2.4. Уравнение состояния. Адиабата Тэйда

Опыт показывает, что между основными параметрами, характеризующими состояние газа (давление, плотность, температура) существует определённая зависимость.

Уравнение

,

устанавливающее связь между этими параметрами, называется уравнением состояния.

Поэтому состояние любого газа определяется двумя параметрами (например, плотностью и температурой), так как третий параметр (давление) можно найти из уравнения состояния.

Для идеального газа уравнение состояния можно представить в виде

,

где - газовая постоянная, зависящая от относительной молекулярной массыm.

Для воздуха m= 29,R=.

Существенное отклонение свойств воздуха от свойств идеального газа наблюдается при высоких давления и низких температурах. На состояние газа влияют такие процессы, как диссоциация и ионизация.

Уравнение состояния воды

Пусть в равновесном состоянии справедливо уравнение .

Тогда при малых отклонениях параметров р иТот р₀ иТ₀ уравнение состояния воды в линейном приближении можно записать в форме, предложенной Буссинеском:

,

где - коэффициент изотермической сжимаемости,

 - коэффициент теплового расширения.

При температуре 293 К

.

Зависимость от давления весьма стойкая.

Адиабатические процессы, характеризующиеся отсутствием внешнего подвода или отвода тепла, протекают в воде практически при постоянной температуре. Это объясняется особенностью молекулярного строения жидкости. Ввиду большой плотности упаковки молекулы жидкости помимо обмена импульсами в тепловом движении испытывают дополнительные силы отталкивания. При сжатии жидкости даже без нагревания развивается большое внутреннее давление нетеплового происхождения. Изменение давления происходит только в результате изменения его механической компоненты.

В случае значительных изменений давления связь между плотностью и давлением становится существенно нелинейной. Наиболее широкое распространение получило эмпирическое уравнение изэнтропы, которое носит название уравнения Тэйда:

,

где Сиn– константы.

Уравнение Тэйда устанавливает зависимость плотности только от давления. Это означает, что оно описывает баротропный процесс.