液体的压缩性和热胀性，建筑设备工程

在温度不变的条件下，随着压强的增加，流体体积缩小;在压强不变的条件下，随着温度的增高，流体体积膨胀。这是所有流体的共同属性，即流体的压缩性和膨胀性。

（一）液体的压缩性和热胀性

1.压缩系数αp

液体的压缩性用压缩系数αp来表示

式中　dρ/ρ——密度的增加率;

-dV/V——压强的减小量。

压缩系数αp的单位为m2/N或Pa-1。流体的压缩系数αp越大，则反映其压缩性也越大。

流体的压缩性在工程上常用弹性模量来表示。弹性模量是压缩系数αp的倒数，用E来表示，其单位为Pa。

实验指出，液体的体积压缩系数很小，例如水，当压强在（1～490）×107Pa、温度在0～20℃的范围内时，水的体积压缩系数仅约为二万分之一，即每增加105Pa，水的体积相对缩小约为二万分之一。表1-2列出了0℃水在不同压强下的αp值。

表1-2　0℃水在不同压强下的αp值

2.热胀系数αV

液体的热胀性用热胀系数αV来表示

液体的热胀系数αV单位为1/℃或1/K。它表示当压强不变时，升高一个单位温度所引起流体体积的相对增加量。流体的热胀系数越大，其热胀性就越强。

实验指出，液体的体积膨胀系数很小，例如在98kPa下，温度在1～10℃范围内，水的体积膨胀系数αV=14×10-6（1/℃）;温度在10～20℃范围内，水的体积膨胀系数αV=150×10-6（1/℃）。在常温下，温度每升高1℃，水的体积相对增量仅为万分之一点五;温度较高时，如90～100℃，也只增加万分之七。其他液体的热膨胀系数也是很小的。(www.xing528.com)

流体的热膨胀系数还取决于压强。对于大多数液体，热膨胀系数随压强的增加稍微减小。水的热胀系数在高于50℃时随压强的增加而增大。

在一定压强作用下，水的热胀系数与温度的关系如表1-3所示。

表1-3　水的热胀系数　　单位:1/℃

（二）气体的压缩性和热胀性

气体与液体相比，具有显著的压缩性和热胀性。这是由于气体的密度随着温度和压强的改变将发生显著的变化。在温度不过低（＞253K），压强不很高（＜20MPa）的情况下，其密度与温度和压强的关系可用热力学中的状态方程表示，即

式中　p——气体的绝对压强，Pa;

ρ——气体的密度，kg/m3;

T——热力学温度，K;

R——气体常数，J/（kg·K），对于空气，R=8.31/0.029=287J/（kg·K）。

根据流体压缩性的定义，温度不变的条件下，随着压强的增加，流体体积缩小。对于气体来说，温度不变的过程为等温过程，即T=C（常数）。则根据理想气体状态方程可知，RT=C（常数）。因此，=C（常数）理想气体状态方程变为

式（1-11）中下角标1表示初状态，2表示终状态。在等温过程中，初始和终了状态的压强均可求解，从而得出气体压缩后的参数。

同样，气体热胀性是在压强不变的等压过程中发生的。即压强p=C（常数），则C（常数），理想气体状态方程变为

式（1-12）中下角标1表示初状态，2表示终状态。在压过程中，初始和终了状态的密度均可求解，从而得出气体热胀后的参数。