Принимая во внимание термодинамические соотношения ; и изоэнтропичность течения , получим уравнение Бернулли для энергии

.

Отсюда находятся все нижеследующие соотношения для течения по соплу.

Параметры течения на срезе сопла определяются изоэнтропическим процессом расширения газа в сопле Лаваля от давления в камере сгорания при скорости до и в сужающейся до части сопла, а затем в расширяющейся сверхзвуковой части до и .

Требуемая степень расширения достигается выбором соответствующей относительной площади среза сопла

.

Параметры процесса расширения зависят от показателя адиабаты , определяемого числом степеней свободы молекул газа . Так для водорода Н₂ – , ; для СО₂ – , . Однако здесь следует отметить, что при высоких температурах могут возбуждаться не только степени свободы поступательного движения молекулы и колебаний вокруг своих осей, но и колебания атомов внутри молекулы, что приводит к понижению величины .

Из уравнения состояния идеального газа выводим

,

где ( – молекулярный вес), .

Из уравнения сохранения энергии, уравнения состояния и условия изоэнтропичности течения связь параметров на срезе с параметрами в камере сгорания будет определяться формулами

;

;

.

Параметры в критическом сечении:

;

;

.

Иногда удобнее в расчетах использовать не число Маха , а коэффициент скорости , где :

.

При получаем ; при имеем ; при будет иметь место , .

Рассмотрим пример

Для воздуха ; ; ;

.

Тогда изоэнтропическое течение в сопле описывается с помощью табличных газодинамических функций

;

;

.

Расход воздуха через сопло с площадью среза определяется формулой

,

где , .

Для воздуха и получим .

Для газа и – .

Полный импульс сопла

,

откуда ,

где ;

.