什么是空气密度计算器？
本计算器依据理想气体定律，通过气体的绝对压强和温度来求出其密度（默认按干空气计算）。空气密度在空气动力学、暖通空调（HVAC）选型、发动机调校、无人机与飞行器性能、以及气象学中都至关重要。由于高温、低压的空气密度更小，它会直接影响升力、阻力和燃烧效率。
使用方法
输入以帕斯卡（Pa）为单位的绝对压强（海平面标准值为 101325 Pa）、以摄氏度（°C）为单位的温度，以及专用气体常数。对于干空气，取 \(R = 287.058\ \text{J/kg}\cdot\text{K}\)。计算器会自动将温度换算为开尔文（K），并以千克每立方米（kg/m³）返回密度结果。
公式详解
将理想气体定律变形可得
$$\rho = \dfrac{P}{R \cdot T}$$其中 \(\rho\) 为密度（kg/m³），\(P\) 为绝对压强（Pa），\(R\) 为该气体的专用气体常数（J/kg·K），\(T\) 为绝对温度（K）。请注意，此处的 \(R\) 是专用气体常数（通用气体常数除以摩尔质量），而非通用常数 8.314。温度必须使用开尔文：
$$T = t_{C} + 273.15$$
计算实例
以海平面标准状态为例：\(P = 101325\ \text{Pa}\)，\(t = 15\ \text{°C}\)，则 \(T = 288.15\ \text{K}\)，\(R = 287.058\ \text{J/kg}\cdot\text{K}\)。
$$\rho = \dfrac{101325}{287.058 \times 288.15} = \dfrac{101325}{82716.27} \approx 1.225\ \text{kg/m}^3$$——这正是国际标准大气（ISA）规定的海平面标准空气密度。
常数和参考值
以下常数用于空气密度和理想气体计算。物质的比气体常数等于通用气体常数除以其摩尔质量：\(R_{\text{specific}} = R_u / M\)。
| 物理量 | 符号 | 数值 | 注释 |
|---|---|---|---|
| 比气体常数，干空气 | \(R_{\text{dry}}\) | 287.058 J/(kg·K) | ρ = P/(R·T) 的默认值 |
| 比气体常数，水蒸气 | \(R_{\text{v}}\) | 461.495 J/(kg·K) | 用于湿空气修正 |
| 通用气体常数 | \(R_u\) | 8.314 J/(mol·K) | 8.314462618 J/(mol·K) 精确值 |
| ISA 海平面压力 | \(P_0\) | 101325 Pa | = 1013.25 hPa = 1 atm |
| ISA 海平面温度 | \(T_0\) | 288.15 K | = 15.00 °C |
| ISA 海平面空气密度 | \(\rho_0\) | 1.225 kg/m³ | 干空气在 \(P_0, T_0\) 下 |
| 摄氏度–开尔文偏移 | — | 0 °C = 273.15 K | \(T_K = T_{°C} + 273.15\) |
理想气体定律中温度必须用开尔文表示。要进行转换，需要将摄氏度读数加上 273.15——例如 20 °C 变为 293.15 K（请参见摄氏度到开尔文转换器）。使用干空气常数在湿度条件下会略微高估密度，因为水蒸气的密度小于干空气；对于精确的湿空气工作，应该用 \(R_{\text{v}}\) 单独处理水蒸气分压。
常见问题
为什么空气密度会随海拔升高而下降？随着海拔升高，压强和温度（通常）都会下降，而压强下降的影响占主导地位，因此密度随之减小。
湿度会影响密度吗？会。湿空气的密度略低于干空气，因为水蒸气比它所取代的氮气／氧气更轻。若需要高精度，应改用湿空气的气体常数，或分别计算各组分的分压。
应该输入哪种压强？请输入绝对压强（而非表压）。表压加上大气压即为绝对压强。
