Luftdichte

Die Luftdichte ρ gibt an wie viel Masse an Luft in kg in einem Kubikmeter enthalten ist (kg/m³). Auf Meeresniveau 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 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 18000 Fuß (5500 m) - wo sie auf die Hälfte fallen müsste - stimmt nicht genau. Die Abweichungen sind aber gering.

90% der Atmosphäre liegen unter 20km Höhe = 65000 Fuß
75% der Atmosphäre liegen unter 10km Höhe = 33000 Fuß
50% der Atmosphäre liegen unter 5,5km Höhe = 18000 Fuß.

Die Luftdichte ρ ist:

$\rho ={\frac {p}{R\cdot T}}$

in kg/m³; Luftdruck = p, Gastkonstante R, Temperatur in Kelvin = K

Die individuelle Gaskonstante R für trockene Luft ist:

$R=287,05{\frac {J}{kg\cdot K}}$

J = Newton * Meter = N m und T in Kelvin = °C + 273,15

Atmosphärischer Luftdruck p₀ = 101325 Pa = 1013,25 mbar = 1013,25 hPa und R = 287,05J/kg · K

Bei T₀ = 273,15 K bei 0°C ist die Luftdichte:
ρ₀ = 101325 / 287,05*273,15 = 1,293 kg/m³

Bei T₂₅ = 298,15 K bei 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 - Schallgeschwindigkeit, Dichte der Luft, Schallkennimpedanz
in Abhängigleit von der Temperatur ==

Wirkung der Temperatur
°C	c	ρ	Z
- 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