簡介
在大氣熱力學和化學中,指不含水汽的空氣。乾潔空氣是大氣的主體,平均約占低層大氣體積的99.97%(水汽平均約0.03%,雜質可忽略),把含有水汽或濕度較大的空氣稱為濕空氣。
成分
乾潔大氣由多種氣體混合組成。
按濃度分
按照各成分在大氣中的濃度,可分為主要成分、微量成分和痕量成分(次要成分)。
1)主要成分:N2、O2、Ar、CO2等,其容積含量占全部乾潔空氣的99.99%以上。
2)微量成分:濃度在1~20ppmv,如CH4等
3)痕量成分:濃度在1ppmv以下,重要的包括O3、H2、氮氧化合物、硫化物及人為污染物服氯化烴類化合物等。
按平均停留時間分
1)準定常成分:平均壽命大於1000年,各成分之間大致保持固定比例。這些氣體主要有N2,O2,Ar,Ne,Kr,Xe及He等。
2)可變成分:平均壽命為幾年到幾十年,它們在大氣中所占的比例隨時間、地點而變,如CO2,CH4,H2,O3,N2O等。
CO2,CH4等是重要的溫室氣體,工業革命以來在大氣中的含量有了明顯增加。
3)平均壽命短於一年的、變化很快的氣體:如一些碳、硫、氮的化合物,含量雖極少,但由於人類活動的影響或特殊的自然條件,在某些局部地區濃度可能很大,造成危害。
密度計算
乾空氣的所有參數與含濕量無關。因為乾空氣的所有參數都僅與其壓力和溫度有關,也即當溫度、壓力確定後,其參數是穩定的。而空氣中的水蒸氣含量卻是變化的(即便是壓力和溫度確定了,也不能確定其含量)。所以,為計算方便,所有濕空氣的參數都是按照1Kg乾空氣計算出來的。結合樓主的命題,乾空氣的密度=乾空氣品質/乾空氣體積。應該注意的是,這裡的體積已經採用了分體積定律(亞美格分體積定律),Amagat),那么,乾空氣就必須採用總壓了。這一點,也可以根據對濕空氣比體積的計算公式推導出來。推導如下:(角標v代表水蒸氣,a代表乾空氣,而參數v則代表比體積,V表示體積)
濕空氣比體積計算式v=(1+d)RgT/P m^3/kg乾空氣
即v=(1+d)(∑wiRgi)T/P=(1+d)[Rga/(1+d)+d×Rgv/(1+d)]T/P=RgaT/P+d×RgvT/P=Va+Vv=1kg乾空氣體積+1kg乾空氣吸收蒸汽的體積 (m^3/kg乾空氣)