Calculateur de densité de l'air (loi des gaz parfaits)

Entrez le calcul

Pression absolue (Pa)

Température (°C)

Constante spécifique du gaz R (J/kg·K) Air sec = 287,058 J/kg·K

Formule

Show calculation steps (1)

1. Celsius to kelvin

   

   Absolute temperature in kelvin from Celsius.

Résultats

Densité de l'air

1,225

kg/m³

Température absolue	288,15 K

Qu'est-ce que le calculateur de densité de l'air ?

Cet outil détermine la densité d'un gaz (par défaut, l'air sec) à partir de sa pression absolue et de sa température, en s'appuyant sur la loi des gaz parfaits. La densité de l'air joue un rôle clé en aérodynamique, dans le dimensionnement des systèmes de CVC, le réglage moteur, les performances des drones et des aéronefs, ainsi qu'en météorologie. Comme un air chaud et à basse pression est moins dense, il influe directement sur la portance, la traînée et le rendement de la combustion.

Comment l'utiliser

Saisissez la pression absolue en pascals (la valeur standard au niveau de la mer est de 101325 Pa), la température en degrés Celsius et la constante spécifique du gaz. Pour l'air sec, utilisez \(R = 287{,}058\ \text{J/kg}\cdot\text{K}\). L'outil convertit automatiquement votre température en kelvins et affiche la densité en kilogrammes par mètre cube.

La formule expliquée

La loi des gaz parfaits se réécrit sous la forme $$\rho = \dfrac{P}{R \cdot T}$$ où \(\rho\) est la densité (kg/m³), \(P\) la pression absolue (Pa), \(R\) la constante spécifique du gaz (J/kg·K) et \(T\) la température absolue (K). Attention : \(R\) désigne ici la constante spécifique du gaz (la constante universelle divisée par la masse molaire), et non la valeur universelle de 8,314. La température doit impérativement être exprimée en kelvins : $$T = t_{C} + 273{,}15$$

La densité de l'air augmente avec la pression \(P\) et diminue avec la température absolue \(T\).

Exemple concret

Au niveau de la mer, dans des conditions standard : \(P = 101325\ \text{Pa}\), \(t = 15\ \degree\text{C}\), soit \(T = 288{,}15\ \text{K}\), et \(R = 287{,}058\ \text{J/kg}\cdot\text{K}\). On obtient $$\rho = \frac{101325}{287{,}058 \times 288{,}15} = \frac{101325}{82716{,}27} \approx 1{,}225\ \text{kg/m}^3$$ — c'est précisément la densité de l'air au niveau de la mer selon l'atmosphère standard internationale (ISA).

Constantes et valeurs de référence

Les constantes suivantes sont utilisées dans les calculs de densité de l'air et de gaz idéal. La constante spécifique de gaz d'une substance est égale à la constante universelle de gaz divisée par sa masse molaire : \(R_{\text{spécifique}} = R_u / M\).

Grandeur	Symbole	Valeur	Remarques
Constante spécifique de gaz, air sec	\(R_{\text{sec}}\)	287,058 J/(kg·K)	Par défaut pour ρ = P/(R·T)
Constante spécifique de gaz, vapeur d'eau	\(R_{\text{v}}\)	461,495 J/(kg·K)	Utilisée pour les corrections d'air humide
Constante universelle de gaz	\(R_u\)	8,314 J/(mol·K)	8,314462618 J/(mol·K) exacte
Pression au niveau de la mer ISA	\(P_0\)	101325 Pa	= 1013,25 hPa = 1 atm
Température au niveau de la mer ISA	\(T_0\)	288,15 K	= 15,00 °C
Densité de l'air au niveau de la mer ISA	\(\rho_0\)	1,225 kg/m³	Air sec à \(P_0, T_0\)
Décalage Celsius–Kelvin	—	0 °C = 273,15 K	\(T_K = T_{°C} + 273,15\)

La température doit être en kelvin pour la loi des gaz idéaux. Pour convertir, ajoutez 273,15 à une lecture en Celsius — par exemple 20 °C devient 293,15 K (voir le convertisseur Celsius en Kelvin). L'utilisation de la constante d'air sec donne une légère surestimation de la densité en conditions humides, car la vapeur d'eau est moins dense que l'air sec ; pour un travail précis sur l'air humide, la pression partielle de vapeur doit être traitée séparément avec \(R_{\text{v}}\).

FAQ

Pourquoi la densité de l'air diminue-t-elle avec l'altitude ? La pression et (le plus souvent) la température baissent toutes deux avec l'altitude. Comme l'effet de la chute de pression l'emporte, la densité diminue.

L'humidité modifie-t-elle la densité ? Oui. L'air humide est légèrement moins dense que l'air sec, car la vapeur d'eau est plus légère que l'azote et l'oxygène qu'elle remplace. Pour une grande précision, utilisez la constante propre à l'air humide ou décomposez les pressions partielles.

Quelle pression dois-je indiquer ? Utilisez la pression absolue (et non la pression relative, dite « manométrique »). La pression relative additionnée de la pression atmosphérique donne la pression absolue.