Физические свойства газов и их смесей
Вещества, находящиеся при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении в газообразном состоянии, условно разделяют на пары и газы. Последние рассматриваются как сильно перегретые пары. Из-за этого большинство промышленных газов трудно превратить в жидкость, в то время как пары жидкостей легко сжижаются уже при сравнительно небольшом охлаждении или при соответствующем повышении давления. Чтобы не менять установившиеся представления, в технике сохраняются термины «газ» и «пар», поскольку в противном случае «паром» пришлось бы называть такие вещества, как воздух, азот и другие, обычно относимые к группе газов. Принято считать, что газы имеют устойчивое агрегатное состояние, а пары - неустойчивое.
К газам можно отнести, к примеру, воздух, азот, кислород, водород, аммиак, двуокись углерода, окись углерода, метан, ацетилен, гелий, к парам - водяной пар, пары бензина и другое.
Состояние газа описывают основные параметры, такие как давление, температура, удельный объем, а пара, кроме того, температура сжижения и энтальпия (теплосодержание).
Процессы, характеризующиеся изменением этих параметров и называемые процессами изменения состояния газов и паров, подчиняются ряду законов, на основе которых можно проводить расчет машин и аппаратуры.
Давление
Величина давления газа (пара) измеряется в различных единицах. Установлены следующие основные единицы давления: миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.), техническая атмосфера (ат, кгс/см2, или кг/см2), миллиметр водяного столба (мм вод. ст.).
В зависимости от начального уровня, от которого производится отсчет, различают давление абсолютное и избыточное.
Давление, измеренное от нуля (абсолютного вакуума), называется абсолютным.
Давление, измеренное от атмосферного (барометрического) давления, называется избыточным.
Манометр всегда показывает избыточное давление, которое поэтому иногда называют манометрическим.
Для определения абсолютного давления нужно к манометрическому прибавить величину атмосферного барометрического давления, выраженную в тех же единицах.
Под термином давление жидкости или газа подразумевается, как правило, абсолютное давление. Абсолютное давление входит в уравнения, связывающие параметры вещества (например, уравнение Клапейрона). Избыточное давление принимают в уравнениях, по которым рассчитывают прочность сосудов, содержащих газ или жидкость.
Если давление в сосуде ниже атмосферного, газ или пар в нем находятся в разреженном состоянии (под вакуумом).
Наряду с технической атмосферой применяется также физическая атмосфера, равная давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 ℃ в точке, где ускорение силы тяжести составляет порядка 980,655 см/сек2.
В международной системе единиц СИ за единицу давления принято давление в 1 ньютон на 1 квадратный метр (Н/м2). Эта величина очень мала и обычно ее укрупняют: килоньютон на квадратный метр (кН/м2), меганьютон на квадратный метр (мН/м2).
Для технических расчетов обычно принимают, что 1 ат. (1 кгс/см2, 1 кг/см2) равна приближенно 0,1 мН/м2. Иногда используют внесистемную единицу давления: бар (бар), равный 105 Н/м2, а также дольные единицы бара миллибар (мбар) и микробар (мкбар).