Qué hace
Esta calculadora determina la densidad del aire húmedo mediante el método de la constante específica de los gases. En lugar de tratar el aire como un único gas, separa la presión total en la presión parcial del aire seco y la presión parcial del vapor de agua, y luego suma la aportación de cada una a la densidad global. Así se obtiene un resultado más preciso que con la fórmula simple del aire seco, sobre todo en condiciones cálidas y húmedas.
Cómo usarla
Introduce la temperatura del aire en grados Celsius, la presión barométrica local en hectopascales (hPa, equivalentes a milibares) y la humedad relativa en forma de porcentaje. La calculadora te devuelve la densidad del aire en kilogramos por metro cúbico, junto con la temperatura absoluta, la presión parcial del vapor y la presión parcial del aire seco.
La fórmula explicada
La densidad del aire es $$\rho = \frac{P_d}{R_d\,T} + \frac{P_v}{R_v\,T}$$ donde \(R_d = 287{,}058\ \text{J/(kg}\cdot\text{K)}\) es la constante específica del aire seco, \(R_v = 461{,}495\ \text{J/(kg}\cdot\text{K)}\) es la del vapor de agua y \(T\) es la temperatura en kelvin (\(T = t°C + 273{,}15\)). La presión de vapor \(P_v\) se obtiene multiplicando la presión de vapor de saturación \(P_{sat}\) (calculada con la ecuación de Tetens) por la fracción de humedad relativa. La presión del aire seco \(P_d\) es la presión total menos \(P_v\).
Ejemplo resuelto
A 30 °C, 1013,25 hPa y 50 % de humedad: \(T = 303{,}15\ \text{K}\). $$P_{sat} = 6{,}1078 \times 10^{\frac{7{,}5\cdot 30}{267{,}3}} \approx 42{,}43\ \text{hPa}$$ de modo que $$P_v = 0{,}5 \times 42{,}43 \times 100 \approx 2121{,}3\ \text{Pa}$$ $$P_d = 101325 - 2121{,}3 \approx 99203{,}7\ \text{Pa}$$ Entonces $$\rho = \frac{99203{,}7}{287{,}058\cdot 303{,}15} + \frac{2121{,}3}{461{,}495\cdot 303{,}15} \approx 1{,}1409 + 0{,}01516 \approx 1{,}156\ \text{kg/m}^3$$
Preguntas frecuentes
¿Por qué tener en cuenta la humedad? El vapor de agua es menos denso que el aire seco, por lo que el aire húmedo es algo más ligero que el aire seco a igual temperatura y presión.
¿En qué unidades se introduce la presión? En hPa (hectopascales); \(1\ \text{hPa} = 1\ \text{mbar} = 100\ \text{Pa}\). La presión estándar a nivel del mar es de 1013,25 hPa.
¿Qué fórmula de saturación se utiliza? La ecuación de Tetens, una aproximación muy extendida con una precisión de una fracción de punto porcentual en las temperaturas atmosféricas habituales.
