La masse volumique de l’air

bruno

La masse volumique est une grandeur physique propre à chaque matière, qu’elle soit solide, liquide ou gazeuse. Représentée par la lettre grecque Rhô et exprimée en kilogramme par mètre cube [kg/m3], elle se définit par la masse d’un matériau pour une unité de volume.

Sa formule générale est égale à la masse sur le volume.

En ce qui concerne la masse volumique de l’air, elle n’est pas généralisée car elle est variable en fonction de la pression atmosphérique et de la température à une altitude donnée. Il faudra donc intégrer la pression atmosphérique et la température dans la formule de calcul. On ne va pas éplucher en détails les différentes formules et démontrer la relation entre la masse volumique de l’air, la pression atmosphérique et la température car cela relèverait d’un cours de mathématiques et de physique. Il faut juste savoir qu’une formule pour calculer la masse volumique de l’air existe.

En règle générale, cette masse volumique est égale à 1,29 kg/m3 à une altitude de zéro mètre (0 m) du niveau moyen de la mer, à une température de 0° Celsius et elle décroit au fur et à mesure que l’altitude augmente.

\rho= {P . M  \over R . t°}

  • P : La pression atmosphérique à l’altitude donnée [Pa]
  • M : La masse molaire de l’air sec, c’est une valeur constante qui est égale à 28,9644 [kg/kmol]
  • R : La constante des gaz parfaits qui est égale à 8314,32 [J/°K.kmol]
  • t° : La température à l’altitude donnée exprimée en degré Kelvin [°K]

La pression atmosphérique

On peut obtenir la valeur de la pression atmosphérique pour une altitude donnée en faisant des recherches sur internet. On y trouvera plusieurs sites qui nous proposeront des informations, dont ce site qui en est un parfait exemple. Il nous donne la pression atmosphérique d’une altitude à 100 m près, exprimée en hectoPascal [hPa]. Or, notre formule exige une valeur exprimée en Pascal [Pa], il nous faudra donc faire la conversion en multipliant la valeur en hectoPascal [hPa] par 10² .

La masse molaire de l’air sec

La masse molaire est la masse d’une mole d’un corps. En l’occurrence, ici c’est l’air sec.
L’air sec étant constitué de plusieurs gaz différents, sa masse molaire est obtenue en faisant la moyenne pondérée de ses principaux constituants d’où l’obtention de la valeur de 28,9644 kg/kmol. Cette valeur est constante et restera donc invariable pour la formule.

La constante des gaz parfaits

La constante des gaz parfaits résulte du produit du nombre d’Avogadro et de la constante de Boltzman. Ces deux valeurs étant toutes des constantes, il en va de soit qu’il en résulte une valeur qui est aussi invariable. La constante des gaz parfaits est et sera toujours de 8314,32 J/°K.kmol.

La température

Il faut savoir que la température n’est pas une constante mais est variable en fonction de l’altitude. Il faudra donc déterminer la température à une altitude donnée. Il faut savoir que la température normale à une altitude de 0 mètre (niveau de la mer) est de 15°C. Néanmoins, il est tout à fait possible de calculer la température à une altitude donnée en prenant juste en compte le fait que plus l’altitude augmente, plus la température diminue et cette diminution est de l’ordre de 6,4°C environ tous les 1 000 m.