meccanica dei fluidi - gas
Supporto teorico
Caratteristiche dell'aria atmosferica

L'atmosfera terreste è una miscela di vari gas (azoto, ossigeno, argon, anidride carbonica, vapor d'acqua, idrogeno, metano e tracce di gas rari) in diverse concentrazioni i cui costituenti assumono diversa importanza a seconda del tipo di trasformazione o processo cui viene sottoposta. Ad esempio, i processi metallurgici richiedono l'impiego di argon (un gas nobile e quindi inerte) nell'operazione di affinazione dell'acciaio mediante convertitori e tale gas viene ottenuto sottoponendo l'aria a raffreddamento e separazione criogenica. Inoltre l'aria atmosferica subisce analogo trattamento per poter ricavare da essa l'ossigeno e l'azoto usati nelle applicazioni in cui siano richiesti questi elementi allo stato puro. Non si può poi dimenticare che in tutte le reazioni chimiche di combustione che avvengono per esempio nei motori a combustione interna, nei turbomotori, nei gruppi elettrogeni con turbine a gas, si sfrutta l'ossigeno atmosferico come comburente.

Nelle pratiche applicazioni sia coinvolgenti l'ossigeno atmosferico come comburente che nella gasdinamica l'aria viene trattata come un gas ideale (caratterizzato cioè dall'equazione di stato pv = RT), anzi come una miscela ideale di gas ideali con massa molecolare equivalente M = 28,96 kg/kmol e costante particolare R = 287 J/(kg K). Questa semplificazione (il gas ideale infatti non esiste in natura) è giustificata dal fatto che si commettono errori inferiori all'1% se si opera a temperatura ambiente in un campo di pressioni fino a 25 atmosfere o, a pressione atmosferica, per temperature superiori a 95 ºC.

Ma l'aria presenta anche un'altra caratteristica. In effetti di tutti i componenti in essa presenti, l'unico che può cambiare fase al mutare delle condizioni termofisiche della miscela, quali per prima la temperatura, è il vapor d'acqua. Il composto acqua può infatti essere presente allo stato gassoso (come vapore, invisibile), allo stato liquido (nebbia, nuvole e gocce di pioggia) e allo stato solido (come cristalli di ghiaccio, grandine e fiocchi di neve). Pertanto è importante sapere se in qualche particolare trasformazione subita dall'aria si ha separazione di fase. Queste problematiche sono oggetto di studio della psicrometria, in cui si fa uso di specifiche grandezze psicromentriche opportunamente definite.