空气物理性质与压力
大气的基本物理性质
⼤⽓的基本物理性质⼤⽓的基本物理性质时间:2013-10-17 11:09 来源:未知作者:地理教师责任编辑:地理教师--------第三节⼤⽓的基本物理性质⼀、主要的⽓象要素定性或定量描述⼤⽓物理现象和⼤⽓状态特征的物理量（meteorological elements）。
它们包括太阳辐射、温度、湿度、⽓压、云、降⽔、蒸发、能见度和各种天⽓现象等。
其中以温度、⽓压、湿度和风最为重要。
⽓象要素表征着⼤⽓的宏观物理状态，是⼤⽓科学研究的基础。
（⼀）⽓压1．⽓压的定义⼤⽓压强的简称，从观测⾼度到⼤⽓上界，单位⾯积上垂直空⽓柱的重量。
⽓压常⽤的单位是百帕（hpa）,或以⽔银柱⾼度的毫⽶（mm）数、厘⽶（cm）数表⽰。
⼀个标准⼤⽓压：国际上规定，温度为0℃，纬度为45°的海平⾯上，760mm⽔银所具有的压强称为⼀个标准⼤⽓压。
2．⽓压单位的换算在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡（Pa）。
1帕斯卡＝1⽜顿/平⽅⽶，所以，1个标准⼤⽓压＝101325N/m2＝101325Pa ＝1013.25hpa≈1000hpa⽓象学上以前曾⽤毫巴作为⽓压的单位，1mb＝1000达因/平⽅厘⽶，因1帕斯卡＝10达因/平⽅厘⽶，所以1mb＝100帕斯卡＝1百帕（hpa）,1⽜顿＝105达因。
1mb＝1hpa⼀个标准⼤⽓压＝760mmHg＝1000hpa 1mmHg＝4/3hpa可以由式mg/4лR2容易地计算出地球表⾯的平均⽓压。
式中的m为⼤⽓的总质量5.13×1018kg，g为平均重⼒加速度9.8m/s2，R为地球的平均半径，地球表⾯上的平均⽓压为：105pa＝1000 mb＝1000hpa（⼆）湿度1．湿度的定义表⽰物体潮湿程度的物理量。
表⽰空⽓潮湿程度的物理量称为空⽓湿度。
2．湿度的表⽰⽅法⑴⽔汽压（e）⼤⽓中⽔汽所产⽣的分压强称为⽔汽压。
和⼤⽓压强⼀样，⽔汽压也⽤mmHg为单位，在国际单位制中也采⽤帕斯卡为单位。
空气动力学基本概念
如果过程不可逆，则熵值必增加，Δs >0。 等熵关系式 ：
p2
k 2
p1
k 1
k又称为等熵指数
1.4 描述流体运动的两种方法
流体运动的描述
流场：充满着运动流体的空间 流动参数：用以表示流体运动特征的物理量
描述流体运动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法
拉格朗日法：流体质点 欧拉法：流场中的空间点
V2 ~ 2 Ma 2 a
马赫数M是研究高速流动的重要参数，是划分高速流 动类型的标准：
M<1，即气流速度小于当地声速时，为亚声速气流；
M>1，即气流速度大于当地声速时，为超声速气流；
M＝1时，气流速度等于当地声速；
一般又将M=0.8～1.2的气流称作跨声速气流。
1.3 热力学中的基本定律
定常流场、非定常流场
v x v x v x v x v v v dv vx v x dx y v dy v x dzz ax x y t x x x z dt t x dt y dt z dt vx v ( x, y , z , t )v x v v v y dv v v v v yy y dx y y y y dy y dz ay v xv v ay v ( x, v z y y , z , t ) dt t x dt y dt y y t x y z dt z dvz v z v z dx v z dy v z dz ( , z , t ) vx v v z a z v zv v z, y z z z az v dt v tx x dt y dt z v dtz y t x y z ax
第二节 空气的物理性质
第二节 空气的物理性质、气体状态方程及流动规律一、空气的组成成份及空气的物理性质1.空气的组成成份大气中的空气主要是由氮、氧、氩、二氧化碳，水蒸气以及其它一些气体等若干种气体混合组成的。
含有水蒸气的空气为湿空气。
大气中的空气基本上都是湿空气。
而把不含有水蒸气的空气称为干空气。
在距地面20 km 以内，空气组成几乎相同。
在基准状态（0℃，绝对压力为101325 Pa ，相对湿度为0）下地面附近的干空气的组成见表11－1。
空气中氮气所占比例最大，由于氮气的化学性质不活泼，具有稳定性，不会自燃，所以空气作为工作介质可以用在易燃、易爆场所。
2.空气的密度单位体积空气的质量，称为空气的密度ρ（kg/m 3），其公式为ρ ＝m / V （11－1）式中 ρ — 空气密度；m — 空气的质量（kg ）；V — 空气的体积（m 3）。
气体密度与气体压力和温度有关，压力增加，密度增加，而温度上升，密度减少。
在基准状态下，干空气的密度为 1.293 kg/m 3，在温度 t （℃）、压力（MPa ）下的干空气的密度可用下式计算（11－2） 式中 ρ0 — 基准状态下的干空气密度；p — 绝对压力（MPa ）；ρ — 干空气的密度；t — 温度（℃），其中（273＋t ）为绝对温度（K ）。
对于湿空气的密度可用下式计算（11－3）式中 ρ' — 湿空气的密度；p — 湿空气的全压力（MPa ）；φ — 空气的相对湿度（％）；p b — 温度为t ℃时饱和空气中水蒸气的分压力（MPa ）。
3.空气的粘性空气在流动过程中产生的内摩擦阻力的性质叫做空气的粘性，用粘度表示其大小。
空气的粘度受压力的影响很小，一般可忽略不计。
随温度的升高，空气分子热运动加剧，因此，空气的粘度随温度的升高而略有增加。
粘度随温度的变化关系见表11－2。
气体与液体和固体相比具有明显的压缩性和膨胀性。
空气的体积较易随压力和温度的变化而变化。
例如，对于大气压下的气体等温压缩，压力增大0.1 MPa ，体积减小一半。
气体知识点总结
气体知识点总结一、气体的性质1. 无固定形状和体积：气体不像固体和液体一样有固定的形状和体积，它会充满容器的所有空间。
2. 可压缩性：气体是可以被压缩的，当气体受到外部压力时，其体积会减小。
3. 气体的弹性：气体分子之间存在着弹性碰撞，当气体受到外部压力时，能够产生反作用力。
4. 气体的扩散性：气体分子具有很高的速度，它们不断地进行无规则的运动并向四周扩散。
5. 气体的密度：气体分子的密度很小，因此气体通常比固体和液体更轻。
6. 充分混合性：不同种类的气体在一定条件下可以充分混合，在这种情况下它们不会相互阻挡。
7. 物理性质：气体具有物理性质，例如气体的颜色、味道、透明度等，这些性质可以通过物理手段进行测定和实验。
二、气体的运动规律1. 理想气体状态方程：理想气体状态方程描述了气体温度、压力、体积之间的关系，它的数学表达式为：PV = nRT，其中P是气体的压力，V是气体的体积，n是气体的摩尔数，R是气体常数，T是气体的温度。
2. 理想气体的行为：理想气体是指气体分子之间没有相互作用力的气体。
在低密度、高温、大体积的情况下，气体的行为可以近似地被理想气体状态方程描述。
3. 气体的压强：气体的压强是指气体对单位面积的压力，它可以通过气体分子的碰撞力来解释。
气体的压强与温度和体积成正比，与摩尔数成正比。
4. 气体扩散速率：气体分子在空气中不断进行运动，并与周围分子发生碰撞，这种运动导致了气体的扩散。
气体分子的扩散速率与分子的质量、温度、压力等因素有关。
5. 气体的携带量：气体的携带量是指特定体积的气体中所含有的特定物质的质量。
气体的携带量受到气体本身的性质和环境条件的影响。
三、气体的应用1. 工业生产：气体在工业生产中有广泛的应用，如氧气、氮气、氢气等的制备，以及食品生产、化工生产等领域。
2. 医疗卫生：医用气体如氧气、氧气混合气体等用于医疗卫生领域，包括手术室、急救中心等。
3. 航空航天：气体在航空航天领域有重要的应用，包括火箭推进剂、航空燃料等。
空气密度与压力的关系
空气密度与压力的关系
空气密度与压力的关系是一个重要的物理现象，对于我们的日常生活和工程实践都有着重要的影响。
空气密度是指单位体积空气中所包含的空气质量的大小，通常用千克每立方米表示；而压力则是单位面积上受到的力的大小，通常用帕斯卡表示。
在大气中，空气密度和压力之间存在着密切的关系，下面我们来详细探讨一下这种关系。
首先我们来看一下空气密度与压力之间的基本规律。
根据物理学原理，空气密度与压力成正比，也就是说，压力越大，空气密度也会随之增加；反之，压力越小，空气密度也会相应减小。
这是因为在相同温度下，压力增加会使分子之间的平均距离减小，从而导致单位体积内包含的分子数量增加，进而增加了空气的密度。
因此，我们可以得出结论：在其他条件不变的情况下，空气的密度与压力呈正比关系。
空气密度与压力还与温度密切相关。
根据气体状态方程可以得知，在恒定体积下，气体的压力与温度成正比；而在恒定压力下，气体的体积与温度成正比。
因此，在不考虑其他因素的情况下，我们可以认为空气密度与温度成正比。
这也就意味着，当温度升高时，空气密度会随之增加；当温度降低时，空气密度会相应降低。
所以，空气密度与压力之间的关系是一个复杂而又微妙的系统。
在大气中，空气密度和压力的变化对于气候变化、风力发电等方面
都有着重要的影响。
例如，在高海拔地区，由于气压较低，空气密度也较小，这就导致了气温较低、氧气稀薄等情况。
而在低海拔地区，气压较高，空气密度也较大，气温较高、氧气丰富。
这种变化对于人类的生存和工作都有着重要的影响，需要我们加以重视。
气体的物理性质与化学性质
气体的物理性质与化学性质气体是一种物态，具有一些独特的物理性质和化学性质。
本文将探讨气体的物理性质和化学性质，并进一步了解它们的应用和重要性。
一、物理性质1. 压力：气体分子与容器壁碰撞产生的作用力。
根据理想气体定律，压力与气体的体积和温度成正比。
这一性质解释了为什么气体能够充满整个容器。
2. 体积：气体没有固定的形状和体积，可以根据所处环境自由扩散。
气体的体积受温度和压力的影响，根据查理定律和波义耳定律，气体的体积与温度成正比，与压力成反比。
3. 温度：气体的温度是由其分子热运动的速度和能量所决定的。
提高温度将增加气体分子的动能，使其更具活跃性。
4. 密度：气体的密度相对较低，由于分子之间较大的间距。
气体的密度与温度和压力相关，通常在高温、高压下气体的密度较大。
二、化学性质1. 反应性：气体在化学反应中具有高反应性。
气体分子之间的间距较大，分子能够容易地相互碰撞和发生反应。
例如，氧气和燃料在高温条件下能够迅速燃烧。
2. 溶解性：气体能够溶解在液体中，这对许多生物和工业过程至关重要。
溶解性取决于气体分子的相互作用力和溶液中的温度、压力等因素。
3. 氧化性：气体中的氧气对于许多物质具有氧化性。
氧气能够接受电子并与其他物质发生反应，如氧化金属、燃烧等。
4. 酸碱性：气体中的一些成分可以表现出酸性或碱性。
例如，二氧化硫和氮氧化物是大气污染物，会导致酸雨的形成。
三、应用和重要性1. 气体的物理性质和化学性质使其在许多领域具有广泛的应用。
例如，氧气是维持生命所必需的气体，在医疗和急救领域中被广泛使用。
2. 气体分析是化学和环境科学领域的重要技术。
通过研究气体的物理性质和化学性质，我们可以了解大气中的污染物、空气质量等，并采取相应的措施保护环境。
3. 气体的化学性质也与工业生产密切相关。
许多工艺过程需要气体的参与，例如氧化反应、气体的分离和纯化等。
4. 气体的物理性质和化学性质对于天体物理学的研究也至关重要。
空气的知识点总结
空气的知识点总结1. 空气的组成空气主要由氮气、氧气、二氧化碳和一些稀有气体组成。
其中，氮气占空气的78%，氧气占21%，二氧化碳和其他气体占1%。
2. 空气的物理性质空气是一种无色、无味、无臭的气体，具有一定的压力和重量。
在标准大气压下，空气的密度约为1.29千克/立方米。
3. 空气的化学性质空气中的氮气和氧气对生物和地球环境具有重要影响。
氮气是生物体生长和生存的重要元素，而氧气则是维持生物生命活动所必需的气体。
此外，空气中的二氧化碳也对地球的大气稳定和气候变化起着重要作用。
4. 空气的净化由于人类活动和工业生产的影响，空气中的污染物质如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物、颗粒物等大量排放，导致空气质量下降，对人类健康和生态环境造成严重影响。
因此，空气净化变得至关重要，通过使用净化设备和降低排放，可以改善空气质量。
5. 空气的动力学空气是地球上大气圈中的气体，可以随着地球的自转和公转而流动，形成风和气候。
在地球表面，不同地区的气温、压力和湿度差异导致大气气流的形成，形成了各种气候类型。
6. 空气与生物空气对于地球上的生物是至关重要的。
氧气是动物呼吸的气体，可以参与有机物的代谢和能量的产生。
植物则通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，参与空气中的气体循环。
7. 空气污染及防治随着城市化和工业化的发展，空气污染成为了一个严重的环境问题。
工业废气、机动车尾气、生活垃圾焚烧等都是空气污染的主要来源。
对于空气污染，可以通过控制排放、减少化石燃料的使用、加强环境监测和建立环保法规等方式进行防治。
8. 空气的利用空气的利用包括两个方面，一方面是生活中的呼吸，另一方面是工业生产和科学研究。
空气经过净化和压缩可以被用于工业领域的气体分离、制冷、灌装等方面。
9. 空气的保护保护空气环境是全社会的责任，可以通过加强环保教育、推广清洁能源、加强环境法律的执行等方式实现空气环境的保护。
总之，空气对于地球生态系统和人类的生存是至关重要的。
空气动力学基础知识
3、中间层
中间层是在平流层之上，其顶端离地面的高度 大约为80～100公里。 中间层的特点： 1）随着高度的增加，空气的温度先升后降 中间层的气温，当高度增加到45公里时，由35 公里时的－56.5℃增加到40℃左右，再随着高度的 增加，到80公里时，温度降低到－65.5℃以下。 2）有大量臭氧存在。 3）有水平方向的风，且风速相当大。 4）空气质量很少，只占整个大气的三千分之一。 这层空气不利于飞机飞行，只有探空气球飞行。
四、国际标准大气（表）
飞机的飞行性能与大气状态(温度、气压、 密度等)密切相关，而大气状态是瞬息多变的， 为了便于比较飞机的飞行性能，就必须以一定 的大气状态作为衡量标准。国际航空协会组织 参照中纬度地区(北纬35º ～60º 之间)大气状态的 平均值，订出了大气的状态数值，作为计算和 试验飞行器的统一标准，以便于对飞机、发动 机和其他飞行器的试飞结果和计算结果加以比 较。处于这种状态下的大气，我们叫国际标准 大气。
2、空气的压缩性
一定质量的空气，当压力或温度改变时， 引起空气密度变化的性质，叫做空气的压缩性。 影响空气压缩性的主要因素： 1）气流的流动速度（v）。气流的流动速 度越大，空气密度的变化显著增大（或密度减 小的越多），空气易压缩（或空气的压缩性增 大）。 2） 空气的温度（t）。空气的温度越高， 空气的密度变化越小（或密度减小的越少） ， 空气不易压缩（或空气的压缩性减小）。
4）有云、雨、雾、雪等天气现象 地球表面的海洋、江河中的水由于太阳照射而不断蒸 发，使大气中常常聚集着各种形态的水蒸气，在空中形成 了“积雨云”，随着季节的变化，就会形成云、雨、雾、 雪、雹和打雷、闪电等天气现象。 5）空气的组成成分一定 对流层中几乎包含了全部大气质量的3/4，主要是由于 地球引力作用的结果。 由于对流层具有以上特点，会给飞机的飞行带来很大 影响。在高空飞行时，气温低，容易引起飞机结冰，温度 变化还会引起飞机各金属部件收缩，改变机件间隙，甚至 影响飞机正常工作。上下对流空气会使飞机颠簸，既不便 于操纵，又使飞机受力增大。
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空气物理性质
空气的组成：
成分
氮氧氩二氧化碳其他
体积（%）78.09 20.95 0.93 0.03 0.078
重量（%）75.53 23.14 1.28 0.05 0.075
空气的密度：
空气具有一定的质量，质量常用密度来表示。
密度是单位体积内空气的质量，用ρ表示。
ρ=M/V
式中M、V分别为气体的质量与体积。
空气的粘度：
空气质点相对运动时产生阻力的性质。
空气粘度的变化只受温度变化的影响，而压力变化
对其影响甚微，可忽略不记。
空气的运动粘度与温度的关系：
t(oC) 0 5 10 20 30 40 60 80 100
v(m2s-1) 0.136 0.142 0.147 0.157 0.166 0.176 0.196 0.21 0.238 (10-4)
空气的压缩性与膨胀性：
当气体的压力变化时体积随之改变的性质称为气体的压缩性；气体因温度变化体积随之改变的性质称为气体的膨胀性。
空气的压缩性和膨胀性都远大于液体的压缩性和膨胀性。
气体的
体积随温度和压力的变化规律服从气体状态方程。
mym2005-09-29 09:54
气动控制系统设计计算
气动控制系统的设计步骤
气动控制系统是由电气信号处理部分和气压功率输出部分所组成的闭环控制系统。
通常，气动控制系统的设计步骤为：
1）明确气动控制系统的设计要求；
2）确定控制方案，拟定控制系统原理图；
3）确定气压控制系统动力元件参数，选择反馈元件；
4）计算控制系统的动态参数，设计校正装置并选择元件。
mym2005-09-29 09:54
气动比例、伺服控制
气动比例伺服控制系统是由电气信号处理部分和气动功率输出部分所组成的闭环控制系统。
气动比例、伺服控制系统与液压比例、伺服控制系统比较有如下特点：
1）能源产生和能量储存简单。
2）体积小、重量轻。
3）温度变化对气动比例、伺服机构的工作性能影响很小。
4）气动系统比较安全，不易发生火灾，并且不会造成环境污染。
5）由于气体的可压缩性，气动系统的响应速度低，在工作压力和负载大小相同时，液压系统的响应速度约为气动系统的50倍。
同时，液压系统的刚度约为相当的气动系统的400倍。
6）由于气动系统没有泵控系统，只有阀控系统，阀控系统的效率较低。
阀控液压系统和气动伺服系统的总效率分别为60%和30%左右。
7）由于气体的粘度很小，润滑性能不好。
在同样加工精度情况下，气动部件的漏气和运动副之间的干摩擦相对较大，负载易出现爬行现象。
综合分析，气动控制系统适用于输出功率不大（气动控制系统的极限功率约为4kW），动态性能要求不高，工作环境比较恶劣的高温或低温，并对防火有较高要求的场合。