與礦井通風(fēng)密切相關(guān)的物理參數(shù)除了反映氣候條件的溫度、濕度以外，還有密度、比容、壓力、粘性等。

一、空氣的密度

單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度，用ρ來(lái)表示。即：

                                    （2-1）

式中  ρ——空氣的密度，kg/m3；

     M——空氣的質(zhì)量，m；

     V——空氣的體積，m3。

一般來(lái)說(shuō)，空氣的密度是隨溫度、濕度和壓力的變化而變化的。在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀況下（P＝101325Pa，t＝O℃，＝O%），干空氣的密度為1.293 kg/m3。濕空氣密度的計(jì)算公式為：

               ρ濕＝0.003484（1－0.378）           （2-2）

式中  P——空氣的壓力，Pa；

      T——熱力學(xué)溫度（T＝273+t），K；

      t ——空氣的溫度，℃；

     ——相對(duì)濕度，%；     

     P飽——溫度為t（℃）時(shí)的飽和水蒸氣壓力（見(jiàn)表1-9），pa。

由上式可見(jiàn)，壓力越大，溫度越低，空氣密度越大。當(dāng)壓力和溫度一定時(shí)，濕空氣的密度總是小于干空氣的密度。

在礦井通風(fēng)中，由于通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的空氣溫度、濕度、壓力各有不同，空氣的密度也有所變化，但變化范圍有限。在研究空氣流動(dòng)規(guī)律時(shí)，要根據(jù)具體情況考慮是否忽略這種變化。

    一般將空氣壓力為101325Pa，溫度為20℃，相對(duì)濕度為60%的礦井空氣稱為標(biāo)準(zhǔn)礦井空氣，其密度為1.2kg/m3。

    二、空氣的比容

    單位質(zhì)量空氣所占有的體積叫空氣的比容，用υ（m3/kg）表示，比容和密度互為倒數(shù)，它們是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)的兩種表達(dá)方式。即：

                                              （2-3）

    三、空氣的壓力（壓強(qiáng)）

    礦井通風(fēng)中，習(xí)慣將壓強(qiáng)稱為空氣的壓力。由于空氣分子的熱運(yùn)動(dòng)，分子之間不斷碰撞，同時(shí)氣體分子也不斷地和容器壁碰撞，形成了氣體對(duì)容器壁的壓力。氣體作用在單位面積上的力稱為空氣的壓力，用P表示。根據(jù)物理學(xué)的分子運(yùn)動(dòng)理論可導(dǎo)出理想氣體作用于容器壁的空氣壓力關(guān)系式為：

P ＝                    （2-4）

式中  n ——單位體積內(nèi)的空氣分子數(shù)；

      ——分子平移運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。

上式表明，空氣的壓力是單位體積空氣分子不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的總動(dòng)能的三分之二轉(zhuǎn)化為對(duì)外做功的機(jī)械能。單位體積內(nèi)的空氣分子數(shù)越多，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大，空氣壓力越大。

空氣壓力的單位為帕斯卡（Pa），簡(jiǎn)稱帕，1 Pa=1N/m2。壓力較大時(shí)還有千帕（KPa）、兆帕（MPa），1MPa=103KPa=106 Pa。有的壓力儀器也用百帕（hPa）表示，1hPa=100Pa。其它舊的壓力單位及換算見(jiàn)表2-1所示。

表2-1   壓力單位換算表

注：英制壓力單位采用磅力/英寸2（1bf/in2），11bf/in2=6894.7 Pa。1k Pa=103 Pa；

   1atm=101.325k Pa；1at=98.0665k Pa（千帕）；1bar（巴）=1000mbar（毫巴）

地面空氣壓力習(xí)慣稱為大氣壓。由于地球周圍大氣層的厚度高達(dá)數(shù)千千米，越靠近地表空氣密度越大，空氣分子數(shù)越多，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能越大，所以大氣壓力也越大。此外，大氣壓力還與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)，即便是同一地區(qū)，也會(huì)隨季節(jié)不同而變化，甚至一晝夜內(nèi)都有波動(dòng)。

四、空氣的粘性

任何流體都有粘性。當(dāng)流體以任*速在管道中流動(dòng)時(shí)，靠近管道中心的流層流速快，靠近管道壁的流層流速慢，相鄰兩流層之間的接觸面上便產(chǎn)生粘性阻力（內(nèi)摩擦力），以阻止其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流體具有的這一性質(zhì)，稱為流體的粘性。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦力定律，流體分層間的內(nèi)摩擦力為：

                        F =μS                           （2-5）

式中  F ——內(nèi)摩擦力，N；

 μ——動(dòng)力粘性系數(shù)，Pa·s；

 S——流層之間的接觸面積，m2；

 dv/dy ——垂直于流動(dòng)方向上的速度梯度，s-1。

由上式可以看出，當(dāng)流體不流動(dòng)或分層間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，dv/dy =0，則F =0。需要說(shuō)明的是，不論流體是否流動(dòng)，流體具有粘性的性質(zhì)是不變的。

在礦井通風(fēng)中，除了用動(dòng)力粘性系數(shù)μ表示空氣粘性大小外，還常用運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)ν（m2/s）來(lái)表示，與動(dòng)力粘性系數(shù)的關(guān)系為：

                                             （2-6）

式中  ρ——空氣的密度，kg/m3。

流體的粘性隨溫度和壓力的變化而變化。對(duì)空氣而言，粘性系數(shù)隨溫度的升高而增大，壓力對(duì)粘性系數(shù)的影響可以忽略。當(dāng)溫度為20℃，壓力為0.1MPa時(shí)，空氣的動(dòng)力粘性系數(shù)μ=1.808×10-5 Pa·s；運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)ν=1.501×10^-5 m2/s。