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压缩机所处理的气体种类繁多，气体所处的状态千差万别。从气体的基本性质来看，根据其所处的状态不同可以分为两类。一类是气体所处的状态离液态较远，例如空气、氢、氧、氮等，其特点是密度小，分子与分子间的距离大，彼此间的引力很弱，一般在压力增加、温度降低时仍能离液态很远。对这类气体可以忽略分子本身所占体积和分子间引力的影响，抽象为理想气体，认为气体分子是一些弹性的、不占据体积的质点，相互间没有作用力，而使问题简化，这样的假设分析得出的许多规律对许多气体来说与实验总结出来的规律基本相符。另一类气体则不同，它所处的状态离液态很近，例如水蒸气和氨气等。这类气体和前类气体相反，一般密度大，分子之间距离小，彼此间的引力大，不能忽略分子本身所占的体积和分子之间引力的影响。这一类气体是真实气体。当然，严格说来，气体都是真实气体，只不过一些气体服从于或接近于理想气体的规律，而另一些则与理想气体规律差别较大。本书在不加说明时，气体都视作理想气体，对真实气体，结合其特点，也专门作一定说明。
前面提到热力状态，而气体的状态特性是通过压力、温度、比容、内能、焓、熵等参量来表明的，这些表明气体热力状态的量，称为状态参数。在这些状态参数中先来讨论前三个，因为压力p、温度T和比容v（或者用密度ρ，ρ=
）是三个可以测量的量，成为描写气体状态最常用的基本状态参数，而其他的状态参数都可以由它们导出。对理想气体来说，不管是什么气体，或者处在何种状态，都有一种共性，那就是
或
式中，p为绝对压力，Pa或N/m 2 ；T为热力学温度，K；v为比容，m 3 /kg；ρ为密度，kg/m 3 ；R称为气体常数，J/（kg·K）。式（1-1）或式（1-2）称为理想气体状态方程，它表示出三个基本状态参数间的关系。上两式是对1kg质量气体写的，对于m kg质量气体而言，则式（1-1）可写成
式中，V为气体的总容积，m 3 。
为了确定气体常数R，运用阿佛伽德罗定律：“当气体在1.0133×10 5 N/m 2 压力和273K温度的标准状态下时，1kmol或μ kg任意气体（μ为气体分子量）都占有22.4m 3 （N）的容积”。这种性质与气体种类无关。于是由式（1-3）得：
式（1-4）说明气体常数与分子量成反比。数8314.3称为通用气体常数，对不同种类气体都适用。
例： 空气压缩机进口气体温度为38℃，进口气体压力为0.910×10 5 N/m 2 ，质量流量为50868kg/h，试求其进口容积流量是多少?换算到标准状态的容积流量又是多少?空气的气体常数R=287.4J/（kg·K）。
解： 由式（1-3）得：
式中，Q a 为进口容积流量；下标a为压缩机进口；G为质量流量。
用下标“N”表示标准状态，由两个状态下质量流量相同得
由此
真实气体不能像理想气体物理模型那样忽略气体分子自身的体积和分子间的相互作用两个重要因素，必须考虑它们的影响。不同气体的分子结构和形状不同，相互作用也不同。从组成分子的原子结构来看，正电荷的中心和负电荷的中心对不同的分子结构可能重合，也可能不重合。不重合时，正、负电荷中心相距一定距离，构成电偶极矩，这样的分子称为极性分子，重合时，则没有电偶极矩，这就是非极性分子，电偶极矩很小的分子称为弱极性分子。分子结构的不同，分子间的相互作用力也就不同。根据分子结构的这种分类可以将真实气体分为极性气体、弱极性气体和非极性气体，还有少数分子量很轻的气体如Ne、H 2 、He等，由于量子效应显著，而称为量子气体。度量电偶极矩的单位是德拜D（Debye）。在确定状态方程式时还常常用到偏心因子ω，它是分子偏心程度或非球形程度的量度，主要考虑到非球形分子的分子间作用力不只是分子中心间作用力，而应是分子间各部分作用力的总和。电偶极矩和ω一般可由气体性质表查到。
一百多年来通过理论分析为主推导的和根据实验数据为基础归纳总结的真实气体状态方程已经很多，其中有的是专用状态方程，专门适用于一定气体，精度高，但通用性差，另一类是通用状态方程，可适用于各种气体，虽准确度不及专用方程，但形式比专用方程简单，使用比较方便，其中有几种准确度比较高的通用状态方程，在工程上对热力性能计算分析、系统优化等，应用十分广泛。本书介绍真实气体计算一般特点，在本章最后一节介绍在透平式压缩机性能计算分析中应用较多的LK（Lee Kesler）和MH方程。
真实气体状态方程式也可以由对理想气体状态方程进行修正得到
式中，z称为压缩性系数或可压因子。它表示在相同压力和温度下真实气体比容v和视之为理想气体比容v id 之比，即z=v／v id ，z＞1，表示v＞v id ；z=1，真实气体符合理想气体规律；z＜1，表示按理想气体规律算得的比容值大于实际值。压缩系数随气体压力、温度变化，对于不同气体可利用对比态定律，找出近似的通用变化规律。所谓对比态定律最早是范德瓦耳在1881年提出来的，是个半经验定律。按照这个定律，不同气体在相同的对比压力p r =p／p c 和对比温度T r =T／T c 下，具有相同的对比比容v r =v／v c ，其中p c 、T c 、v c 分别为临界压力、临界温度和临界比容。一些气体的临界参数见附录二。工程上将对比参数相同的状态称为对比态，根据对比态定律，处于对比态的气体应具有相同的压缩性系数，由此可知，z是p r 、T r 的函数，因为v r 本身是p r 和T r 的函数。由式（1-5）得
即 z=f（p r ，T r ，z c ）
式中，z c 为临界压缩系数，根据实验发现，许多分子结构排列无序的非极性气体，z c =0.26～0.28，相差不多，取z c =0.27。根据实验数据可将z整理成是p r 、T r 的函数关系曲线，称为压缩性系数通用图（图1-1）。该图对空气、氩气、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等在T r =0.6～15、p r =0～40范围内适用；对氨、氢、氦、氟化甲基、水蒸气等气体，精度低，而且对氢及氦只适应于T r ＞2.5的范围，在计算时还必须采用如下准临界参数：
例： 利用图1-1查甲烷在温度为50℃和压力为147.2×10 5 Pa时的压缩性系数。
解： 对甲烷有p c =46.4×10 5 Pa，T c =190.5K，对比压强和对比温度为
p r =p／p c =147.2/46.4=3.17
T r =T／T c =（273+50）／190.5=1.696
由图1-1查到z=0.88，说明甲烷在给定状态下实际比容值比按照理想气体状态方程计算的比容值要小12%。
为适应真实气体热力性质参数的计算，状态方程很多，如在制冷工程对许多制冷剂的蒸汽可用如下状态方程式 ［34］ 来确定z，在T r ≥0.7，p r ≤0.6范围内有较好的精度，误差不超过1%。
图1-1 压缩性系数的通用图
又如应用比较普遍的Lee-Kesler（李-柯斯勒）和Martin-Hou（马丁-侯）方程，简称为LK方程和MH方程，它们将在本章最后一节专门介绍。