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所有的物質(zhì)，不管其為氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)，均由原子構(gòu)成。原子是物質(zhì)的基本組成部分，但經(jīng)常以分子的形式出現(xiàn)。分子是由許多原子與其他同種或不同種類的原子組成。原子又是由致密的原子核組成，原子核則是由質(zhì)子和中子組成并被許多微小、重量輕、快速旋轉(zhuǎn)的電子所包圍。原子還存在其他的結(jié)構(gòu)形態(tài)，但并不穩(wěn)定。

所有這些粒子都有以下四個(gè)屬性：電荷、靜止質(zhì)量、機(jī)械力矩和磁力矩。原子核中的質(zhì)子數(shù)就等于原子的原子序數(shù)。

質(zhì)子數(shù)加上中子數(shù)約等于原子的總質(zhì)量，因?yàn)殡娮訋缀鯖]有質(zhì)量。

這些數(shù)據(jù)可以在元素周期表中得到。電子層包含的電子數(shù)和原子核中的質(zhì)子數(shù)相同，也就是說原子是呈電中性的。

丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾在1913年建立了一種原子模型。他推演出原子只能以某種具有一定能量的穩(wěn)定狀態(tài)存在。如果原子從一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種能量狀態(tài)，就會(huì)釋放出輻射量子，即光子。

這些不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換均以光的形式呈現(xiàn)，而其波長(zhǎng)不同。在光譜圖中，它們表現(xiàn)為原子的光譜線。

1.1.2分子和物質(zhì)的狀態(tài)

原子由化學(xué)結(jié)合力聚集在一起稱之為分子。分子極其微小，1立方毫米的空氣，在大氣壓力下，大約含有2.55X1016個(gè)分子。

原則上，所有的物質(zhì)都可以在四種不同的狀態(tài)下存在：固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)和等離子。在固態(tài)下，分子在強(qiáng)大的親和力作用下，緊密地結(jié)合在一個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)，當(dāng)溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生某種程度的分子運(yùn)動(dòng)。固態(tài)時(shí)，分子作圍繞平衡位置的振動(dòng)，溫度升高，振動(dòng)加快。當(dāng)固態(tài)下的物體被加熱到分子運(yùn)動(dòng)無法維持其剛性結(jié)構(gòu)時(shí)，分子變的松散，物體熔化并變成液態(tài)。如果進(jìn)一步加熱，分子之間的結(jié)合力完全消失，液態(tài)就轉(zhuǎn)變成了氣態(tài)，此時(shí)分子向各個(gè)方向膨脹，并且與空間的其他其他混合。

當(dāng)氣體分子受到冷卻，分子的運(yùn)動(dòng)速度變慢，彼此又重新結(jié)合并產(chǎn)生凝析。當(dāng)然，若氣體分子被進(jìn)一步加熱，分子就會(huì)分裂成單獨(dú)的粒子形成離子和原子核。

1.2物理單位

1.2.1壓力

從海平面到大氣層邊緣，空氣柱在底面積為1平方厘米上的作用力為10.13N。因此，海平面上的絕對(duì)大氣壓力大約是每平方米10.13X104N，即10.13X104Pa（帕斯卡，壓力的國際單位）。也可用另一種常用的單位表示：1bar（巴）=1X105Pa。離海平面越高，大氣壓力就越低，反之，離海平面越低，大氣壓力就越高。

1.2.2溫度

給氣體溫度下清晰的定義比較困難。溫度是分子動(dòng)能量度標(biāo)準(zhǔn)。分子運(yùn)動(dòng)愈劇烈，溫度愈高。在絕對(duì)零度時(shí)，運(yùn)動(dòng)完全停止。開氏溫度（K)就是基于這種現(xiàn)象設(shè)立的，而其他方面與攝氏溫標(biāo)相同：

T=t+273.2

T=絕對(duì)溫度（K)

T*攝氏溫度（C）

1.2.3熱容

熱是能量的一種形式，代表物質(zhì)無序分子的動(dòng)能。物體的熱容（也叫做熱容量或熵）是指物體溫度變化一個(gè)單位（1K)時(shí)所需的熱量，表示單位為J/K。

物質(zhì)的比熱或比熵應(yīng)用更加廣泛，是指一個(gè)單位質(zhì)量物質(zhì)(1克）溫度變化一個(gè)單位（1K）時(shí)所需的熱量。比熱的單位是J/(kgxK)。同樣，摩爾比熱的單位是J/(molxK）。

CP=等壓比熱

CV=等容比熱

CP=摩爾等壓比熱

CV=摩爾等容比熱

等壓比熱總是大于等容比熱。物質(zhì)的比熱不是一個(gè)常數(shù)，一般來說，它隨著溫度的上升而上升。

實(shí)際中，通常采用平均值。對(duì)于液體和固體物質(zhì)，CP≈CV≈C.將質(zhì)量流量從溫度t1加熱到t2所需的熱量為：

P≈m×c×（T2-T1)

P=熱功率（W)

m=質(zhì)量流量（kg/s）

c=比熱（J/kgxK）

T=溫度（K)

CP比CV大的原因是氣體在等壓加熱膨脹時(shí)必須做膨脹功。CP與CV之比稱之為等熵指數(shù)或絕熱指數(shù)，K,它是物質(zhì)分子中原子數(shù)的函數(shù)。

1.2.4功

機(jī)械功是作用力和作用力方向上物體位移的乘積。對(duì)于熱而言，功是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體的能量。不同之處就是用溫度代替了力。

氣缸中的氣體在活塞運(yùn)動(dòng)作用下產(chǎn)生壓縮就是一個(gè)例子，壓縮是通過力推動(dòng)活塞而產(chǎn)生的。能量因此由活塞轉(zhuǎn)移到封閉的氣體內(nèi)。能量因此由活塞轉(zhuǎn)移到封閉的氣體內(nèi)。這種能量的轉(zhuǎn)移就是熱力學(xué)意義上的功。功可以有多種表現(xiàn)形式，如勢(shì)能、動(dòng)能或熱能。

伴隨著氣體容積的變化而發(fā)生的機(jī)械功，是工程熱力學(xué)中重要的過程之一。

功的國際單位是焦耳：1焦=1牛·米=1瓦·秒。

1.2.5功率

功率是單位時(shí)間內(nèi)做的功，是計(jì)算做功快慢的物理量。它的國際單位是瓦特：1瓦=1焦/秒。

例如，輸入壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的功率或能流量，在數(shù)值上近似地等于系統(tǒng)中釋放的熱量加上壓縮氣體的熱量。

1.2.6容積流量

系統(tǒng)容積流量是衡量單位時(shí)間內(nèi)流體流動(dòng)的體積?？梢酝ㄟ^流體的截面積與平均流速的乘積來計(jì)算。容積流量的國際單位是m³/s。

而壓縮機(jī)容積流量（亦稱壓縮機(jī)容量）的常用單位是每秒升（l/s）。既可用每秒標(biāo)升表示（Nl/s），也可用自由空氣排量表示（l/s）。

用標(biāo)升/秒（Nl/s）單位表示空氣流量時(shí)，空氣流量換算到了“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)”，即在1.013巴絕壓和0℃的狀態(tài)下。當(dāng)規(guī)定質(zhì)量流量時(shí)，基本上使用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位，即標(biāo)升/秒。

采用自由排出空氣量，是將壓縮機(jī)的空氣排量換算到標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣條件下（進(jìn)氣絕壓為1巴，溫度為20℃）的自由空氣容積流量。兩種容積流量之間的關(guān)系如下（下列計(jì)算為沒有考慮濕度的簡(jiǎn)化公式）：