理想气体状态方程解析与应用

1.气体的主要状态参数

用以表示气体状态物理特性的各物理量称为气体状态参数。其中最主要的状态参数是压力、温度和比容（或密度）。

（1）压力 气体的压力是由于大量分子对容器内壁撞击的总效果。它以单位面积A上所受的力F来度量，故亦称压强，用p表示，其单位为Pa。现有的通风机工程中还有使用非法定计量单位：mmH₂O或kgf/m²作为压力单位（在工程实用中4°C的条件常忽略，即令1mmH₂O=1kgf/m²）。此外尚有mmHg、bar、mbar，物理大气压atm和工程大气压at等，其单位换算见表2-1。

表2-1 压力单位换算

压力可用压力计测量，但压力计上所读出的压力数值为测量处气体的压力与外界大气压的差值，称为表压，用Δp表示。测量处气体的实际压力为绝对大气压，用p表示。且

p=p_a+Δp （2-6）

如测量处的气体压力低于大气压力，则大气压力与绝对压力之差值称为真空度，以Δp_zk表示，故

Δp_zk=p_a-p （2-7）

或 p=p_a-Δp_zk （2-8）

（2）温度 温度是表征物体冷热程度的物理量。在工程应用中大多采用国际百分温标，即t（°C）。这种温标以标准大气压下（760mmHg）冰的溶解温度为0°C，水的沸点温度为100°C，称之为摄氏温标。

在气体热力学中则采用热力学温标，T（K）。热力学温标与百分温标的每一量度是相等的，只是热力学温标的零度在百分温标零度下273°C（精确值为273.16），故两种温标的关系式为(www.xing528.com)

T=273+t （2-9）

（3）比容和密度 单位质量气体所占有的容积称为比容，以V（m³/kg）表示。单位容积气体所具有的质量称为密度，以ρ（kg/m³）表示。显然，比容V与密度ρ互为倒数。

2.理想气体状态方程

气体的主要状态参数压力p、比容（比体积）v和温度T之间存在着一定的关系式：

f（p，v，T）=0 （2-10）

在理想气体的情况下，上述关系式可表达为

pv=RT （2-11）

或

式中 R为气体常数（kJ/kg/K）。