完全气体处于热动平衡状态时,其密度(ρ)、压强(p)和热力学温度(T)之间的函数关系式。气体状态方程可表示为
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式中,
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为通风气体常数或普通气体常数,数值是8 315 J/(kg·K);m为某种具体气体的分子量;
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,为气体常数,不同气体具有不同数值。空气是混合气体,它的分子量按组成气体的重量比计算,m=28.97,R=8315/28.97=287 J/(kg·K)。上述关系式又称为克拉珀龙方程。满足克拉珀龙方程且比热比为常数的气体,称为完全气体。从微观角度来看,它是分子本身的体积和分子间的作用力都可以忽略不计的气体。在常温常压下,实际气体分子的体积和分子间的相互作用也可以忽略不计,状态参数基本上能够满足克拉珀龙方程,所以空气动力学中常把实际气体简化为完全气体来处理。在低速空气动力学中,空气就可以被视为比热比为常数的完全气体;在高速空气动力学中,气流的温度较高,空气中气体分子的转动能和振动能随着温度的升高而相继受到激发,比热比不再是常数,在1 500~2 000 K的温度范围内,空气可视为变比热比的完全气体。
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