Luftdichte
Nach der Windgeschwindigkeit ist die Luftdichte ein weiterer Faktor, der beim Traction-Kiting die Größe des Drachen beeinflusst. Trotz identischer Windgeschwindigkeit ist die Luftdichte oftmals unterschiedlich und kann eine andere Kitegröße erfordern.
So benötigst Du an einem Spot wie Römö im Sommer, bei 25°C, vergleichsweise mehr Segelfläche als im Winter, bei 0°C. Noch deutlicher wird der Einfluss der Luftdichte im Vergleich von Kitespots an der Küste und im Gebirge. In 2.500 Meter Höhe kannst Du, bei gleicher Windgeschwindigkeit, problemlos größere Kites fliegen als an der Küste.
Wie die Beispiele schon vermuten lassen, ist die Luftdichte wiederum von Temperatur und Luftdruck abhängig.
Steigt die Temperatur dehnt sich das Volumen der Luft, bei gleicher Masse, aus. Als Folge sinkt die Luftdichte und Du benötigst wie im ersten Beispiel mehr Segelfläche. Bei sinkenden Temperaturen verdichtet sich wiederum das Volumen der Luft und die Dichte nimmt zu. Pro Grad Celsius ändert sich die Luftdichte vereinfacht um ca. 0,4%. Beim Beispiel Römö wäre somit die Luftdichte im Sommer rund 10% geringer als im Winter.
Schwankender Luftdruck hat einen gegenteiligen Effekt auf die Luftdichte. Bei steigendem Luftdruck verdichtet sich das Luftvolumen und die Luftdichte steigt. Fällt jedoch der Luftdruck dehnt sich das Volumen aus und die Luftdichte sinkt entsprechend. Ändert sich, bei gleicher Temperatur, der Luftdruck um 1 Hektopascal (hPa) verändert sich die Luftdichte entsprechend um ca. 0,1%.
Die normalen täglichen Schwankungen der Luftdichte haben in der Regel nur eine geringe Auswirkung. Interessanter wird es jedoch beim zweiten Beispiel, dem Vergleich von Spots an der Küste und im Gebirge.
Da sich die Luft kompressibel verhält, also höhere Luftschichten mit ihrem Gewicht darunter liegende Schichten zusammendrücken, sinkt der Luftdruck mit zunehmender Höhe. Die Luft wird "leichter" da mit steigender Höhe auch weniger Luft mit Ihrem Gewicht auf die entsprechende Höhe lastet (Vergl. Barometrische Höhenformel). Vereinfacht gesagt nimmt, auf Basis der Standartatmosphäre (1013,25 hPa bei 288,15 K auf Meereshöhe) der Luftdruck um 0,12 hPa je Höhenmeter ab. Bei einem Spot in 2.500 Meter Höhe ist der Luftdruck somit 300 hPa geringer als auf Meereshöhe. Dies entspricht, bei gleicher Temperatur, einer um rund 30% geringeren Luftdichte.
Berechnungen und Formeln
Basiswerte:
Luftdruck auf Meereshöhe = 101025 Pascal (Pa) = 1013,25 hPa
Luftdichte auf Meereshöhe = 1,2923 kg/m³ bei 0°C
Luftdichte auf Meereshöhe = 1,225 kg/m³ bei 15°C
Gaskonstante für trockene Luft = 287,05 J/kg.K
Temperatur in Kelvin = 273,15 Kelvin (0°C) + °C
Berechnung der Luftdichte bei bei 0°C und 25°C auf NN.*
p : (R x T) = ?
Luftdruck : (Gaskonstante x Temperatur in Kelvin) = Luftdichte
101325 Pa : (287,05 x (273,15 + 0°C)) = 1,2923 kg/m³
101325 Pa : (287,05 x (273,15 + 25°C)) = 1,1839 kg/m³
1,1839 : 1,2923 = 0,9161; entspricht ca. 10% Differenz.
Alternativ:
Refernzdichte x (Kelvin : (Kelvin + °C)) = Dichte 2
1,2923 kg/m³ x (273,15 K : (273,15 K + 0°C)) = 1,2923 kg/m³
1,2923 kg/m³ x (273,15 K : (273,15 K + 25°C)) = 1,184 kg/m³
Berechnung der Luftdichte bei 0°C auf NN und bei +1 hPa:
Luftdruck : (Gaskonstante x Temperatur in Kelvin) = Luftdichte
101325 Pa : (287,05 x (273,15 + 0°C)) = 1,2923 kg/m³
101425 Pa : (287,05 x (273,15 + 0°C)) = 1,2935 kg/m³
1,2935 : 1,2923 = 1,0009; entspricht ca. 0,1% Differenz.
* Anmerkung:
Die Luftfeuchtigkeit wurde bei den Berechnungen unberücksichtigt.
Feuchte Luft hat bei gleichem Druck und gleicher Temperatur eine etwas geringere Dichte als trockene.
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