При ранее сделанных рассуждениях продукты сгорания принимались как идеальные газы, следующие законам Бойля-Мариотта и Гей-Люссака соответственно уравнению идеальных газов. Для действительных газов это уравнение состояния можно рассматривать как некоторую приблизительную закономерность, которой поведение действительного газа тем более следует, чем больше его удельный объем и, следовательно, чем меньше давление и чем выше температура. Однако при очень высоких температурах наблюдаются заметные отклонения от этого основного закона вследствие разложения молекул газа; этот вопрос будет нами ниже разобран более подробно. При небольших отклонениях от нормальных температур действительные газы дозально хорошо следуют уравнению состояния идеального газа. Там, где необходимо учесть и это небольшое отклонение, пользуются приблизительно теми же уравнениями, как и в случае идеального газа, при несколько иных значениях к. Если сжатие газа происходит при достаточно низкой постоянной температуре, то газ начинает превращаться в жидкость при давлении насыщения, зависящем лишь от этой температуры. При дальнейшем сжатии остается постоянным также и давление, а следовательно, в этой области влажного пара уравнение состояния газа не будет уже справедливым. Процесс сжижения газа продолжается при увеличении давления до тех пор, пока весь газ полностью не превратится в жидкость. В этой области влажного пара пользуются уже не уравнением состояния, но энтропийными диаграммами. Впрочем, для тех условий, которые имеют место в ракетах, эти отклонения от уравнений состояния газа, связанные с низкими температурами, не имеют серьезного значения. Уравнение состояния газа, как известно, теряет свое значение тогда, когда уплотнение газа \же настолько велико, что вследствие сильно уменьшившегося расстояния между молекулами силы сцепления между ними заметно возрастают. Вместо указанного выше уравнения состояния будет в этом случае справедливо другое уравнение состояния, а именно уравнение Ван-дер-Ваальса. На диаграмме нижние предельные области уравнения состояния при очень высоких давлениях определяются изотермической кривой, а при давлениях порядка критических давлений имеется значительная область около критической точки, причем в последнем случае уравнение состояния уже будет несправедливо, что видно и из формы изотермической кривой, отклоняющейся от формы равносторонней гиперболы. При дальнейшем понижении давления, а следовательно, при увеличении удельного объема V в соответствии с вышеизложенным уравнение состояния может применяться даже и при температурах ниже критической, так что им можно частично пользоваться и в области пара. Но так как в отходящих газах ракеты температуры порядка критических, или даже ниже критических, возможны лишь при очень сильном расширении, а следовательно, при очень низких давлениях и очень больших удельных объемах, то можно не опасаться, что при низких температурах уравнение состояния будет несправедливым. Гораздо более серьезное значение имеют процессы диссоциации газов, которые в условиях, имеющих место в ракетах, могут вызвать гораздо более серьезные отклонения от законов идеальных газов. Как известно, энергия ракетного двигателя получается термохимическим путем при помощи экзотермических реакций, что практически осуществляется посредством окисления горючего. Путем химического связывания с кислородом атомов водорода и углерода, имеющихся в горючем в преобладающем количестве, и получения соответственных окисей, а именно СО2 и Н2О, освобождаются также количества тепловой энергии, соответствующие теплотворной способности горючего и обеспечивающие в камере сгорания высокое давление газа и высокие температуры. Когда температура дойдет до известного высокого предела, соединение атомов С и Н с атомами О уже не может происходить в неограниченной степени и даже образовавшиеся уже молекулы СО2 и Н2О снова распадаются на соответственные ноны или атомы, причем образовавшаяся уже энергия снова поглощается, а давление газа и температура снова падает до тех пор, пока не установится состояние равновесия. Явление диссоциации представляет собой, следовательно, процесс распада химических соединений (в данном случае под влиянием высоких температур) на отдельные составные части; причем в данном случае на 1 кг Н20 поглощается энергия 1362000 кем; обычно такое же точно количество энергии при обратном процессе (ассоциации) освобождается, превращаясь в давление, температуру, скорость и т. п. Таким образом диссоциация продуктов горения в ракетных двигателях может значительно понизить перепад давления я температур, а также и скорость газа. При дальнейшем повышении температуры явления диссоциации все увеличиваются, и в конце концов будут разлагаться не только молекулы продуктов сгорании, но и последние начинают разлагаться на атомы, пока, наконец приблизительно при 5000: ни одной молекулы уже не останется. Согласно кинетической теории газов, это явление очень просто объясняется тем, что возрастающая при повышении температуры молекулярная скорость ведет в конце концов к таким сильным толчкам в рое молекул друг о друга, что они разрушаются, если, конечно, при этом внутримолекулярные силы уже недостаточно велики. Из вышеизложенного становится также ясным, что и давление может оказывать влияние на процессы диссоциации в том смысле, что повышение давления уменьшает диссоциацию, так как мы знаем, что диссоциированные газы стремятся занять большее пространство. Степень диссоциации различных газов при определенном давлении и температуре была измерена для различных газов. В табл. 8 мы приводим соответственные цифры для некоторых интересующих нас газов. Высокие скорости истечения продуктов сгорания, столь необходимые для ракетных и космических полетов, которые могли бы быть получены при сжигании, например, смеси водорода и кислорода в пропорции, соответствующей законам стехиометрии, значительно уменьшаются вследствие диссоциации. Диссоциацию можно несколько уменьшить: 1. Путем соответственного повышения давления (причем одновременно несколько повышается и температура). 2. Путем понижения температуры газов, выбирая горючие с более низкой температурой сгорания или добавляя негорючие газы. Если, кроме того, мы выберем тот газ, который имеется смеси в избытке, по возможности легким (например, водород), то удельный вес отходящих газов уменьшается, и при той же энергии давления в камере сгорания скорость их увеличивается пропорционально корню квадратному из обратной величины уменьшения плотности. 3. Весьма эффективным средством для уменьшения диссоциации является придание соответственной формы соплу, так как в нем можно таким образом регулировать превращение давления и температуры в кинетическую энергию (скорость) таким образом, что диссоциированные атомы снова образуют соответственные молекулы, освобождая при этом связанную энергию.