空气密度的计算公式为:
\[ \rho = \left( \frac{m}{RT} \right) \times P_0 \times \exp \left( -\frac{mz}{RT} \right) \]
其中:
\( m \) 是空气的摩尔质量,
\( T \) 是温度,
\( P_0 \) 是地面处温度 \( T \) 下的压强,
\( z \) 是距离地表的高度,
\( R \) 是理想气体常数。
在实际应用中,如果需要考虑海拔等因素的影响,可以使用以下简化公式:
\[ \rho = 1.293 \times \left( \frac{P}{P_0} \right) \times \left( \frac{273.15}{T + 273.15} \right) \]
其中:
\( P \) 是实际的大气压强,
\( P_0 \) 是标准大气压(1 atm 或 101.325 kPa),
\( T \) 是实际温度(摄氏度)。
这个公式在标准条件下(0℃, 1 atm)空气密度约为1.29 kg/m³。
建议在需要精确计算空气密度时,使用第一个公式并代入具体的物理量。在一般应用中,第二个公式提供了一个快速估算的方法。