При изотермическом процессе работа газа

где – масса газа, – газовая постоянная, – температура, и – начальное и конечное давление газа.

При адиабатическом расширении работа газа может быть определена по одной из следующих формул:

;

,

где – удельная теплоёмкость газа при постоянном объёме, – показатель адиабаты, и - температура газа в начале и конце расширения.

Равновесие термодинамическое – состояние термодинамической системы, в которое она самопроизвольно приходит через достаточно большой промежуток времени в условиях изоляции от окружающей среды. При термодинамическом равновесии в системе прекращаются все необратимые процессы, связанные с диссипацией энергии: теплопроводность, диффузия и др. Одно из условий термодинамического равновесия системы – равновесие механическое. В отсутствие внешних полей и вращения системы условием её механического равновесия является постоянство давления во всём объёме системы. В состоянии термодинамического равновесия параметры системы не меняются со временем. В состоянии термодинамического равновесия энтропия системы максимальна.

Равновесный процесс – процесс перехода термодинамической системы из одного равновесного состояния в другое, столь медленный, что все промежуточные состояния можно рассматривать как равновесные, т.е. характеризующиеся очень медленным (в пределе - бесконечно медленным) изменением термодинамических параметров состояния. Всякий равновесный процесс является обратимым процессом (см.) и, наоборот, любой обратимый процесс является равновесным.

Равнораспределения энергии по степеням свободы закон – утверждение, согласно которому в классической равновесной статистической системе средняя кинетическая энергия, приходящаяся на каждую поступательную (трансляционную), вращательную и колебательную степени свободы, а также потенциальная энергия, приходящаяся на каждое гармоническое колебание в системе, равны где – постоянная Больцмана, – температура. Таким образом, на каждую колебательную степень свободы приходится энергия в 2 раза больше, чем на каждую поступательную и вращательную.

Расход объёмный (м³/с) через поперечное сечение потока жидкости площадью представляет собой поток вектора скорости через это сечение и определяется уравнением где – проекция вектора скорости на нормаль к элементарной площадке

Расход массовый (кг/с) через конечное сечение площадью определяется формулой где – плотность жидкости.

Уравнение расхода для газа можно записать, используя газодинамическую функцию - приведенную плотность тока (см.):

,

где – полное давление (давление торможения), температура торможения, – газовая постоянная, – показатель адиабаты. Обозначим постоянные, зависящие от рода газа, через

Тогда

Уравнение расхода газа можно выразить через газодинамическую функцию - приведенный статический импульс (см.):

 

где – давление.

 

 

Реальные жидкости - жидкости, обладающие:
сжимаемостью, сопротивлением растягивающим и сдвигающим усилиям, вязкостью.

Реальный газ - газ, свойства которого зависят от взаимодействия молекул между собой. Потенциальная энергия взаимодействия частиц реального газа сравнима с их кинетической энергией.

Реология – наука о деформациях и течении реальных сплошных сред (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем, обладающих пластичностью).

Росы точка – температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы находящийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения (при данной влажности воздуха и неизменном давлении). При достижении точки росы в воздухе начинается конденсация водяного пара.

С

Сверхзвуковое течение – течение газа, в котором в рассматриваемой области скорости его частиц больше местных значений скорости звука

Сжимаемость – способность жидкости (или газа) изменять свой объем (или плотность) под действием всестороннего давления. Величину сжимаемости характеризует изотермический коэффициент сжимаемости

где - плотность жидкости (газа), - давление, - скорость звука в среде. У жидкостей с ростом температуры изотермический коэффициент сжимаемости растет, с ростом давления – уменьшается. Для идеального (совершенного) газа изотермический коэффициент сжимаемости Для газов в качестве критерия сжимаемости употребляют число Маха М; если М < 0,2, газ можно считать несжимаемой жидкостью.

Величина, обратная изотермическому коэффициенту сжимаемости, называется модулем упругости жидкости: . Для идеального газа модуль упругости равен давлению:

Выражение представляет собой закон Гука для жидкости.

Скачок уплотнения – характерная для сверхзвукового течения газа узкая область, в которой происходит резкое уменьшение скорости газа (от сверхзвуковой до дозвуковой) и соответствующий рост давления, температуры, плотности и энтропии газа. Скачок уплотнения в некоторых случаях тождествен ударной волне, а в других случаях составляет часть её структуры. Толщина скачка уплотнения мала – порядка средней длины свободного пробега молекулы, поэтому в большинстве задач газовой динамики толщиной скачка уплотнения пренебрегают. Различают прямой скачок уплотнения, в котором не происходит изменения направления вектора скорости, и косой скачок уплотнения, в котором вектор скорости поворачивается на некоторый угол.

Скачок уплотнения прямой – поверхность разрыва параметров, нормальная к скорости невозмущённого потока; при переходе через прямой скачок уплотнения направление течения не изменяется. Прямые скачки уплотнения возникают при сверхзвуковом обтекании тупых углов, а также при некоторых условиях в сверхзвуковых струях и соплах.

Уравнения динамической совместимости для прямого скачка уплотнения имеют вид:

- уравнение сохранения массы:

- уравнение изменения количества движения:

- уравнение энергии:

где – плотность газа, - давление; - скорость, - энтальпия; индексами 1 и 2 обозначены параметрыгаза перед и за скачком уплотнения соответственно, - энтальпия торможения.

Для прямого скачка уплотнения в результате решения уравнений сохранения массы, энергии и количества движения и уравнения состояния газа можно получить следующие соотношения, связывающие параметры газа перед скачком уплотнения (обозначены индексом 1) с параметрами газа за скачком уплотнения (обозначены индексом 2):

или

где - отношение теплоемкостей при постояном давлении и постоянном объеме. Эти соотношения получили название ударной адиабаты, или адиабаты Гюгонио. Её можно представить и в другом виде:

Соотношение давлений, температур и плотностей перед и за скачком уплотнения можно выразить через число Маха и безразмерную скорость :

- соотношение давлений:

- соотношение температур:

- соотношение плотностей:

Скорости газа до и после скачка уплотнения связаны соотношениями: или где - критическая скорость, - приведенная скорость.