Wie schon von bones und overboost erwähnt, führt eine Abnahme der Temperatur zu einer Erhöhung der Luftdichte. Konkret heißt das, dass bei einer Temperatur von 0 ° C die Luftdichte um immerhin ca. 10 % höher ist als bei einer Temperatur von 25 ° C. Die Luftdichte (Q) bestimmt wiederum zusammen mit der Stirnfläche eines Fahrzeugs (A), dem Cw-Wert und dem Quadrat der Geschwindigkeit (V zum Quadrat) den Luftwiderstand (FL). Die entsprechende Formel lautet FL = A x Cw x 0,5 x Q x V zum Quadrat. Eine Erhöhung der Luftdichte muss also auch zu einer Erhöhung des Luftwiderstandes führen und damit die erreichbare Höchst-geschwindigkeit reduzieren. Gerade bei höheren Geschwindigkeiten spielt ja der Luftwiderstand die entscheidende Rolle, da er sich, auch das wurde schon gesagt, bei einer Verdoppelung der Geschwindigkeit vervierfacht (s. Formel).
Verstärkt wird dieser Effekt noch durch einen erhöhten Feuchtigkeitsgehalt der Luft, der die Luftdichte ebenfalls erhöht. Und gerade im Winter haben wir ja oft diese Kombination aus niedriger Lufttemperatur und hoher Luftfeuchtigkeit.
Der positive Effekt einer höheren Luftdichte besteht darin, dass mehr Moleküle, insbesondere auch Sauerstoffmoleküle, in einer bestimmten Luftmenge vorhanden sind und damit auch eine größere Kraftstoffmenge verbrannt werden kann, was wiederum die Motorleistung erhöht. Dieser Effekt kommt allerdings vor allem im unteren und mittleren Geschwindigkeitsbereich zum Tragen, da hier weniger der Luftwiderstand, sondern mehr die Motorleistung und der Rollwiderstand entscheidend sind. Darin besteht ja auch das Prinzip der Leistungssteigerung durch Ladeluftkühler, die die Temperatur der Luft, die dem Verbrennungsraum zugeführt wird, senken und damit über eine Zunahme der Luftdichte den Sauerstoffgehalt dieser Luft erhöhen.
