气体状态方程式的推导和应用

1.理想气体状态方程式

既不考虑气体分子占有的体积，也不考虑分子之间的引力，这种气体称为理想气体。表征理想气体状态的三个基本参数压力、温度和比体积（或体积）的关系式，称为理想气体状态方程式。

当气体质量为单位质量时，理想气体状态方程式为

pv=RT （1-6）

式中 p——绝对压力（Pa）；

v——比体积（m³/kg）；

T——热力学温度（K）；

R——气体常数[J/（kg·K）]。

当气体质量为m时，理想气体状态方程式为

pV=mRT （1-7）

式中 V——气体总体积（m³）；

m——气体总质量（kg）。(www.xing528.com)

几种常见气体的气体常数R见表1-1。

表1-1 常见气体的气体常数R

2.气体的临界参数

任何气体在温度低于某一数值时，都可以等温压缩成液体；但当高于该温度时，无论压力增至多大，都不能使气体液化。可以使气体压缩成液体的这个极限温度，称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体的压力，称为临界压力。此时的状态称为临界状态，其比体积和密度分别称为临界比体积和临界密度。

气体的临界温度越低，越难液化。如制冷剂中的甲烷，临界温度较低（-161.49℃），故较难液化；而氟利昂134a的临界温度较高（101.1℃），就容易液化。

3.实际气体状态方程式

实际气体及蒸汽必须考虑气体分子占有的体积和分子之间的引力，对理想气体状态方程需进行修正。

在工程实践中，常用压缩系数Z加以校正，即

pV=ZmR_gT （1-8）

压缩系数Z随温度和压力而变化，它的数值与对比压力p/p_c及对比温度T/T_c有关。其中p与T分别代表工作压力和温度，p_c和T_c分别代表临界压力和温度。