单位体积空气所具有的质量称为空气的密度,用符号ρ表示。空气可以看作是均质气体 。
空气的比容是指单位质量空气所占有的体积,用符号(m/kg)表示,比容和密度互为倒数,它们是一个状态参数的两种表达方式。
在矿井通风中,空气流经复杂的通风网络时,其温度和压力将会发生一系列的变化,这些变化都将引起空气密度的变化。在不同的矿井其变化规律是不同的。在实际应用中,应考虑什么情况下可以忽略密度的这种变化,而在什么条件下又是不可忽略的。
当流体层间发生相对运动时,在流体内部两个流体层的接触面上,便产生粘性阻力(内摩擦力)以便阻止相对运动,流体具有的这一性质,称作流体的粘性。例如,空气在管道内以速度u作层流流动时,管壁附近的流速较小,向管道轴线方向流速逐渐增大,如同把管内的空气分成若干薄层,温度是影响流体粘性的主要因素之一,但对气体和液体的影响不同。气体的粘性随温度的升高而增大;液体的粘性随温度的升高而减小。
为了计算热力过程的热交换量,必须知道单位数量气体的热容量或比热。单位物量的气体,升高或降低绝对温度1 K时所吸收或放出的热量称为比热。
比热的单位取决于热量单位和物量单位。表示物量的单位不同,比热的单位也不同。通常采用的物量单位:质量(kg)、标准容积(Nm)和千摩尔(kmo1)。因此,相应的就有质量比热、容积比热和摩尔比热之分。
质量比热的符号c,表示1 kg空气高或降低1K时所吸收或放出的热量,单位是J/(kg∙K)。
容积比热的符号是c′,表示1 Nm体积空气升高或降低1 K时所吸收或放出的热量,单位是J/(Nm∙K)。
摩尔比热的符号是C或MC,表示1 kmol空气升高或降低1K时所吸收或放出的热量,单位是J/(kmol∙K)。
内能是指气体内部分子热运动的内动能和由分子间相互吸引所产生的势能的总和。质量为m kg的气体内能用U表示,单位是kJ;单位质量的内能用u表示,称为比内能,单位为kJ/kg,即
u=U/m kJ/kg
空气的动能决定于气体的绝对温度T,动能越大,温度越高;而气体分子的内能则决定于分子间的距离,即决定于空气的比容v,故空气的内能u是T和v的函数,即u=f(T,v)。内能是气体状态的参量之一,但它不是独立的参量,它可由气体状态的基本参量T和v求出。因此,气体的内能就是气体在一定状态下所具有的能量,这种能量的改变只决定于始末两个状态的改变。
井下空气可视为理想气体,而理想气体是没有势能的,故井下空气的内能和比容无关,只是绝对温度的函数。
焓是一个组合的状态参数,是指一定状态下的湿空气的内能与流动功之和。
熵是一个导出的状态参数。对简单可压缩均匀系(即只有两个独立变量的热力系)。