Сжимаемость и температурное расширение газов

В отличие от капельных жидкостей газы характеризуются значительной сжимаемостью и коэффициентом температурного расширения.

Зависимость плотности газа от давления и температуры устанавливается уравнением состояния идеального газа.

Запишем уравнение Клапейрона:

r = или = R × T или pV_уд = R × T, (1.9)

где р и Т - абсолютные давление и температура соответственно;

V_уд – удельный объём;

R - удельная газовая постоянная, различная для разных газов, но не зависящая от температуры и давления. Например, для воздуха R_возд = 287 Дж/(кг К).

Реальные газы в условиях, далёких от сжижения, незначительно отличаются от поведения идеальных газов и для них в довольно широких пределах можно пользоваться уравнениями состояния идеальных газов.

В технических расчётах плотность газов приводят к нормальным физическим условиям (НФУ) Т₀ =273 К (0 °С) и р₀ =101325 Па (760 мм рт. ст.) или стандартным условиям Т =293 К (20 °С) и р =101325 Па.

Плотность газов при рабочих или рабочих условиях (или данных физических условиях ДФУ) определяется по формуле:

r = r₀ × × , (1.10)

где r₀ – плотность газа при нормальных (стандартных) условиях;

р₀ и Т₀ – абсолютные давление и температура при нормальных (стандартных условиях);

р и Т – абсолютные давление и температура при ДФУ .

Выводы, полученные для капельных жидкостей, могут применяться к газу в тех случаях, когда в пределах рассматриваемого явления изменения давления и температуры незначительны.

При движении газов с большими скоростями могут возникнуть изменения давления, а, следовательно, и плотности. Практически при скоростях движения газа до 70..100 м/с газ можно принимать как несжимаемую жидкость (r = const). При больших скоростях движения, а также при большой разности давлений влияние сжимаемости следует учитывать, т.е. полагать, что плотность не постоянна (r ¹ const) и газ рассматривать как сжимаемую жидкость.