Физические свойства газов

Термины, определения и параметры

Газом называют агрегатное состояние вещества, в котором все его частицы (атомы, молекулы) слабо взаимодействуют между собой и, двигаясь, заполняют весь предоставляемый ему объем. Основным свойством газа является его способность полностью заполнить сосуд, в котором он находится.

Идеальный газ - газ, для которого энергия взаимодействия между молекулами пренебрежимо мала по сравнению с кинетической энергией их хаотичного (теплового) движения. Уравнение состояния для n молей идеального газа, занимающего объем V при температуре Т и давлении р, имеет вид: pV = n • R • T, где R - газовая постоянная (уравнение Клапейрона - Менделеева).

В настоящем разделе кратко изложены некоторые общие сведения, касающиеся физических свойств газов. Конкретные физические свойства газов находятся здесь. Эти подразделы будут постепенно пополняться новой информацией, которая, возможно, окажется полезной инженерам и конструкторам при проведении расчётов.

Плотность газа

Килограмм на кубический метр [кг/м³] равен плотности однородного газообразного вещества, масса которого при объёме 1 м³ равна 1 кг.

где

dm - масса элемента газа, объёмом dV;

dV - объём элемента газа.

Динамическая вязкость газа

где

F - сила внутреннего трения газа.

ΔS - площадь поверхности слоя газа, на которую рассчитывается сила внутреннего трения.

- величина, обратная градиенту скорости газа.

Паскаль-секунда [Па • с] равна динамической вязкости газа, касательное напряжение в которой при ламинарном течении на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости, равно 1 Па.

Кинематическая вязкость газа

где

μ - динамическая вязкость газа;

ρ - плотность газа;

Квадратный метр на секунду [м²/с] равен кинематической вязкости газа с динамической вязкостью 1 Па с и плотностью 1 кг/м³.

Коэффициент теплопроводности газа

где

t - время;

S - площадь поверхности;

Q - количество теплоты [Дж], перенесённое за время t через поверхность площадью S.

- величина, обратная градиенту температуры газа.

Ватт на метр-Кельвин [Вт/(м • К)] равен коэффициенту теплопроводности газа, в котором при стационарном режиме с поверхностной плотностью теплового потока 1 Вт/м² устанавливается температурный градиент 1 К/м.

Теплоемкость газа

где

dQ - количество теплоты, необходимое для нагревания газа;

dT - разность температуры.

Джоуль на Кельвин [Дж/К] равен теплоемкости газа, температура которого повышается на 1 К при подведении к нему количества теплоты 1 Дж.

Удельная массовая теплоемкость газа при постоянном давлении

Джоуль на килограмм-Кельвин [Дж/(кг • К)] равен удельной теплоемкости газа, имеющего при массе 1 кг теплоемкость 1 Дж/К.

Температуропроводность газа

где

λ - теплопроводность газа;

Cp - удельная массовая теплоемкость газа.

ρ - плотность газа.

Квадратный метр на секунду [м²/с] равен температуропроводности газа с коэффициентом теплопроводности 1 Вт/(м К), удельной теплоемкостью при постоянном давлении 1 [Дж/(кг • К) и плотностью 1 кг/м³.