Propiedades del aire por temperatura

El aire seco a presión atmosférica estándar se comporta como un gas ideal. A 0 °C y 101.325 kPa, su densidad es 1,292 kg/m³ (0,0807 lb/ft³) y su viscosidad dinámica alcanza 17,22 μPa·s. Las propiedades termofísicas presentadas a continuación son válidas para aire seco a 101.325 kPa (14.696 psi) y temperaturas en el rango de −20 °C a 50 °C, calculadas a partir de correlaciones ampliamente verificadas en la literatura de ingeniería.

Propiedades del aire seco a presión atmosférica estándar (101.325 kPa / 14.696 psi)

Temperatura (°C / °F)	Densidad (kg/m³ / lb/ft³)	Viscosidad dinámica (μPa·s / lb/(ft·s)×10⁷)	Viscosidad cinemática (cSt / ft²/s×10⁵)	Conductividad térmica (W/(m·K) / Btu/(h·ft·°F))	Velocidad del sonido (m/s / ft/s)	Cp (kJ/(kg·K) / Btu/(lb·°F))	Prandtl (-)
−20 °C / −4 °F	1.395 / 0.0871	16.20 / 3.383	11.61 / 12.50	0.0227 / 0.0131	318.9 / 1046.5	1.006 / 0.2403	0.718
−10 °C / 14 °F	1.342 / 0.0838	16.72 / 3.492	12.46 / 13.41	0.0235 / 0.0136	325.2 / 1067.0	1.006 / 0.2403	0.715
0 °C / 32 °F	1.292 / 0.0807	17.22 / 3.596	13.32 / 14.34	0.0244 / 0.0141	331.3 / 1086.9	1.006 / 0.2403	0.711
10 °C / 50 °F	1.247 / 0.0779	17.71 / 3.700	14.20 / 15.28	0.0252 / 0.0145	337.4 / 1107.0	1.006 / 0.2403	0.708
15 °C / 59 °F	1.225 / 0.0765	17.95 / 3.750	14.65 / 15.77	0.0256 / 0.0148	340.3 / 1116.5	1.006 / 0.2403	0.707
20 °C / 68 °F	1.205 / 0.0752	18.20 / 3.802	15.11 / 16.26	0.0260 / 0.0150	343.3 / 1126.2	1.006 / 0.2403	0.706
25 °C / 77 °F	1.184 / 0.0740	18.44 / 3.852	15.57 / 16.76	0.0264 / 0.0152	346.2 / 1135.9	1.006 / 0.2403	0.704
30 °C / 86 °F	1.165 / 0.0727	18.67 / 3.900	16.03 / 17.25	0.0268 / 0.0155	349.2 / 1145.6	1.006 / 0.2403	0.702
40 °C / 104 °F	1.128 / 0.0704	19.14 / 3.998	16.98 / 18.28	0.0275 / 0.0159	354.9 / 1164.4	1.006 / 0.2403	0.699
50 °C / 122 °F	1.093 / 0.0682	19.59 / 4.093	17.93 / 19.30	0.0283 / 0.0164	360.6 / 1183.0	1.006 / 0.2403	0.696

Fórmulas de aplicación

La constante de gas específica del aire seco es 287,058 J/(kg·K) y la relación de calores específicos γ es 1,4. Todas las propiedades de la tabla pueden calcularse a otras temperaturas (dentro del rango de gas ideal) con las siguientes ecuaciones:

Densidad
Se obtiene mediante la ecuación de estado del gas ideal:
ρ = p / (R·T)
donde p es la presión absoluta (Pa), R = 287,058 J/(kg·K) y T la temperatura absoluta (K).

Viscosidad dinámica – Ley de Sutherland
μ = μ₀ · (T/T₀)³⁄² · (T₀ + S) / (T + S)
μ₀ = 17,22 μPa·s a T₀ = 273,15 K, constante de Sutherland S = 110,4 K. Esta correlación tiene un error inferior al 2 % entre −100 °C y 300 °C.

Conductividad térmica
k = k₀ · (T/T₀)³⁄² · (T₀ + Sₖ) / (T + Sₖ)
k₀ = 0,02435 W/(m·K) a T₀ = 273,15 K, Sₖ = 194 K.

Velocidad del sonido
c = √(γ · R · T)
γ = 1,4 (aire diatómico). Alternativamente puede usarse c = √(γ · p / ρ).

Número de Prandtl
Pr = Cp · μ / k
Cp se considera constante (1,006 kJ/(kg·K)) en el intervalo de la tabla; el error máximo por esta simplificación es inferior al 0,5 %.

Viscosidad cinemática
ν = μ / ρ
Los valores en cSt se obtienen directamente de μ (μPa·s) y ρ (kg/m³): ν [cSt] = μ / ρ.

Criterios de selección

El rango de temperatura de aplicación de esta tabla es de −20 °C a 50 °C (−4 °F a 122 °F) a una presión absoluta de 101,325 kPa (14,696 psi). Estos valores representan las propiedades del aire seco (0 % de humedad relativa) y resultan adecuados para la mayoría de los cálculos de ingeniería en ventilación, climatización, aerodinámica subsónica y transferencia de calor donde no se superen los 200 °C ni presiones muy alejadas de la atmosférica. Para condiciones que involucren humedad significativa, altitud elevada o temperaturas extremas, deben aplicarse correcciones por presión parcial de vapor y gases reales, o bien consultar software especializado con bases de datos termofísicos como REFPROP.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la densidad del aire a 20 °C y 1 atm?

La densidad del aire seco a 20 °C y 101.325 kPa es 1,205 kg/m³ (0,0752 lb/ft³). Este valor se reduce aproximadamente un 0,4 % si la humedad relativa alcanza el 50 % a esa temperatura.

¿Cómo varía la viscosidad dinámica del aire con la temperatura?

A 0 °C la viscosidad dinámica es 17,22 μPa·s, y aumenta con la temperatura siguiendo la ley de Sutherland. A 50 °C alcanza 19,59 μPa·s y a 100 °C sería aproximadamente 21,8 μPa·s.

¿Qué velocidad del sonido tiene el aire a 15 °C?

La velocidad del sonido en aire seco a 15 °C es 340,3 m/s (1116,5 ft/s). Este valor es el adoptado por la Atmósfera Estándar Internacional (ISA) y se incrementa en aproximadamente 0,6 m/s por cada grado Celsius.

¿Cuál es el número de Prandtl del aire a 25 °C?

El número de Prandtl del aire seco a 25 °C y 1 atm es 0,704. Este valor adimensional se mantiene cercano a 0,71 en un amplio intervalo de temperaturas ambiente, lo que indica que la difusividad de momento y la difusividad térmica son similares.

¿Cuál es la conductividad térmica del aire a 0 °C?

La conductividad térmica del aire seco a 0 °C y 1 atm es 0,0244 W/(m·K) (0,0141 Btu/(h·ft·°F)). Este valor prácticamente se triplica cuando el aire alcanza los 1000 °C, aunque suele seguir siendo bajo comparado con sólidos y líquidos.

¿Cuál es la viscosidad cinemática del aire a 20 °C?

La viscosidad cinemática del aire a 20 °C y 101.325 kPa es 15,11 cSt (1,626×10⁻⁴ ft²/s). Este valor duplica aproximadamente la viscosidad cinemática del agua a la misma temperatura (~1 cSt), lo que es relevante en análisis de similitud dinámica.

Fuentes consultadas

• engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/air-properties-d_156.html
• thermopedia.com: https://www.thermopedia.com/content/553/