理论教育 理想气体状态方程及其应用

理想气体状态方程及其应用

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:上式称为理想气体状态方程。气体的密度、压力和温度等的变化决定了气体不同状态和不同的变化过程。在状态变化过程中,若给以限制条件,理想气体状态方程可有下述几种形式。此时,气体的状态方程为p1V1k-p2V2k=常数式中k为绝热指数,对空气来说k=1.4。

理想气体状态方程及其应用

无粘性的气体为理想气体,理想气体的状态参数满足下列关系,

pV/T=常数

p/ρ=RT

式中 p——绝对压力(Pa);

T——热力学温度(K);

R——气体常数[(N·m)/(kg·K)];

V——气体容积(m3);

ρ——气体密度(kg/m3)。

干空气R=287.1[(N·m)/(kg·K)],水蒸气R=462.05[(N·m)/(kg·K)]。

上式称为理想气体状态方程。实践证明:压力在1MPa以下、温度在-20~+50℃范围以内的有粘性空气时,该方程仍然适用。气体的密度、压力和温度等的变化决定了气体不同状态和不同的变化过程。在状态变化过程中,若给以限制条件,理想气体状态方程可有下述几种形式。

1.等温变化过程

一定质量的气体,若在其状态变化中,保持温度不变,则这一过程为等温变化过程。

p1V1=p2V2=常数

在等温过程中,加入系统的热量全部变成气体所做的功。在气动系统中有不少工作过程,如气缸工作过程、管道输气等均可视为等温过程。在这种过程中,若气体状态变化时,其压力与体积成反比。(www.daowen.com)

2.等容变化过程

一定质量的气体,若在其状态变化中,保持体积不变,则这一过程为等容变化过程。

p1/T1=p2/T2=常数

在等容过程中,气体不对外做功,气体温度升高时压力增加,系统内能增加。如密闭气罐中的气体,在加热或冷却时,即为等容过程。

3.等压变化过程

一定质量的气体,若在其状态变化中,保持压力不变,则这一过程为等压变化过程。

V1/T1=V2/T2=常数

在等压过程中,气体的容积与热力学温度成正比。

4.绝热变化过程

气体在状态变化过程中与外界无热量交换,则这一过程为绝热变化过程。此时,气体的状态方程为

p1V1k-p2V2k=常数

式中k绝热指数,对空气来说k=1.4。在绝热变化过程中,系统靠消耗自身内能对外作功。如空气压缩机压缩空气高速气流流过阀口等都可视为绝热变化过程。

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