3 %
N2O 0,000 05 % 0,000 05 %
H2 0,000 05 % 0,000 001 %
Xe 0,000 008 7 % 0,000 04 %

Fyzikální vlastnosti vzduchu

Fyzikální vlastnosti suchého vzduchu při 0 °C a 1,013 25 bar
VlastnostJednotkaRozměrHodnota
Molová hmotnost M kg·kmol−1 28,96
Molový objem v0 m3·kmol−1 22,40
Plynová konstanta R J·kg−1·K−1 287,10
Hustota ρ0 kg·m−3 1,29
Měrná tepelná kapacita (0 °C) cp kJ·kg−1·K−1 1,01
Měrná tepelná kapacita (0 °C) cv kJ·kg−1·K−1 0,72
Izoentropický exponent κ = cp/cv – 1,40
Teplota tání Tt °C −213,4
Teplota varu Tv °C −194,5

Hustota vzduchu

Hustota suchého vzduchu
Teplota [°C]Hustota [kg·m−3]
−50 1,582 6
−40 1,514 7
−30 1,452 4
−20 1,395 1
−10 1,342 0
0 1,295 9
5 1,269 7
10 1,247 2
15 1,225 6
20 1,204 7
21 1,200 6
22 1,196 5
23 1,192 5
24 1,188 5
25 1,184 5
30 1,164 9
35 1,146 0
40 1,127 7
45 1,110 0
50 1,092 8
55 1,076 2
60 1,060 0
65 1,044 4
70 1,029 2

Graf závislosti hustoty suchého vzduchu na teplotě

Graf: Závislost hustoty suchého vzduchu na teplotě

Viskozita vzduchu

Viskozita vzduchu při 1,013 25 bar
Teplota [°C]Dynamická viskozita [Pa·s]Kinematická viskozita [m2·s−1]
0 1,71·10−5 1,33·10−5
50 1,95·10−5 1,79·10−5
100 2,17·10−5 2,30·10−5
150 2,38·10−5 2,85·10−5
200 2,57·10−5 3,45·10−5
250 2,75·10−5 4,08·10−5
300 2,93·10−5 4,75·10−5
400 3,25·10−5 6,20·10−5
500 3,55·10−5 7,77·10−5

Graf dynamické a kinematické viskozity vzduchu v závislosti na teplotě

Dynamická a kinematická viskozita vzduchu v závislosti na teplotě

Zdroj: efunda – Properties of air

V praxi

Fyzikální vlastnosti vzduchu jsou klíčové v mnoha technických oborech:

Časté otázky

Z čeho se skládá vzduch?
Suchý vzduch tvoří přibližně 78,084 % dusíku (N2), 20,946 % kyslíku (O2), 0,934 % argonu (Ar) a přibližně 0,04 % oxidu uhličitého (CO2). Zbývá méně než 0,003 % ostatních plynů (neon, helium, metan aj.). Skutečný vzduch navíc obsahuje proměnlivé množství vodní páry.
Jaká je hustota vzduchu?
Hustota suchého vzduchu při 20 °C a normálním atmosférickém tlaku je přibližně 1,205 kg·m−3. Při 0 °C je to 1,296 kg·m−3. S rostoucí teplotou hustota klesá; s rostoucí nadmořskou výškou (nižší tlak) také. Přesné hodnoty pro různé teploty najdete v tabulce výše.
Kolik váží vzduch?
Jeden metr krychlový suchého vzduchu při 20 °C váží přibližně 1,205 kg. Pokoj 4 × 5 × 2,5 m (50 m3) obsahuje přibližně 60 kg vzduchu. Molární hmotnost suchého vzduchu je 28,96 kg·kmol−1 (28,96 g·mol−1).
Jaká je měrná tepelná kapacita vzduchu?
Měrná tepelná kapacita suchého vzduchu při konstantním tlaku je cp = 1,01 kJ·kg−1·K−1 (při 0 °C). Při konstantním objemu cv = 0,72 kJ·kg−1·K−1. Poměr κ = cp/cv = 1,40 je izoentropický exponent, důležitý pro výpočty stlačování vzduchu.
Jaká je molární hmotnost vzduchu?
Molární hmotnost suchého vzduchu je přibližně 28,96 kg·kmol−1 (28,96 g·mol−1). Jde o průměrnou hodnotu odvozenou ze složení, zejména z vysokého podílu dusíku (M = 28) a kyslík (M = 32) v suchém vzduchu.
Jaká je viskozita vzduchu?
Dynamická viskozita vzduchu při 0 °C je přibližně 1,71 × 10−5 Pa·s, při 50 °C pak 1,95 × 10−5 Pa·s. Na rozdíl od kapalin viskozita vzduchu s teplotou roste. Podrobnou tabulku najdete v sekci viskozita výše.
Jak závisí hustota vzduchu na teplotě?
S rostoucí teplotou hustota vzduchu klesá – teplý vzduch je lehčí než studený. Přehled: −50 °C → 1,583 kg·m−3, 0 °C → 1,296 kg·m−3, 20 °C → 1,205 kg·m−3, 70 °C → 1,029 kg·m−3. Tento efekt způsobuje přirozené proudění (konvekci) a je základem létání balónů.

Další zdroje a informace