第1章矿内空气.docx

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第1章矿内空气

绪论

采矿工业是生产工业原材料的基础工业，它在整个国民经济发展中占有重要地位。

矿井通风与安全工作是保护矿工安全健康，促进采矿工业高速度发展的一个重要方面。

安全生产是我们党和国家在领导生产建设中一贯坚持的方针。

在社会主义国家里，生产的目的是为了满足人们日益增长的物质和文化生活的需要。

劳动者是国家的主人，既是物质财富的创造者，又是生产建设事业的组织者和管理者。

国家利益和劳动人民的根本利益是完全一致的。

所以在生产斗争中，不断地改善和创造安全生产条件，保护劳动群众的安全和健康，必然成为党和国家的一项重要方针。

它体现了社会主义制度下新的生产关系，体现了社会主义制度的优越性。

安全生产的基本含义就是生产必须安全，安全促进生产。

同自然作斗争，要遵重客观规律，只有掌握各种有害因素发生、发展的规律性，采取积极有效的防治措施，使生产在安全的条件下进行，才能保持正常生产，促进生产发展。

对待采矿过程中的各种有害因素，既要有敢于战胜各种自然灾害，夺取高产的革命精神，又要尊重客观规律，积极创造安全生产条件，如果不尊重客观规律，置各种威胁安全生产的有害因素于不顾，冒险蛮干，不仅职工的安全健康得不到保障，生产也不能正常进行，甚至造成伤亡事故，破坏生产。

在生产过程中，当遇到不能进行安全生产的不利情况时，暂时停止生产，采取有效措施，消除隐患，重新创造有利于安全生产的新局面，是完全正确的。

正确贯彻执行党的安全生产方针，首先要正确处理生产与安全的关系厂及时解决安全生产中存在的问题。

要大搞技术革新，不断提高安全防护工作的技术水平。

要建立和健全安全生产规章制度、岗位责任制度，加强劳动纪律性。

还要贯彻“以预防为主”的方针，掌握事故的规律性，防患于未然。

这本《矿井通风与安全》教材，包括矿井通风与矿井安全技术两部分。

矿井通风的基本任务是不断地向井下各作业地点供给足够数量的新鲜空气，稀释和排出各种有毒、有害及放射性气体和粉尘，调节矿内气候条件，造成一个良好的工作环境，保证井下工人安全健康，提高劳动生产率。

为完成这一任务，必须正确解决以下几个技术问题：

1）研究矿内有毒、有害及放射性气体和粉尘生成和分布的规律，积极采取有效的消烟降尘措施；

2）研究矿内气候条件的变化规律，正确解决入风井冬季防冻和深热矿井的降温问题；

3）正确确定矿井的总供风量和各作业地点所需的风量；

4）正确确定矿井的通风系统、通风网路结构和通风方法；

5）正确计算矿井通风阻力，合理确定矿井所需的通风动力；

6）随着生产的发展变化及时进行风量的调节；

7）对矿井通风状况进行检查、测定，及时发现问题，解决问题。

矿井安全的任务是调查研究矿山各种灾害事故的发生、发展的规律，并采取有效的预防措施和安全的工作方法，防止灾害事故的发生，促进生产发展。

关于岩石冒落、凿岩爆破、提升运输、采掘机械、电气设备等方面的安全技术问题，由各有关课程讲授，本书只就矿井防尘、防火、防水及矿山救护等技术问题，作扼要的论述。

《矿井通风与安全》是采矿专业的一门重要专业课。

学习《矿井通风与安全》课程，应使学生掌握矿内大气的性质和矿内风流运动的基本规律，学会矿井通风与安全工作的检测方法、技术管理措施和设计计算方法。

建国以来，矿井通风与安全方面的科学技术，经过不断革新和充实，已经初步形成一个比较完整的体系。

随着我国采矿工业的高速度发展，采掘技术的不断进步，新的通风安全技术课题必将不断涌现出来。

科学技术的进步也将有不少新技术需要应用到矿山中去。

尽快地把我国矿井通风与安全科学技术水平提高到一个新的高度，赶上和超过世界先进水平，是我国采矿科学技术工作者一项十分光荣的任务。

本书写作的要求是既要有理论深度，又要有实用价值。

在科学性、实用性和系统性方面成为一本高水平的教科书。

写作要求与目标：

反映国内外最新技术，内容精选；重视基础理论，科学问题分析透彻；逻辑思路清晰、表述清楚、图文并茂；理论与实践紧密结合，对现场工作有指导作用。

第一章矿内空气

矿井通风目的是为井下各工作地点提供足够的新鲜空气，使其中有毒有害气体、粉尘不超过规定值，并有适宜的气候条件。

矿井通风系统通常被称为矿井的心脏与动脉。

矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一。

本章重点阐述矿内空气成分及其性质、矿内气候条件、热物理参数、热力变化过程。

第一节矿内空气成分及其基本性质

一、矿内空气的主要成分

井下空气的主要来源是地面空气（大气），它是由多种气体组成的干空气和水蒸汽组合而成的混合气体。

通常状况下，干空气各组分的数量基本不变（表1-1-1）。

在混合气体中，水蒸汽的浓度随地区和季节而变化，其平均浓度约为1%；此外还含有尘埃和烟雾等杂质。

表1-1-1干空气主要成分[1]

气体成分

按体积计/%*

按质量计/%

氮气（N2）

氧气（O2）

二氧化碳（CO2）

氩气（Ar）

其它（水蒸汽、惰性稀有气体和微量的灰尘与微生物等）

78.13

20.90

0.03

0.93

0.01

75.55

23.10

0.05

1.27

0.01

*为便于测量与计算，气体的浓度一般按体积百分计，如无特殊说明，以下均指体积浓度。

[1]该表数据摘自黄元平主编，《矿井通风》，中国矿业大学出版社。

地面空气进入矿井以后，由于受到污染，其成分和性质要发生一系列的变化，如氧浓度降低，二氧化碳浓度增加；混入各种有毒、有害气体和矿尘；空气的状态参数（温度、湿度、压力等）发生改变等。

一般来说，将井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气称为新鲜空气（新风）；经过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，称为污浊空气（乏风）。

矿内空气主要成分除氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）以外，还混入大量的有害气体，如瓦斯（CH4）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氨气（NH3）、氢气（H2）和矿尘等。

1、氧气（O2）

氧气是无色、无臭、无味、无毒和无害的气体，比重为1.105。

矿内氧气来源于进入矿井的地面大气所固有的含量。

由于矿内各有机物（木材、支架等）和无机物（矿物、岩石）的氧化，矿物自燃，矿井火灾，以及瓦斯、煤尘爆炸等，都要直接消耗氧气，此外，井巷内不断放出的各种有害气体，也相对的降低氧气的浓度。

当空气中的氧浓度降低时，人体就可能产生不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，严重时可能导致缺氧死亡。

人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系如表1-1-2所示.。

表1-1-2人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系

氧浓度（体积）/%

主要症状

17

15

10～12

6～9

静止时无影响，工作时能引起喘息和呼吸困难

呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力降低，失去劳动能力

失去理智，时间稍长有生命危险

失去知觉，呼吸停止，如没有及时抢救几分钟内可能导致死亡

造成矿井空气中氧气浓度降低的主要原因有：

人员呼吸；煤岩和其他有机物的缓慢氧化；煤炭自然；瓦斯、煤尘爆炸。

此外，煤岩和生产过程中产生的各种有害气体，也使空气中的氧气浓度相对降低。

所以，在井下通风不良的地点，空气中的氧气浓度可能显著降低，如果不经检查而贸然进入，就可能引起人员的缺氧窒息。

《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）规定，采掘工作面的进风流中氧气浓度不得低于20%。

为此，必须对矿井进行不断的通风，将适量的新鲜空气源源不断地送到井下。

这是矿井通风最基本的任务之一。

2、氮气（N2）

氮气是无色、无味、无臭的惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，对空气的相对密度为0.97，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。

在正常情况下，氮气对人体无害，但空气中若氮气浓度升高，则势必造成氧浓度相对降低，从而也可能导致人员的窒息性伤害。

在废弃的旧巷或隔离着的火区内，可积存大量的氮，使氧浓度相对地减少，使人因缺氧而窒息。

正因为氮气为惰性气体，因此又可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。

矿井空气中氮气主要来源是：

井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出。

3、二氧化碳（CO2）

二氧化碳是无色略带酸臭味的气体，对空气的相对密度为1.52，是一种较重的气体，很难与空气均匀混合，常积聚于巷道的底部、井筒和下山的掘进迎头，在静止的空气中有明显的分界。

二氧化碳不助燃也不能供人呼吸，易溶于水，生成碳酸，使水溶液成弱酸性，对眼、鼻、喉粘膜有刺激作用。

在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的，它对人的呼吸有刺激作用，如果空气中完全不含有二氧化碳，人体的正常呼吸功能就不能维持。

当肺泡中二氧化碳增多时，能刺激人的呼吸神经中枢，引起呼吸频繁，呼吸量增加，所以在急救受有害气体伤害的患者时，常常首先让其吸入含有5%二氧化碳的氧气以加强呼吸。

但当空气中二氧化碳的浓度过高时，也将使空气中的氧浓度相对降低，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也可能造成人员中毒或窒息。

空气中二氧化碳对人体的危害程度与浓度的关系如表1-1-3所示。

表1-1-3二氧化碳中毒症状与浓度的关系

二氧化碳浓度/%

主要症状

1

3

5

6

7～9

9～11

呼吸加深，但对工作效率无明显影响

呼吸急促，心跳加快，头痛，人体很快疲劳

呼吸困难，头痛，恶心，呕吐，耳鸣

严重喘息，极度虚弱无力

动作不协调，大约十分钟可发生昏迷

数分钟内可导致死亡

二氧化碳的主要来源有：

有机物的氧化；人员的呼吸；煤和岩石的缓慢氧化，以及矿井水与碳酸性岩石的分解作用；爆破工作，矿内火灾，煤炭自燃以及瓦斯、煤尘爆炸时，也能产生大量二氧化碳。

此外，有的煤层或岩层能长期连续放出二氧化碳，甚至有的煤层在短时间内大量喷出或与大量煤粉同时喷出二氧化碳。

发生这种现象时，往往会造成严重破坏性事故。

例如吉林省营城煤矿五井，在1976年6月曾发生一次CO2和岩石突出，突出岩石1005t，CO211000m3。

法国也曾发生过CO2突出的事故。

《规程》规定：

采掘工作面的进风流中，二氧化碳不超过0.5%。

采区回风巷和采掘工作面回风巷回风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。

总回风巷或一翼回风巷中，二氧化碳超过0.75%时，必须查明原因，进行处理。

二、矿内空气中常见的有害气体

矿井常见的有害气体有一氧化碳、硫化氢、二氧化氮、二氧化硫、氨气、瓦斯等。

下面分别介绍之。

1、一氧化碳（CO）

一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，相对密度为0.97，微溶于水，但能溶于氨水，能与空气均匀地混合。

与酸、碱不起反应，只能被活性炭少量吸附。

一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在13%～75%时有爆炸的危险。

一氧化碳是一种对血液、神经有害的毒物。

一氧化碳随空气吸人体内后，通过肺泡进入血液，并与血液中的血红蛋白结合。

一氧化碳与血红蛋白的结合力比氧与血红蛋白的结合力大200~300倍。

一氧化碳与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白（COHb），不仅减少了血球携氧能力，而且抑制、减缓氧和血红蛋白的解析与氧的释放。

一氧化碳对人的危害主要取决于空气中一氧化碳的浓度和与人的接触时间（见表1-1-4、图1-1-1）．一氧化碳还可导致心肌损伤，对中枢神经系统特别是锥体外系统也有损害，经实验证明一氧化碳还可引起慢性中毒。

表1-1-4一氧化碳中毒症状与浓度的关系

一氧化碳浓度/%

主要症状

0.02

2～3小时内可能引起轻微头痛

0.08

40分钟内出现头痛,眩晕和恶心。

2小时内发生体温和血压下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷。

0.32

5～10分钟内出现头痛，眩晕。

半小时内可能出现昏迷并有死亡危险。

1.28

几分钟内出现昏迷和死亡。

矿内爆破作业、煤炭自燃及发生火灾或煤尘、瓦斯爆炸时都能产生一氧化碳。

《规程》规定其最高容许浓度为0.0024％。

图1-1-1CO对人体身体状况的影响

2、硫化氢（H2S）

硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到0.0001%即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。

硫化氢相对密度为1.19，易溶于水，在常温、常压下一个体积的水可溶解2.5个体积的硫化氢，所以它可能积存于旧巷的积水中。

硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为4.3%～45.5%时有爆炸危险。

硫化氢有剧毒，有强烈的刺激作用，不但能引起鼻炎、气管炎和肺水肿；而且还能阻碍生物的氧化过程，使人体缺氧。

当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主；浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡，腐蚀刺激作用往往不明显。

硫化氢中毒症状与浓度的关系如表1-1-5所示。

表1-1-5　硫化氢中毒症状与浓度的关系

硫化氢浓度/%

主要症状

0.0025～0.003

有强烈臭味

0.005～0.01

1～2小时内出现眼及呼吸道刺激症状,臭味“减弱”或“消失”

0.015～0.02

出现恶心，呕吐，头晕，四肢无力，反应迟钝。

眼及呼吸道有强烈刺激症状

0.035～0.045

0.5～1小时内出现严重中毒,可发生肺炎、支气管炎及肺水肿，有死亡危险。

0.06～0.07

很快昏迷，短时间内死亡。

空气中硫化氢的主要来源：

有机物腐烂；含硫矿物的水解；矿物氧化和燃烧；从老空区和废旧巷道积水中放出；我国有些矿区煤层中也有硫化氢涌出。

《规程》规定：

井下空气中硫化氢含量不得超过0.00066%。

3、二氧化氮（NO2）

二氧化氮是一种褐红色的气体，有强烈的刺激气味，相对密度为1.59，易溶于水生成HNO3，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。

二氧化氮中毒有潜伏期，有的在严惩中毒时尚无明显感觉，还可坚持工作。

但经过6～24小时后发作，中毒者指头出现黄色斑点，并出现严惩的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。

二氧化氮中毒症状与浓度的关系如表1-1-6所示。

表1-1-6二氧化氮中毒症状与浓度的关系

二氧化氮/%

主要症状

0.004

2～4小时内可出现咳嗽症状。

0.006

短时间内感到喉咙刺激，咳嗽，胸疼。

0.01

短时间内出现严重中毒症状，神经麻痹，严惩咳嗽，恶心，呕吐。

0.025

短时间内可能出现死亡。

空气中二氧化氮的主要来源：

井下爆破工作。

《规程》规定：

氮氧化合物不得超过0.00025%。

4、二氧化硫（SO2）

二氧化硫为无色气体，具有强烈的硫磺气味及酸味，对空气的相对密度为1.4337，易积聚在巷道底部。

易溶于水。

矿内含硫矿物氧化、燃烧及在含硫矿物中爆破都会产生二氧化硫。

含硫矿层也涌出二氧化硫。

二氧化硫能被眼结膜和上呼吸道粘膜的富水粘液吸收，刺激眼粘膜和鼻咽等粘膜；在潮湿的矿内，能与空气中水分结合缓慢地形成硫酸（H2SO4），使其刺激作用更强。

当空气中浓度为0.3～lppm时，健康人可由嗅觉感知，使呼吸道轻度收缩，呼气中受阻，4～6ppm时，则对鼻咽及呼吸道粘膜有强烈刺激作用。

长时间在二氧化硫浓度为5～10ppm（或更低）的环境中呼吸，可引起慢性支气管炎，慢性鼻咽炎。

呼吸道阻力增大、呼吸道炎症及肺泡本身受到二氧化硫破坏的结果，可导致肺气肿和支气管哮喘。

吸入含高浓度的二氧化硫空气，可引起急性支气管炎，发生声门水肿和呼吸道麻痹，浓度为400～500ppm时可立即危及生命。

《规程》规定矿内空气中二氧化硫最高容许浓度为0.0005%。

5、氨气（NH3）

氨气为无色和有剧毒的气体，对空气的相对密度为0.9，易溶于水，对人体有毒害作用，《规程》规定，矿内最大容许浓度为0.004％（30mg/m3）。

但当其浓度达到0.0l％对就可嗅到其特殊臭味。

氨气主要在矿内发生火灾或爆炸事故时产生。

6、瓦斯（CH4）

瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度为0.55，难溶于水，扩散性较空气高1.6倍。

虽然无毒，但当浓度较高时，会引起窒息。

不助燃，但在空气中具有一定浓度（5~16%）并遇到高温（650～750℃）时能引起爆炸。

《规程》规定，工作面进风流中CH4的浓度不能大于0.5%，采掘工作面和采区的回风流中CH4的浓度不能大于1.0%，矿井和一翼的总回风流中，CH4最高容许浓度为0.75%。

7、氢气（H2）

氢气无色无味，具有爆炸性，在矿井火灾或爆炸事故中和井下充电硐室均会产生，其最高容许浓度为0.5%。

8、其它有害物质

矿内空气除了上述有害气体外，还含有其他一些有害物质，如在采掘生产过程中所产生的煤和岩石的细微颗粒（统称为矿尘）。

矿尘对矿内空气的污染不容忽视。

矿尘对矿井生产和人体都有严重危害。

煤尘能引起爆炸；粉尘特别是呼吸性粉尘能引起矿工尘肺病。

因此《规程》对作业场所空气中粉尘（总粉尘、呼吸性粉尘）浓度作了如表1-1-7的规定。

表1-1-7作业场所空气中粉尘浓度标准

粉尘中游离SiO2含量（%）

最高允许浓度/mg/m3

总粉尘

呼吸性粉尘

＜10

10

3.5

10～＜50

2

1

50～＜80

2

0.5

≥80

2

0.3

此外，井下小型空气压缩机产生的废气及使用柴油机的矿井柴油机排出的废气也都污染了矿内空气，这些废气的主要成分为氮的氧化物，一氧化碳，醛类和油烟等。

第二节矿内空气的主要物理参数

一、密度

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，故：

，kg/m3（1-2-1）

式中m——空气的质量，kg；

V——空气的体积，m3；

ρ——空气的密度，kg／m3；

一般地说，当空气的温度和压力改变时，其体积会发生变化。

所以空气的密度是随温度、压力而变化的，从而可以得出空气的密度是空间点坐标和时间的函数。

如在大气压P0为101325Pa、气温为0℃（273.15K）时，干空气的密度ρ0为1.293kg／m3。

湿空气的密度是lm3空气中所含干空气质量和水蒸汽质量之和：

（1-2-2）

式中ρd—1m3空气中干空气的质量，kg；

ρv—1m3空气中水蒸汽的质量，kg；

由气体状态方程和道尔顿分压定律可以得出湿空气的密度计算公式：

（1-2-3）

式中P—空气的压力，Pa；

t—空气的温度，℃；

Ps—温度t时饱和水蒸汽的分压，Pa；

φ—相对湿度，用小数表示。

二、比容

空气的比容是指单位质量空气所占有的体积，用符号

（m3／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。

则：

，m3/kg（1-2-4）

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。

三、粘性

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，图1-2-1所示。

在垂直流动方向上，设有厚度为dy（m），速度为u（m/s），速度增量为du（m/s）的分层，在流动方向上的速度梯度为

，由牛顿内摩擦定律：

（1-2-5）

式中：

f——内摩擦力，N；

S——流层之间的接触面积，m2；

——动力粘度（或称绝对粘度），

，它随着气温和气压而变化。

图1-2-1空气粘性

另外，在矿井通风中还常用运动粘性系数，用符号v（m/s2）表示气体的粘性，这个系数和系数μ有以下关系：

（1-2-6）

式中ρ——气体的密度，kg/m3。

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，如图1-2-2所示。

图1-2-2空气与水的运动粘度

在实际应用中，压力对流体的粘性影响很小，可以忽略。

在考虑流体的可压缩性时常采用动力粘度

而不用运动粘度。

表1-2-1为几种有关流体的粘度。

表1-2-1几种气体的粘度（0.1MPa，t=20℃）

流体名称

动力粘度

/

运动粘度v/

空气

1.808×10-5

1.501×10-5

氮气（N2）

1.76×10-5

1.41×10-5

氧气（O2）

2.04×10-5

1.43×10-5

甲烷（CH4）

1.08×10-5

1.52×10-5

水

1.005×10-3

1.007×10-6

四、比热

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1K时所吸收或放出的热量称为比热。

定义式为

，kJ/（kg∙k）（1-2-7）

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（Nm3）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1kg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1Nm3体积空气升高或降低1K时所吸收或放出的热量，单位是J/（Nm3∙K）。

摩尔比热的符号是C或MC，表示1kmol空气升高或降低1K时所吸收或放出的热量，单位是J/（kmol∙K）。

三种比热的换算关系是

（1-2-8）

式中M——气体的分子量；

ρ0——气体在标准状态下的密度，g/m3。

热量不是气体状态参数，所以C也不是状态参量，而是气体热力变化过程的函数。

影响其大小的主要因素是：

物质的性质、热力过程、物质所处的状态等。

气体的比热与热力过程有关，工程中最为常见的是定容过程和定压过程。

比热相应地分为定容比热（cv）和定压比热（cp）。

cv和cp值分别表示为

（1-2-9）

在等容过程中，气体不能膨胀做功，所吸收的热量全部用来增加气体的内动能，使内能增加，温度升高；在等压过程中，气体可以膨胀，所吸收的热量除用来增加气体分子的内动能外，还应克服外力做功，因而对相同质量的气体升高同样的温度，在等压过程中所需的热量要比等容过程多，故等压比热Cp总是大于等容比热Cv。

理想气体的比热也是温度的单值函数，比热随温度的升高而增大。

不同温度时，空气的Cp和Cv的数值如表1-2-2所列。

表1-2-2　　空气的比热

比热　温度

-10℃

0℃

15℃

30℃

80℃

等容比热Cv/kJ/（kg∙K）

0.7076

0.7118

0.7118

0.7159

0.7201

等压比热Cp/kJ/（kg∙K）

0.9965

1.0006

1.0006

1.0006

1.0009

令Cp/Cv=k，这个比值称为气体的比热比，或名绝热指数，每种气体各有一个几乎不变的k值，对于空气，k≈1.41。

五、内能

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mkg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/mkJ/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