Давление газа

Давление газа в общем случае равно пределу отношения нормальной составляющей силык площади, на которую действует сила:. При равномерном распределении сил давлениеопределяют по формуле.

Для характеристики состояния газов используют понятие абсолютного давления , которое представляет собой давление газов на стенки газопроводов. Для определения результирующих усилий, приложенных к стенкам газопроводов, используют понятие избыточного давления, которое представляет собой разность между абсолютным давлением газаи барометрическим давлением среды.

Работа

При выводе расчетных формул будет использовано понятие потенциальной работы. Потенциальной работой называется работа перемещения газов из области одного давления в область другого давления. Элементарная потенциальная работасоответствует бесконечно малым изменениям давления:, где- элементарная удельная работа.

В условиях перемещения газа в газопроводах распределение потенциальной работы формулируется следующим образом:

,

где - удельная эффективная работа, передаваемая телам внешней системы (для газопроводов=0);- необратимые превращения работы,, где- коэффициент гидравлического сопротивления,- линейная скорость газа;- расстояние от начала газопровода до рассматриваемой точки;- внутренний диаметр газопровода;- ускорение свободного падения;- расположение рассматриваемой точки по высоте.

Из аналитического выражения потенциальной работы следует, что она затрачивается на преодоление трения газа о стенки газопровода, изменение положения газа и изменение линейной скорости газа.

Идеальные и реальные газы

Законы, которым подчиняются идеальные газы, достаточно хорошо характеризуют поведение и свойства реальных газов только при невысоких давлениях и температурах. Законы идеальных газов тем лучше описывают свойства реальных газов, чем дальше эти газы находятся от областей насыщения и критического состояния.

Закон Бойля-Мариотта

Закон Бойля-Мариотта устанавливает зависимость между давлением и удельным объемом газа при постоянной температуре = idem.

Закон Гей-Люссака

Закон Гей-Люссака определяет зависимость удельного объема идеального газа от температуры при постоянном давлении. Расширение газов при нагревании характеризуется следующим образом: относительное расширение идеальных газов при нагревании под неизменным давлением (= idem) прямо пропорционально повышению температуры:при, где- удельный объем газа при температуреи давлении;- удельный объем газа при нулевой температуре и том же давлении;- температурный коэффициент объемного расширения идеальных газов при 0 °С, сохраняющий одно и то же значение при всех давлениях и одинаковый для всех идеальных газов,= 1/273,161/273,2 1/°С.

Уравнение Клапейрона

Уравнение Клапейрона (уравнение состояния) получается при сопоставлении законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. Оно связывает три основные величины, характеризующие состояние газа (давление, температура и удельный объем); , где- абсолютное давление идеального газа;- удельный объем идеального газа;- газовая постоянная идеального газа;- абсолютная температура газа.

Уравнение Клапейрона может быть записано в следующем виде: .

При умножении обеих частей уравнения состояния на количество газа в единицах массы получим уравнение состояния для любого количества газа .

Газовая постоянная есть работа расширения единицы количества газа (1 кг) при нагревании его на 1 °С при постоянном давлении (= idem).