Havanın Özkütlesi

Havanın özkütlesi ya da diğer adı ile havanın yoğunluğu, yunanca ρ (ro) harfi ile gösterilir. Havanın özkütlesi, meteoroloji ve havacılık başta olmak üzere birçok alanda çeşitli bilimsel hesaplamalar için kullanılır.

Uluslararası Standart Atmosfer (ISA) şartlarına göre ( deniz seviyesinde, +15 derece sıcaklıkta ve 1013,25 mb atmosfer basıncında) havanın özkütlesi 1,225 kg / m3 olarak belirlenmiştir.

Deniz seviyesinden yükseğe çıkıldıkça hem atmosfer basıncı hem de havanın özkütlesi azalır. Örnek olarak, deniz seviyesinden 40000 ft. yani 12 km yüksekte bir metreküp havada bulunan molekül miktarı, deniz seviyesinde bulunan molekül miktarının yaklaşık yarısı kadar olacaktır.

Özkütle Nedir?

Özkütle ya da yoğunluk, fizik ve kimya gibi alanlarda, belirli bir sıcaklık ve basınç altında birim hacimde bulunan madde miktarı olarak tanımlanır. ρ (ro) harfi ile sembolize edilen özkütle, maddeye has karakteristik bir özellik olmasına rağmen sadece yoğunluğu yani özkütlesi bilinen bir maddenin hangi madde olduğu tam olarak anlaşılamayabilir. Bir maddenin net bir şekilde tanımlanabilmesi için birden fazla ayırt edici özelliğinin incelenmesi gerekir. Sabit bir sıcaklık ve basınç altında, kütlesi artan bir maddenin hacmi de artış gösterecektir. Bu nedenle kütle ve hacim doğru orantılı olduğu için özkütlede değişim gözlenmez. 

Yoğunluk kendi içerisinde iki grupta incelenir. Bunlardan ilki mutlak yoğunluktur. Pratikte mutlak kelimesi pek yaygın kullanılmaz sadece yoğunluk olarak isimlendirilir. İkincisi ise bağıl ya da nispi yoğunluktur. Birimi g / cm3 ve m kütle, v hacim olmak üzere ρ = m / V formülü ile hesaplanır. Burada;

m: Cismin toplam kütlesi (kg)

V: Cismin toplam hacmidir (m3) dir.

Uluslararası Birim Sistemi’ne göre özkütle birimi ( kg / m3 ) olarak kabul edilir. Bunun yanı sıra, ( g / cm3 ) ya da ( kg / L ) birimleri de sıklıkla kullanılır.

Özkütle hesaplama yolu ile bulunabildiği gibi, piknometre ya da bomemetre gibi cihazlar yardımı ile de belirlenebilir. Bir maddenin özkütlesi sıcaklığa bağlı olarak değişim gösterir. Sıcaklık artışı olan durumlarda genellikle özkütle azalır. Ancak sıcaklık değeri arttıkça hacmi azalan ve özkütlesinde artış görülen maddeler de vardır. 

Sıcaklığın Özkütle Üzerindeki Etkisi

Diğer tüm faktörler eşit olduğunda daha sıcak hava daha soğuk olan havadan daha az yoğundur. Bu nedenle ısınan hava yükselmektedir. Bu sonuç ideal gaz yasası yaklaşımı ile gözlemlenir.

Sıcaklığın Havanın Özelliklerine Etkisi

Kuru Hava Özkütlesi

Kuru havanın özkütlesi, sıcaklık ve basıncın bir fonksiyonu olarak ifade edilen ideal gaz yasası yaklaşımı kullanılarak ifade edilebilir. ρ = p / Rspecific T  formülü ile hesaplanır. 

Sembollerin anlamı;

ρ: Hava yoğunluğu ( kg / m3 )

p: Mutlak basınç ( Pa )

T: Mutlak Sıcaklık ( K ) tır.

Rspecific: Kuru hava için spesifik gaz sabitidir ( J / ( kg . K ))

Rspecific: R / Md  genel bir gaz sabiti olarak kullanılmıştır ve kuru hava mol kütlesidir.