<!-- canonical: https://jmrplens.github.io/phonometry/es/fluids/humid-air/ -->
Source: https://jmrplens.github.io/phonometry/es/fluids/humid-air/

Una calibración por reciprocidad necesita conocer el aire en el que se hace con
cinco o seis cifras, y por eso la norma que define esa calibración lleva también
el modelo de aire húmedo mejor enunciado de la literatura acústica. El Anexo F es
ese modelo, y esta página es lo que la biblioteca hace con él.

## La llamada útil más corta

```python
from phonometry import fluids

f = fluids.air(
    temperature_c=23.0,
    static_pressure_pa=101325.0,
    relative_humidity_percent=50.0,
)
print(f.density)                    # 1.1860847889882964 kg/m3
print(f.speed_of_sound)             # 345.86651725321 m/s
print(f.characteristic_impedance)   # 410.2270151343906 Pa.s/m
```

Ésas son las condiciones de la primera fila de la Tabla F.1, y los números son
los que imprime el anexo. Cada una de las diez cifras que tabula vuelve dentro
del redondeo de su última posición impresa.

## Las tres condiciones no pesan igual

La biblioteca pide la temperatura y supone las otras dos. No es pereza en una
dirección y rigor en la otra: se sigue de cuánto vale cada una. Barriendo cada
condición por su rango plausible, con las propias ecuaciones del anexo:

| Condición | Barrida entre | Mueve la densidad un |
| :--- | :--- | ---: |
| Presión estática | 80 y 105 kPa | 25 % |
| Temperatura | 15 y 27 °C | 4,5 % |
| Humedad relativa | 0 y 100 % | 1,05 % |

La presión domina, y además es la que la gente cree saber ya. Un emplazamiento
de ensayo a 1000 metros está a unos 90 kPa. Eso es un 11 % por debajo de la
atmósfera estándar que la biblioteca supondría, y deja la densidad un 13 % alta,
que en un nivel de potencia sonora es medio decibelio sin nada en la página que
lo diga.

La humedad es el caso contrario. Es la que menos mueve la densidad, y casi nadie
conoce la suya sin medirla.

Así que las dos se suponen y las dos se anuncian, una sola vez, en el mismo
aviso:

```python

from phonometry import fluids

with warnings.catch_warnings(record=True) as caught:
    warnings.simplefilter("always")
    fluids.air(temperature_c=20.0)

print(caught[0].category.__name__)              # FluidAssumptionWarning
print(str(caught[0].message))
# air() assumed 101325 Pa and 50 % relative humidity. The pressure is the one
# worth measuring: a site 1000 m up sits near 90 kPa, and taking it for one
# standard atmosphere puts the density about 13 % high. The whole span of
# humidity, 0 % to 100 %, is worth about 1 % of the density. Pass the
# conditions to silence this.
```

Un aviso y no dos, porque quien no pasó ninguna de las dos tiene una cosa que
arreglar, no dos.

Pasar las dos es silencioso, que es la propiedad que debe recibir quien midió su
aire. Python muestra el aviso una vez por sitio de llamada, así que explorar en
un intérprete no queda ahogado en él, y cuelga de `PhonometryWarning`, de modo
que una sola regla lo convierte en error para quien prefiera que sus ejecuciones
fallen en vez de avisar:

```python

from phonometry import PhonometryWarning

warnings.filterwarnings("error", category=PhonometryWarning)
```

La temperatura no tiene valor por defecto en absoluto. Es la única condición que
quien llama ha medido de verdad, y no hay ningún valor defendible que inventarle.

La fracción de dióxido de carbono sí se pone por defecto, en silencio, a 0,000 4.
Eso no es una suposición sobre el aire de nadie: el apartado F.2 la nombra como
el valor a usar en condiciones de laboratorio a falta de una medida, así que la
biblioteca está citando el anexo y no rellenando un hueco.

## Qué fija el modelo y qué no se inventa

La Tabla F.1 imprime cinco magnitudes. El apartado F.6 da expresiones para dos
más, y tres se siguen por identidad de las anteriores:

```python
f.density                    # impresa en la Tabla F.1
f.speed_of_sound             # impresa, a frecuencia cero
f.heat_capacity_ratio        # impresa
f.viscosity                  # impresa
f.thermal_diffusivity        # impresa
f.thermal_conductivity       # expresión del apartado F.6
f.specific_heat_capacity     # expresión del apartado F.6
f.characteristic_impedance   # rho c
f.prandtl_number             # eta / (rho alpha_t)
f.kinematic_viscosity        # eta / rho
```

Una magnitud que este modelo no determinó lanza en vez de devolver un número
que nadie imprimió. El error nombra el modelo, lo que sí determina y las dos
salidas:

```python
from phonometry.fluids import Fluid, FluidPropertyUnavailable

medido = Fluid(
    temperature_c=10.0,
    static_pressure_pa=1.1e6,
    composition={"salinity_psu": 35.0},
    model="a density and a sound speed, measured",
    validity="",
    properties={"density": 1027.0, "speed_of_sound": 1491.0},
)
try:
    medido.heat_capacity_ratio
except FluidPropertyUnavailable as exc:
    print(exc)
# 'a density and a sound speed, measured' does not determine
# 'heat_capacity_ratio'; it determines density, speed_of_sound. Supply the
# quantity yourself, or use a model that prints it.
```

Con un solo fluido en la biblioteca eso parece pedantería, y deja de parecerlo
con dos: el agua de mar no tiene relación de calores específicos que dar, y un
`Fluid` que se la inventara estaría entregando un número con la forma de una
medida y nada de su sustancia.

Tres atributos no son magnitudes y nunca lanzan. Son el registro de dónde
salieron los números:

```python
f.properties          # exactamente lo que este modelo determinó
f.model               # 'IEC 61094-2:2009 Annex F (CIPM-2007)'
f.composition         # la humedad y el CO2 con los que se calculó
```

## El dominio impreso, y la diferencia entre un ajuste y un hecho

El Anexo F enuncia, en su propia página, dónde se validaron sus ecuaciones: 15 °C
a 27 °C, 60 kPa a 110 kPa y 10 % a 90 % de humedad relativa. No enuncia ningún
rango para la fracción de dióxido de carbono.

Fuera de esa caja la biblioteca avisa y sigue respondiendo:

```python

from phonometry import fluids

with warnings.catch_warnings(record=True) as caught:
    warnings.simplefilter("always")
    hot = fluids.air(temperature_c=60.0, static_pressure_pa=101325.0,
                     relative_humidity_percent=50.0)

print(caught[0].category.__name__)                    # FluidWarning
print("temperature 60 degC (stated 15 to 27)" in str(caught[0].message))  # True
print(round(hot.speed_of_sound, 2))                   # 371.52
```

La distinción importa y es la regla que sigue toda la biblioteca. El aire a 60 °C
dentro de un conducto existe; un ajuste más allá de su rango validado sigue
siendo aritmética, y rechazarlo sería rechazar una medida real. Lo que sí se
rechaza es un estado que no puede darse, y esa es la lista completa: una
temperatura igual o por debajo del cero absoluto, una presión no positiva, una
humedad relativa fuera del 0 % al 100 %, una fracción molar de dióxido de
carbono fuera de 0 a 1, y un valor no finito en cualquiera de las cuatro. Cada
una lanza `ValueError` nombrando el argumento.

## Cómo se fijan los números

El oráculo es la Tabla F.1: cinco magnitudes en dos conjuntos de condiciones,
diez cifras en total. La tolerancia no se elige. Un valor está enunciado con
media unidad de la última posición hasta la que se imprimió, así que eso es lo
que significa reproducirlo, y el test deriva esa cota de la cadena impresa en
vez de llevar una constante que alguien escogió. Lo que fija la cota es esa
*posición*, no un recuento de cifras significativas: `1,186 084 8` tiene ocho y
`2,115 317 x 10^-5` siete, y la misma regla lee las dos:

<details>
<summary>La tolerancia, derivada de lo impreso</summary>

```python
from decimal import Decimal

def half_of_the_last_printed_figure(printed: str) -> float:
    """Media unidad de la última posición que imprimió el anexo."""
    exponent = int(Decimal(printed).as_tuple().exponent)
    return float(Decimal(5) * Decimal(10) ** (exponent - 1))

half_of_the_last_printed_figure("1.1860848")    # 5e-08
half_of_the_last_printed_figure("2.115317e-5")  # 5e-12
```

Nadie puede aflojarla sin darse cuenta, y una edición futura que cite más cifras
la aprieta sola.

</details>

Tres filas de conformidad registran cuánto de ese margen consume cada conjunto:
un 55 % el primero, un 96 % el segundo y nada la identidad que ata la
conductividad térmica y el calor específico a la difusividad impresa entre las
dos. El 96 % es la densidad del segundo conjunto, y es el redondeo del propio
anexo y no holgura de la biblioteca. Publicarlo como porcentaje significa que si
algún cambio lo empuja fuera, se verá venir.

## Dónde se usa este aire, y dónde no

Pasar un `Fluid` a una función de medida es asunto de los paquetes que lo
consumen, y viene con una regla que conviene enunciar aquí: donde una norma
*fija* el aire de su propio procedimiento, usar un aire mejor es apartarse de la
norma, y la biblioteca lo dice en vez de dejar que una medida deje de reproducir
en silencio el documento que cita.

Por eso las fórmulas de aire simplificadas de ISO 10534-2, ASTM E2611 e
ISO 17497-1 se quedan en sus módulos con sus cláusulas, y por eso el número de
Prandtl 0,71 de Johnson-Champoux-Allard sigue siendo 0,71 aunque el aire en ese
estado tenga 0,728.

Dos estados de ese aire se publican como constantes, porque no tiene sentido
que quien llama los escriba dos veces. `materials.ANNEX_A_AIR` es el estado de
referencia que fija el anexo A.3 de la ISO 9053-2:2020 para una medida de
resistencia al flujo, 23 °C y 50 % de humedad relativa a una atmósfera
estándar, evaluado con el mismo modelo CIPM-2007 que cualquier otro aire.
`simulation.SIMULATION_AIR` es el medio por defecto del solver, y a propósito no
es eso: 343 m/s y 1,2 kg/m³ planos, el par redondo con el que se monta una
malla de diferencias finitas, llevado como `Fluid` para que una simulación diga
en qué aire se hizo en lugar de dejar dos floats sueltos en una llamada.