[科普中国]-绝热指数

简介

绝热指数是指理想气体可逆绝热过程的指数，用K表示，所以理想气体比热比等于绝热指数。在天体物理学中绝热指数也指天体被压缩1%所产生的压力增大的百分比。

若流体工质在状态变化的某一过程中不与外界发生热交换，则该过程就称为绝热过程。用节流孔板测量气体流量时，流体流过节流孔板时发生的状态变化，可近似地认为是一绝热过程。为了在测量中能求出气体膨胀系数，就需要知道表征被测气体为绝热过程的绝热指数。若该气体可认为是理想气体，则其绝热指数K就是定压比热容与定容比热容之比，即

K=Cp/Cv

对于实际气体来说，绝热指数与气体的种类、所受压力、温度有关。一般地说，单原子气体的绝热指数K为1.66，双原子气体的绝热指数K为1.41。

气体绝热指数的确定气体的绝热指数K是反映气体性质的一个重要物理量，它在研究气体的内能和气体分子内部运动规律以及热力工程技术的应用中都是很重要的。

对于理想气体，绝热指数K是常数，由气体性质决定。对于实际气体，绝热指数K与温度T和压强p有关。求解实际气体的绝热系数，可先通过实测比定压热容Cp，再根据热力学关系求解CV，最后确定绝热指数K。但是，在高压或低温的情况下，工质气体的定压比热容Cp的实验数据较少。工程上常常借助于普遍化热容差图来估算较高压强下真实气体的热容，上述的估算往往给计算绝热指数带来了不确定性。

利用气体声速的数据与热力学关系并通过准确的状态方程也能求解实际气体的绝热指数。运用球共鸣声学法已能相当准确测量气体的声速，利用该法测定声速的误差小于万分之一。故此如果方法得当，再通过热力学关系式可以较精确的确定气体的绝热指数1。

驻波法测量空气绝热指数空气绝热指数γ的测量是热力学实验中的一个重要内容，测量过程要求满足绝热条件，这增加了许多技术困难。

根据超声波在空气中的传播特性，采用驻波法测量空气绝热指数，与传统的方法（绝热膨胀或压缩法）相比，该方法仪器简单，不必对研究对象的绝热条件加以严格限制，且提高了精确度.得到的γ值结果和理论值比较吻合。说明在常温状态下，理想干燥空气的绝热指数γ=1.40理论值的正确性，同时也测得非理想干燥空气的绝热指数值γ≈1.436，它受空气湿度和气压的影响.这种测量气体绝热指数的方法适用于任何气体2。

体积绝热指数自喷井和气举井在井口安装油嘴，分别用于节流控制产量和注气量，实现对生产动态的调控。除了井口的油嘴外，油田上还有其他许多节流装置，比如井下节流阀、气举阀、分层注气的气嘴等。流体通过这些截面突缩部件的流动被称为嘴流。气体嘴流流量方程与绝热指数有关，只有当气体压力较低时，可以当作理想气体，这时绝热指数是定压比热容与定容比热容的比值，为常数；而气体的定压比热容和定容比热容都是温度和压力的函数，这两者的比值被称为比热比。对于气体绝热等熵过程，计算温度相关量时需要使用温度绝热指数；计算体积相关量时需要使用体积绝热指数，两者不相等。气体嘴流流量方程中的绝热指数实际上是体积绝热指数，是温度和压力的函数。油田生产中进行气体嘴流流量计算时，体积绝热指数一般取常数1.3，在温度和压力较高时是不合适的。

体积绝热指数随温度的升高而降低，随压力的增加而增加。当压力小于10MPa时，体积绝热指数可视为常数1.3；当压力大于10MPa时，如果出口与入口压力比大于0.9，工程上体积绝热指数取1.3的固定值是合适的，否则，比热比与体积绝热指数相差较大，用其代替体积绝热指数会带来较大的误差3。