气体的物理性质及爆炸理论

2.1.1.1　可压缩性

气体（流体）的可压缩系数定义为体积弹性模量的倒数。若气体微团的压应力从p增加为p+Δp，则其体积将发生相应的压缩变化，这可用比容的相对变化Δv／v来表示，流体的体积弹性模量K定义为压应力的改变量与比容的相对变化量的比值，即

上式中的负号是考虑了压力增加导致体积减小这一特性而加上的。

流体的可压缩系数z定义为比容的相对变化量与压应力的改变量之比值，即

由于密度ρ与比容v互为倒数，上式也可写为

与液体相比，气体的可压缩系数要大得多。例如空气在一个大气压下的等温可压缩系数为10-5m2/N，而同样条件下水的可压缩为5×10-10m2/N。可见空气的可压缩系数比水的可压缩系数大4个数量级。

式（2-1-3）可改写为

对于实际工程问题，一般认为，只要就必须考虑流动的可压缩性特征。由于气体的z值大，而且高速运动的气体伴随着很大的压力梯度，根据式（2-1-4），高速气体流动常会超过的低限，因此需要研究高速气流的可压缩性效应，这是气体动力学的任务。

2.1.1.2　连续性

在气体动力学中，气体被看作连续介质。微观上，所有分子都在独立地作不规则热运动，互相碰撞，其平均行程称为平均自由程。气体分子每分钟要碰撞1023～1024次，气体动力学无法研究个别分子的微观行为，只能确定大量分子的集体作用，因此宏观上把气体视为无空隙、可压缩的连续介质。把气体的热力学参数（压强p、密度ρ、温度T等）及动力学参数（如速度u）表示为空间与时间的连续函数，这样就能利用连续函数求得相关的状态参数。如果在研究过程中所研究的气体微团过小或者气体密度过低，气体的连续性假设不再成立。(www.xing528.com)

2.1.1.3　黏性

一切真实气体都具有黏性，可用牛顿黏性定律进行描述，即

式中，——剪应力（单位面积上所受的内摩擦力），N/m2；——速度梯度（垂直于流体运动方向的速度变化率），s-1；

μ——比例系数，称为黏度或动力黏度。

一般来说，气体的黏度很小，在速度梯度不大时可忽略黏性的影响。

2.1.1.4　导热性

气体和固体同样具有导热性，可用傅里叶导热方程进行描述，即

其中热流密度JT（W/m2）是在与传输方向相垂直的单位面积上，在x方向上的传热速率。它与该方向上的温度梯度d T/d x成正比。比例常数Kλ用来反映输运特性，称为热导率（也称为导热系数），单位是W/（m1·K）。在高速流动时，气体对流动的影响可忽略不计，可采用绝热流动进行近似处理。