Գլխավոր հիմնական ֆիզիկական հատկություններօդը. օդի խտությունը, նրա դինամիկ և կինեմատիկական մածուցիկությունը, հատուկ ջերմային հզորությունը, ջերմային հաղորդունակությունը, ջերմային դիֆուզիոն, Պրանդտլի թիվը և էնտրոպիան: Օդի հատկությունները տրված են աղյուսակներում՝ կախված նորմալ մթնոլորտային ճնշման ջերմաստիճանից:

Օդի խտությունը՝ կախված ջերմաստիճանից

Ներկայացված է չոր օդի խտության արժեքների մանրամասն աղյուսակ տարբեր ջերմաստիճաններում և նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում: Որքա՞ն է օդի խտությունը: Օդի խտությունը կարելի է որոշել վերլուծական եղանակով՝ նրա զանգվածը բաժանելով զբաղեցրած ծավալի վրա։տվյալ պայմաններում (ճնշում, ջերմաստիճան և խոնավություն): Դուք կարող եք նաև հաշվարկել դրա խտությունը՝ օգտագործելով վիճակի իդեալական գազի հավասարման բանաձևը։ Դա անելու համար անհրաժեշտ է իմանալ օդի բացարձակ ճնշումը և ջերմաստիճանը, ինչպես նաև դրա գազի հաստատունը և մոլային ծավալը: Այս հավասարումը թույլ է տալիս հաշվարկել օդի չոր խտությունը:

Գործնականում, պարզել, թե որքան է օդի խտությունը տարբեր ջերմաստիճաններում, հարմար է օգտագործել պատրաստի սեղաններ։ Օրինակ՝ խտության արժեքների տրված աղյուսակը մթնոլորտային օդըկախված դրա ջերմաստիճանից: Աղյուսակում օդի խտությունը արտահայտված է կիլոգրամներով մեկ խորանարդ մետրի համար և տրվում է մինուս 50-ից մինչև 1200 աստիճան Ցելսիուս ջերմաստիճանի միջակայքում նորմալ մթնոլորտային ճնշման դեպքում (101325 Պա):

Օդի խտությունը կախված ջերմաստիճանից - աղյուսակ

t, °С	ρ, կգ/մ 3	t, °С	ρ, կգ/մ 3	t, °С	ρ, կգ/մ 3	t, °С	ρ, կգ/մ 3
-50	1,584	20	1,205	150	0,835	600	0,404
-45	1,549	30	1,165	160	0,815	650	0,383
-40	1,515	40	1,128	170	0,797	700	0,362
-35	1,484	50	1,093	180	0,779	750	0,346
-30	1,453	60	1,06	190	0,763	800	0,329
-25	1,424	70	1,029	200	0,746	850	0,315
-20	1,395	80	1	250	0,674	900	0,301
-15	1,369	90	0,972	300	0,615	950	0,289
-10	1,342	100	0,946	350	0,566	1000	0,277
-5	1,318	110	0,922	400	0,524	1050	0,267
0	1,293	120	0,898	450	0,49	1100	0,257
10	1,247	130	0,876	500	0,456	1150	0,248
15	1,226	140	0,854	550	0,43	1200	0,239

25°C-ում օդն ունի 1,185 կգ/մ3 խտություն։Երբ ջեռուցվում է, օդի խտությունը նվազում է - օդը ընդլայնվում է (նրա հատուկ ծավալը մեծանում է): Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, օրինակ՝ մինչև 1200°C, ձեռք է բերվում օդի շատ ցածր խտություն՝ հավասար 0,239 կգ/մ 3, ինչը 5 անգամ պակաս է սենյակային ջերմաստիճանում իր արժեքից: Ընդհանուր առմամբ, ջեռուցման ընթացքում կրճատումը թույլ է տալիս տեղի ունենալ այնպիսի գործընթաց, ինչպիսին է բնական կոնվեկցիան, և այն օգտագործվում է, օրինակ, ավիացիոն ոլորտում:

Եթե ​​համեմատենք օդի խտությունը , ապա օդը երեք կարգով ավելի թեթև է 4°C ջերմաստիճանի դեպքում, ջրի խտությունը 1000 կգ/մ3 է, իսկ օդի խտությունը՝ 1,27 կգ/մ3։ Անհրաժեշտ է նաև նշել օդի խտության արժեքը նորմալ պայմաններում: Գազերի համար նորմալ պայմաններ են համարվում այն ​​պայմանները, երբ դրանց ջերմաստիճանը 0°C է, իսկ ճնշումը հավասար է նորմալ մթնոլորտային ճնշմանը։ Այսպիսով, ըստ աղյուսակի. օդի խտությունը նորմալ պայմաններում (NL-ում) 1,293 կգ/մ 3 է.

Օդի դինամիկ և կինեմատիկական մածուցիկությունը տարբեր ջերմաստիճաններում

Ջերմային հաշվարկներ կատարելիս անհրաժեշտ է իմանալ օդի մածուցիկության արժեքը (մածուցիկության գործակից) տարբեր ջերմաստիճաններում։ Այս արժեքը պահանջվում է Ռեյնոլդսի, Գրաշոֆի և Ռեյլի թվերը հաշվարկելու համար, որոնց արժեքները որոշում են այս գազի հոսքի ռեժիմը: Աղյուսակը ցույց է տալիս դինամիկ գործակիցների արժեքները μ և կինեմատիկական ν օդի մածուցիկությունը ջերմաստիճանի միջակայքում -50-ից մինչև 1200 °C մթնոլորտային ճնշման դեպքում:

Օդի մածուցիկության գործակիցը զգալիորեն մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:Օրինակ՝ օդի կինեմատիկական մածուցիկությունը հավասար է 15,06 10 -6 մ 2/վ 20°C ջերմաստիճանի դեպքում, իսկ մինչև 1200°C ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում օդի մածուցիկությունը հավասար է 233,7 10 -6 մ։ 2/վ, այսինքն՝ ավելանում է 15,5 անգամ։ Օդի դինամիկ մածուցիկությունը 20°C ջերմաստիճանում 18,1·10 -6 Պա·վ է։

Երբ օդը տաքացվում է, մեծանում են ինչպես կինեմատիկական, այնպես էլ դինամիկ մածուցիկության արժեքները: Այս երկու մեծությունները միմյանց հետ կապված են օդի խտության միջոցով, որի արժեքը նվազում է, երբ այս գազը տաքացվում է։ Օդի (ինչպես նաև այլ գազերի) կինեմատիկական և դինամիկ մածուցիկության բարձրացումը, երբ ջեռուցվում է, կապված է օդի մոլեկուլների ավելի ինտենսիվ թրթռման հետ իրենց հավասարակշռության վիճակի շուրջ (ըստ MKT):

Օդի դինամիկ և կինեմատիկական մածուցիկությունը տարբեր ջերմաստիճաններում - աղյուսակ

t, °С	μ·10 6 , Պա·ս	ν·10 6, մ 2 / վրկ	t, °С	μ·10 6 , Պա·ս	ν·10 6, մ 2 / վրկ	t, °С	μ·10 6 , Պա·ս	ν·10 6, մ 2 / վրկ
-50	14,6	9,23	70	20,6	20,02	350	31,4	55,46
-45	14,9	9,64	80	21,1	21,09	400	33	63,09
-40	15,2	10,04	90	21,5	22,1	450	34,6	69,28
-35	15,5	10,42	100	21,9	23,13	500	36,2	79,38
-30	15,7	10,8	110	22,4	24,3	550	37,7	88,14
-25	16	11,21	120	22,8	25,45	600	39,1	96,89
-20	16,2	11,61	130	23,3	26,63	650	40,5	106,15
-15	16,5	12,02	140	23,7	27,8	700	41,8	115,4
-10	16,7	12,43	150	24,1	28,95	750	43,1	125,1
-5	17	12,86	160	24,5	30,09	800	44,3	134,8
0	17,2	13,28	170	24,9	31,29	850	45,5	145
10	17,6	14,16	180	25,3	32,49	900	46,7	155,1
15	17,9	14,61	190	25,7	33,67	950	47,9	166,1
20	18,1	15,06	200	26	34,85	1000	49	177,1
30	18,6	16	225	26,7	37,73	1050	50,1	188,2
40	19,1	16,96	250	27,4	40,61	1100	51,2	199,3
50	19,6	17,95	300	29,7	48,33	1150	52,4	216,5
60	20,1	18,97	325	30,6	51,9	1200	53,5	233,7

Նշում. Զգույշ եղեք. Օդի մածուցիկությունը տրվում է 10 6 հզորությամբ:

Օդի տեսակարար ջերմային հզորությունը -50-ից մինչև 1200°C ջերմաստիճանում

Ներկայացված է տարբեր ջերմաստիճաններում օդի հատուկ ջերմային հզորության աղյուսակ: Աղյուսակում ջերմային հզորությունը տրված է մշտական ​​ճնշման դեպքում (օդի իզոբարային ջերմային հզորություն) մինուս 50-ից մինչև 1200°C ջերմաստիճանի միջակայքում չոր վիճակում օդի համար: Որքա՞ն է օդի հատուկ ջերմային հզորությունը: Հատուկ ջերմային հզորությունը որոշում է ջերմության քանակությունը, որը պետք է մատակարարվի մեկ կիլոգրամ օդին մշտական ​​ճնշման տակ, որպեսզի ջերմաստիճանը բարձրանա 1 աստիճանով: Օրինակ, 20°C-ում 1 կգ այս գազը 1°C-ով իզոբարային գործընթացում տաքացնելու համար պահանջվում է 1005 Ջ ջերմություն։

Օդի հատուկ ջերմային հզորությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:Այնուամենայնիվ, օդի զանգվածային ջերմային հզորության կախվածությունը ջերմաստիճանից գծային չէ: -50-ից մինչև 120°C միջակայքում դրա արժեքը գործնականում չի փոխվում. այս պայմաններում օդի միջին ջերմային հզորությունը կազմում է 1010 Ջ/(կգ աստիճան): Ըստ աղյուսակի՝ երևում է, որ ջերմաստիճանը սկսում է զգալի ազդեցություն ունենալ 130°C արժեքից։ Այնուամենայնիվ, օդի ջերմաստիճանը շատ ավելի քիչ է ազդում նրա հատուկ ջերմային հզորության վրա, քան մածուցիկությունը: Այսպիսով, երբ տաքացվում է 0-ից մինչև 1200°C, օդի ջերմունակությունն ավելանում է ընդամենը 1,2 անգամ՝ 1005-ից մինչև 1210 Ջ/(կգ աստիճան):

Հարկ է նշել, որ խոնավ օդի ջերմունակությունն ավելի բարձր է, քան չոր օդինը։ Եթե ​​համեմատենք օդը, ապա ակնհայտ է, որ ջուրն ավելի մեծ արժեք ունի, և օդում ջրի պարունակությունը հանգեցնում է տեսակարար ջերմունակության բարձրացման:

Տարբեր ջերմաստիճաններում օդի հատուկ ջերմային հզորությունը - աղյուսակ

t, °С	C p, J/(կգ աստիճան)	t, °С	C p, J/(կգ աստիճան)	t, °С	C p, J/(կգ աստիճան)	t, °С	C p, J/(կգ աստիճան)
-50	1013	20	1005	150	1015	600	1114
-45	1013	30	1005	160	1017	650	1125
-40	1013	40	1005	170	1020	700	1135
-35	1013	50	1005	180	1022	750	1146
-30	1013	60	1005	190	1024	800	1156
-25	1011	70	1009	200	1026	850	1164
-20	1009	80	1009	250	1037	900	1172
-15	1009	90	1009	300	1047	950	1179
-10	1009	100	1009	350	1058	1000	1185
-5	1007	110	1009	400	1068	1050	1191
0	1005	120	1009	450	1081	1100	1197
10	1005	130	1011	500	1093	1150	1204
15	1005	140	1013	550	1104	1200	1210

Ջերմային հաղորդունակություն, ջերմային դիֆուզիոն, օդի Prandtl թիվը

Աղյուսակում ներկայացված են մթնոլորտային օդի այնպիսի ֆիզիկական հատկություններ, ինչպիսիք են ջերմային հաղորդունակությունը, ջերմային դիֆուզիոն և դրա Prandtl թիվը՝ կախված ջերմաստիճանից: Չոր օդի համար օդի ջերմաֆիզիկական հատկությունները տրվում են -50-ից մինչև 1200°C: Ըստ աղյուսակի՝ երևում է, որ օդի նշված հատկությունները զգալիորեն կախված են ջերմաստիճանից, և այդ գազի դիտարկվող հատկությունների ջերմաստիճանային կախվածությունը տարբեր է։

Լաբորատոր աշխատանք թիվ 1

Զանգվածի իզոբարի սահմանումը

օդի ջերմային հզորությունը

Ջերմային հզորությունը այն ջերմությունն է, որը պետք է ավելացվի նյութի միավոր քանակին, որպեսզի այն տաքացվի 1 Կ-ով: Նյութի միավոր քանակությունը կարելի է չափել կիլոգրամներով, խորանարդ մետրերով նորմալ ֆիզիկական պայմաններում և կիլոմոլներով: Գազի կիլոմոլը գազի զանգվածն է կիլոգրամներով, որը թվայինորեն հավասար է նրա մոլեկուլային քաշին։ Այսպիսով, կան երեք տեսակի ջերմային հզորություններ՝ զանգվածային c, J/(kg⋅K); ծավալային s′, J/(m3⋅K) և մոլային, J/(kmol⋅K): Քանի որ կիլոմոլ գազի զանգվածը μ անգամ ավելի մեծ է, քան մեկ կիլոգրամը, մոլային ջերմային հզորության առանձին նշում չի ներկայացվում: Ջերմային հզորությունների միջև հարաբերությունները.

որտեղ = 22,4 մ3/կմոլ – կիլոմոլի ծավալ իդեալական գազնորմալ ֆիզիկական պայմաններում; – գազի խտությունը նորմալ ֆիզիկական պայմաններում, կգ/մ3:

Գազի իրական ջերմային հզորությունը ջերմության ածանցյալն է ջերմաստիճանի նկատմամբ.

Գազին մատակարարվող ջերմությունը կախված է թերմոդինամիկական գործընթացից: Այն կարող է որոշվել իզոխորիկ և իզոբարային գործընթացների թերմոդինամիկայի առաջին օրենքով.

Ահա ջերմությունը, որը մատակարարվում է 1 կգ գազի իզոբարային գործընթացում. - գազի ներքին էներգիայի փոփոխություն. - գազերի աշխատանքը արտաքին ուժերի դեմ.

Ըստ էության, բանաձևը (4) ձևակերպում է թերմոդինամիկայի 1-ին օրենքը, որից հետևում է Մայերի հավասարումը.

Եթե ​​դնենք = 1 Կ, ապա, այսինքն, գազի հաստատունի ֆիզիկական նշանակությունը 1կգ գազի իզոբար գործընթացում կատարվող աշխատանքն է, երբ նրա ջերմաստիճանը փոխվում է 1 Կ-ով։

Մայերի հավասարումը 1 կիլոմոլ գազի համար ունի ձև

որտեղ = 8314 J/(kmol⋅K) գազի համընդհանուր հաստատունն է:

Ի հավելումն Մայերի հավասարման, գազերի իզոբարային և իզոխորային զանգվածային ջերմային հզորությունները միմյանց հետ կապված են k ադիաբատիկ ցուցիչի միջոցով (Աղյուսակ 1).

Աղյուսակ 1.1

Իդեալական գազերի ադիաբատիկ ցուցիչների արժեքները

Գազերի ատոմականություն
Միատոմ գազեր
Դիատոմային գազեր
Եռա և բազմատոմ գազեր

ԱՇԽԱՏԱՆՔԻ ՆՊԱՏԱԿԸ

Թերմոդինամիկայի հիմնական օրենքների վերաբերյալ տեսական գիտելիքների համախմբում: Էներգետիկ հաշվեկշռի հիման վրա օդի ջերմային հզորության որոշման մեթոդի գործնական մշակում։

Օդի տեսակարար զանգվածային ջերմունակության փորձարարական որոշում և ստացված արդյունքի համեմատություն հղման արժեքի հետ։

1.1. Լաբորատոր կազմավորման նկարագրությունը

Տեղադրումը (նկ. 1.1) բաղկացած է փողային խողովակից 1 ներքին տրամագծով d =
= 0.022 մ, որի վերջում տեղադրված է ջերմամեկուսացումով էլեկտրական տաքացուցիչ 10. Խողովակի ներսում շարժվում է օդի հոսք, որը մատակարարվում է 3. Օդի հոսքը կարելի է կարգավորել օդափոխիչի արագությունը փոխելով։ Խողովակ 1-ը պարունակում է ամբողջական ճնշման խողովակ 4 և ավելորդ ստատիկ ճնշում 5, որոնք միացված են 6 և 7 ճնշաչափերին: Բացի այդ, խողովակ 1-ում տեղադրված է ջերմակույտ 8, որը կարող է շարժվել խաչմերուկի երկայնքով միաժամանակ ամբողջական ճնշման խողովակի հետ: Ջերմազույգի էմֆ-ի մեծությունը որոշվում է 9-րդ պոտենցիոմետրով: Խողովակի միջով շարժվող օդի տաքացումը կարգավորվում է լաբորատոր ավտոտրանսֆորմատոր 12-ի միջոցով՝ փոխելով ջեռուցիչի հզորությունը, որը որոշվում է ամպաչափ 14-ի և վոլտմետրի ցուցումներով: Ջեռուցիչի ելքի օդի ջերմաստիճանը որոշվում է 15 ջերմաչափով:

1.2. ՓՈՐՁԱՐԱՐԱԿԱՆ ԿԱՐԳ

Ջեռուցիչի ջերմային հոսքը, W:

որտեղ ես – ընթացիկ, A; U – լարում, V; = 0,96; =
= 0.94 - ջերմության կորստի գործակից:

Նկ.1.1. Փորձարարական տեղադրման դիագրամ.

1 - խողովակ; 2 - շփոթեցնող; 3 - երկրպագու; 4 – խողովակ դինամիկ ճնշումը չափելու համար;

5 - խողովակ; 6, 7 - դիֆերենցիալ ճնշման չափիչներ; 8 – ջերմազույգ; 9 - պոտենցիոմետր; 10 - մեկուսացում;

11 – էլեկտրական վառարան; 12 – լաբորատոր ավտոտրանսֆորմատոր; 13 - վոլտմետր;

14 – ամպերմետր; 15 - ջերմաչափ

Օդի կողմից կլանված ջերմային հոսք, W:

որտեղ m – զանգվածային օդի հոսք, կգ/վ; – օդի փորձարարական, զանգվածային իզոբարային ջերմունակությունը, J/(kg K); – օդի ջերմաստիճանը ջեռուցման հատվածից ելքի և դրա մուտքի մոտ, °C.

Օդի զանգվածային հոսք, կգ/վ.

. (1.10)

Ահա խողովակի օդի միջին արագությունը, մ/վ; դ - խողովակի ներքին տրամագիծը, մ; – օդի խտությունը ջերմաստիճանում, որը հայտնաբերվում է կգ/մ3 բանաձևով.

, (1.11)

որտեղ = 1,293 կգ/մ3 – օդի խտությունը նորմալ ֆիզիկական պայմաններում; B - ճնշում, մմ: rt. փող; - խողովակի մեջ ստատիկ օդի ավելցուկային ճնշում, մմ: ջուր Արվեստ.

Օդի արագությունները որոշվում են դինամիկ ճնշմամբ չորս հավասար հատվածներում, մ/վ.

որտեղ է դինամիկ ճնշումը, մմ: ջուր Արվեստ. (կգֆ / մ2); g = 9,81 մ/վ2 – ազատ անկման արագացում:

Օդի միջին արագությունը խողովակի խաչմերուկում, մ/վ.

Օդի միջին իզոբարային զանգվածային ջերմային հզորությունը որոշվում է բանաձևով (1.9), որի մեջ ջերմային հոսքը փոխարինվում է (1.8) հավասարումից: Օդի միջին ջերմաստիճանում օդի ջերմային հզորության ճշգրիտ արժեքը հայտնաբերվում է միջին ջերմային հզորությունների աղյուսակից կամ J/(kg⋅K) էմպիրիկ բանաձևից.

. (1.14)

Փորձի հարաբերական սխալ, %:

. (1.15)

1.3. Փորձի անցկացում և մշակում

չափման արդյունքները

Փորձն իրականացվում է հետևյալ հաջորդականությամբ.

1. Լաբորատոր ստենդը միացված է և ստացիոնար ռեժիմ հաստատելուց հետո կատարվում են հետևյալ ցուցումները.

Դինամիկ օդի ճնշում խողովակների հավասար հատվածների չորս կետերում;

Խողովակի մեջ չափազանց ստատիկ օդի ճնշում;

Ընթացիկ I, A և լարման U, V;

Մուտքի օդի ջերմաստիճանը, °C (թերմոզույգ 8);

Ելքի ջերմաստիճանը, °C (ջերմաչափ 15);

Բարոմետրիկ ճնշում B, մմ: rt. Արվեստ.

Փորձը կրկնվում է հաջորդ ռեժիմի համար: Չափումների արդյունքները մուտքագրված են Աղյուսակ 1.2-ում: Հաշվարկները կատարվում են աղյուսակում: 1.3.

Աղյուսակ 1.2

Չափման աղյուսակ

	Քանակի անվանումը
	Օդի մուտքի ջերմաստիճան, °C
	Ելքային օդի ջերմաստիճանը, °C
	Օդի դինամիկ ճնշում, մմ: ջուր Արվեստ.
	Չափազանց ստատիկ օդի ճնշում, մմ: ջուր Արվեստ.
	Բարոմետրիկ ճնշում B, մմ: rt. Արվեստ.
	Լարման U, V

Աղյուսակ 1.3

Հաշվարկային աղյուսակ

	Քանակների անվանումը
	Դինամիկ ճնշում, N/m2
	Մուտքի հոսքի միջին ջերմաստիճանը, °C

Տակ հատուկ ջերմային հզորություննյութերը հասկանում են ջերմության այն քանակությունը, որը պետք է ավելացվի կամ հանվի նյութի միավորից (1 կգ, 1 մ 3, 1 մոլ)՝ նրա ջերմաստիճանը մեկ աստիճանով փոխելու համար։

Կախված տվյալ նյութի միավորից՝ առանձնանում են հետևյալ հատուկ ջերմային հզորությունները.

Զանգվածային ջերմային հզորություն ՀԵՏ, վերաբերում է 1 կգ գազին, J/(kg∙K);

Մոլային ջերմային հզորություն μС, վերաբերում է 1 կմոլ գազին, J/(kmol∙K);

Ծավալային ջերմային հզորություն ՀԵՏ', վերաբերում է 1 մ 3 գազին, J/(m 3 ∙K):

Հատուկ ջերմային հզորությունները միմյանց հետ կապված են հարաբերությամբ.

Որտեղ υ n- գազի հատուկ ծավալը նորմալ պայմաններում (ն.ս.), մ 3 / կգ; µ - մոլային զանգվածգազ, կգ/կմոլ.

Իդեալական գազի ջերմային հզորությունը կախված է ջերմության մատակարարման (կամ հեռացման) գործընթացի բնույթից, գազի ատոմականությունից և ջերմաստիճանից (իրական գազերի ջերմունակությունը նույնպես կախված է ճնշումից)։

Զանգվածի իզոբարային կապը Պ.-ի հետեւ isochoric CVջերմային հզորությունները սահմանվում են Մայերի հավասարմամբ.

C P - C V = R, (1.2)

Որտեղ R –գազի հաստատուն, J/(kg∙K).

Երբ իդեալական գազը տաքացվում է հաստատուն ծավալով փակ անոթում, ջերմությունը ծախսվում է միայն նրա մոլեկուլների շարժման էներգիան փոխելու վրա, իսկ մշտական ​​ճնշմամբ տաքացնելիս՝ գազի ընդլայնման պատճառով, միաժամանակ աշխատանք է կատարվում արտաքին ուժերի դեմ։ .

Մոլային ջերմային հզորությունների համար Մայերի հավասարումն ունի հետևյալ ձևը.

μС р - μС v = μR, (1.3)

Որտեղ µR=8314J/(kmol∙K) – ունիվերսալ գազի հաստատուն:

Գազի իդեալական ծավալ V nնորմալ պայմանների իջեցված, որոշվում է հետևյալ հարաբերություններից.

(1.4)

Որտեղ R n- ճնշում նորմալ պայմաններում, R n= 101325 Պա = 760 մմ Hg; Tn- ջերմաստիճանը նորմալ պայմաններում, Tn= 273,15 Կ; Պ տ, Vt, Տ տ- գազի աշխատանքային ճնշումը, ծավալը և ջերմաստիճանը.

Իզոբարային և իզոխորային ջերմունակության հարաբերակցությունը նշվում է կև զանգիր ադիաբատիկ ինդեքս:

(1.5)

(1.2)-ից և հաշվի առնելով (1.5) մենք ստանում ենք.

Ճշգրիտ հաշվարկների համար միջին ջերմային հզորությունը որոշվում է բանաձևով.

(1.7)

Տարբեր սարքավորումների ջերմային հաշվարկներում հաճախ որոշվում է գազերի տաքացման կամ սառեցման համար պահանջվող ջերմության քանակը.

Q = C∙m∙(տ 2 - տ 1), (1.8)

Q = C′∙V n∙(տ 2 - տ 1), (1.9)

Որտեղ V n– գազի ծավալը ստանդարտ պայմաններում, մ3.

Q = µC∙ν∙(տ 2 - տ 1), (1.10)

Որտեղ ν – գազի քանակը, կմոլ.

Ջերմային հզորություն. Ջերմային հզորության օգտագործումը փակ համակարգերում գործընթացները նկարագրելու համար

Համաձայն (4.56) հավասարման՝ ջերմությունը կարող է որոշվել, եթե հայտնի է համակարգի S էնտրոպիայի փոփոխությունը։ Այնուամենայնիվ, այն փաստը, որ էնտրոպիան չի կարող ուղղակիորեն չափվել, որոշ բարդություններ է առաջացնում, հատկապես իզոխորիկ և իզոբարային գործընթացները նկարագրելիս: Ջերմության քանակությունը որոշելու անհրաժեշտություն կա փորձարարորեն չափված մեծության միջոցով:

Այս արժեքը կարող է լինել համակարգի ջերմային հզորությունը: Մեծ մասը ընդհանուր սահմանումջերմային հզորությունը բխում է թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի արտահայտությունից (5.2), (5.3): Դրա հիման վրա C համակարգի ցանկացած հզորություն m տիպի աշխատանքի նկատմամբ որոշվում է հավասարմամբ

C m = dA m / dP m = P m d e g m / dP m, (5.42)

որտեղ C m-ը համակարգի հզորությունն է.

P m-ը և g m-ը, համապատասխանաբար, m տիպի ընդհանրացված ներուժն ու վիճակի կոորդինատն են:

C m արժեքը ցույց է տալիս, թե որքան աշխատանք պետք է կատարվի m տիպի տվյալ պայմաններում, որպեսզի փոխվի համակարգի mth ընդհանրացված ներուժը չափման միավորով:

Թերմոդինամիկայի մեջ որոշակի աշխատանքի հետ կապված համակարգի հզորության հայեցակարգը լայնորեն կիրառվում է միայն համակարգի և շրջակա միջավայրի միջև ջերմային փոխազդեցությունը նկարագրելիս:

Համակարգի հզորությունը ջերմության նկատմամբ կոչվում է ջերմային հզորություն և տրվում է հավասարությամբ

C = d e Q / dT = Td e S ջերմություն / dT: (5.43)

Այսպիսով, Ջերմային հզորությունը կարող է սահմանվել որպես ջերմության այն քանակությունը, որը պետք է փոխանցվի համակարգին՝ նրա ջերմաստիճանը մեկ Կելվինով փոխելու համար:

Ջերմային հզորությունը, ինչպես ներքին էներգիան և էնթալպիան, մեծ քանակություն է, որը համաչափ է նյութի քանակին:Գործնականում օգտագործվում է նյութի մեկ միավոր զանգվածի ջերմային հզորությունը. հատուկ ջերմային հզորությունև ջերմային հզորությունը նյութի մեկ մոլի համար, – մոլային ջերմային հզորություն. Հատուկ ջերմային հզորությունը SI-ում արտահայտվում է J/(kg K), իսկ մոլային հզորությունը J/(mol K):

Հատուկ և մոլային ջերմային հզորությունները կապված են հարաբերությամբ.

C մոլ = C-ն հաղթեց M, (5.44)

որտեղ M-ը նյութի մոլեկուլային քաշն է:

Տարբերել իրական (դիֆերենցիալ) ջերմային հզորություն, որը որոշվում է (5.43) հավասարումից և ներկայացնում է ջերմության տարրական աճը ջերմաստիճանի անսահման փոքր փոփոխությամբ, և միջին ջերմային հզորություն,որը ջերմության ընդհանուր քանակի հարաբերակցությունն է ջերմաստիճանի ընդհանուր փոփոխությանը այս գործընթացը:

Q/DT. (5.45)

Իրական և միջին տեսակարար ջերմային հզորությունների միջև կապը հաստատվում է կապով

Մշտական ​​ճնշման կամ ծավալի դեպքում ջերմությունը և, համապատասխանաբար, ջերմային հզորությունը ձեռք են բերում վիճակի ֆունկցիայի հատկություններ, այսինքն. դառնալ համակարգի բնութագրերը. Հենց այս ջերմային հզորություններն են՝ իզոբարային C P (հաստատուն ճնշման դեպքում) և իզոխորիկ C V (հաստատուն ծավալով), որոնք առավել լայնորեն կիրառվում են թերմոդինամիկայի մեջ։

Եթե ​​համակարգը ջեռուցվում է հաստատուն ծավալով, ապա, համաձայն (5.27) արտահայտության, C V իզոխորիկ ջերմային հզորությունը գրվում է ձևով.

C V = . (5.48)

Եթե ​​համակարգը տաքացվում է մշտական ​​ճնշման տակ, ապա, համաձայն (5.32) հավասարման, С Р իզոբարային ջերմային հզորությունը հայտնվում է ձևով.

C P = . (5.49)

С Р-ի և С V-ի միջև կապը գտնելու համար անհրաժեշտ է տարբերակել արտահայտությունը (5.31) ջերմաստիճանի նկատմամբ։ Իդեալական գազի մեկ մոլի համար այս արտահայտությունը, հաշվի առնելով (5.18) հավասարումը, կարող է ներկայացվել որպես.

H = U + pV = U + RT: (5.50)

dH/dT = dU/dT + R, (5.51)

իսկ իզոբարային և իզոխորային ջերմային հզորությունների տարբերությունը իդեալական գազի մեկ մոլի համար թվայինորեն հավասար է գազի համընդհանուր R հաստատունին.

C R - C V = R. (5.52)

Ջերմային հզորությունը մշտական ​​ճնշման դեպքում միշտ ավելի մեծ է, քան մշտական ​​ծավալի ջերմային հզորությունը, քանի որ մշտական ​​ճնշման տակ նյութի տաքացումը ուղեկցվում է գազի ընդլայնման աշխատանքով:

Օգտագործելով իդեալական միատոմ գազի ներքին էներգիայի արտահայտությունը (5.21), մենք ստանում ենք նրա ջերմային հզորության արժեքը իդեալական միատոմ գազի մեկ մոլի համար.

C V = dU/dT = d(3/2 RT)dT = 3/2 R » 12,5 J/(mol K); (5.53)

C P = 3/2R + R = 5/2 R » 20,8 J/(մոլ Կ): (5.54)

Այսպիսով, միատոմային իդեալական գազերի համար C V և C p-ը կախված չեն ջերմաստիճանից, քանի որ ամբողջ մատակարարվող ջերմային էներգիան ծախսվում է միայն արագացնելով թարգմանական շարժումը։ Պոլիատոմային մոլեկուլների համար, թարգմանական շարժման փոփոխության հետ մեկտեղ, կարող է տեղի ունենալ նաև պտտվող և թրթռումային ներմոլեկուլային շարժման փոփոխություն։ Դիատոմային մոլեկուլների համար դա սովորաբար հաշվի է առնվում լրացուցիչ ռոտացիոն շարժում, որի արդյունքում դրանց ջերմային հզորությունների թվային արժեքներն են.

C V = 5/2 R » 20,8 J / (մոլ K); (5.55)

C p = 5/2 R + R = 7/2 R » 29.1 J / (մոլ Կ): (5.56)

Ճանապարհին կանդրադառնանք նյութերի ջերմային հզորություններին ագրեգացման այլ (բացառությամբ գազային) վիճակներում։ Պինդ քիմիական միացությունների ջերմային հզորությունները գնահատելու համար հաճախ օգտագործվում է Նեյմանի և Կոպի հավելումների մոտավոր կանոնը, ըստ որի պինդ վիճակում քիմիական միացությունների մոլային ջերմունակությունը հավասար է տարրերի ատոմային ջերմային հզորությունների գումարին։ տրված միացություն. Այսպիսով, համալիրի ջերմային հզորությունը քիմիական միացությունՀաշվի առնելով Դուլոնգի և Փեթի կանոնը, այն կարելի է գնահատել հետևյալ կերպ.

C V = 25n J/(մոլ K), (5.57)

որտեղ n-ը միացությունների մոլեկուլների ատոմների թիվն է:

Հեղուկների և պինդ մարմինների ջերմային հզորությունները հալման կետի (բյուրեղացման) մոտ գրեթե հավասար են։ Նորմալ եռման կետի մոտ օրգանական հեղուկների մեծ մասն ունեն 1700 - 2100 Ջ/կգ Կ ջերմային հատուկ հզորություն։ Այս ջերմաստիճանների միջև փուլային անցումներՀեղուկի ջերմային հզորությունը կարող է զգալիորեն տարբերվել (կախված ջերմաստիճանից): Ընդհանուր առմամբ, պինդ մարմինների ջերմային հզորության կախվածությունը 0-290 Կ միջակայքում գտնվող ջերմաստիճանից շատ դեպքերում լավ է փոխանցվում կիսաէմպիրիկ Դեբիի հավասարման միջոցով ( բյուրեղյա վանդակ) ցածր ջերմաստիճանի տարածաշրջանում

C P » C V = eT 3, (5.58)

որում համաչափության գործակիցը (e) կախված է նյութի բնույթից (էմպիրիկ հաստատուն)։

Գազերի, հեղուկների և պինդ մարմինների ջերմային հզորության կախվածությունը սովորական և բարձր ջերմաստիճաններում ջերմաստիճանից սովորաբար արտահայտվում է էմպիրիկ հավասարումների միջոցով հզորության շարքերի տեսքով.

C P = a + bT + cT 2 (5.59)

C P = a + bT + c"T -2, (5.60)

որտեղ a, b, c և c» ջերմաստիճանի էմպիրիկ գործակիցներն են:

Վերադառնալով ջերմային հզորության մեթոդի օգտագործմամբ փակ համակարգերում պրոցեսների նկարագրությանը, եկեք գրենք 5.1 պարագրաֆում տրված որոշ հավասարումներ մի փոքր այլ ձևով:

Իզոխորիկ գործընթաց. Արտահայտելով ներքին էներգիան (5.27) ջերմունակությամբ՝ ստանում ենք

dU V = dQ V = U 2 – U 1 = C V dT = C V dT . (5.61)

Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ իդեալական գազի ջերմունակությունը կախված չէ ջերմաստիճանից, հավասարումը (5.61) կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

DU V = Q V = U 2 - U 1 = C V DT: (5.62)

Իրական մոնո- և բազմատոմ գազերի համար ինտեգրալի (5.61) արժեքը հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է իմանալ ֆունկցիոնալ կախվածության հատուկ ձևը C V = f(T) տեսակի (5.59) կամ (5.60):

Իզոբարային գործընթաց.Նյութի գազային վիճակի համար թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը (5.29) այս գործընթացի համար, հաշվի առնելով ընդլայնման աշխատանքը (5.35) և օգտագործելով ջերմունակության մեթոդը, գրվում է հետևյալ կերպ.

Q P = C V DT + RDT = C P DT = DH (5.63)

Q Р = DH Р = H 2 – H 1 = C Р dT. (5.64)

Եթե ​​համակարգը իդեալական գազ է, և С Р ջերմունակությունը կախված չէ ջերմաստիճանից, ապա հարաբերությունը (5.64) դառնում է (5.63): Իրական գազը նկարագրող (5.64) հավասարումը լուծելու համար անհրաժեշտ է իմանալ C p = f(T) կախվածության հատուկ ձևը:

Իզոթերմային գործընթաց.Իդեալական գազի ներքին էներգիայի փոփոխություն մշտական ​​ջերմաստիճանում տեղի ունեցող գործընթացում

dU T = C V dT = 0. (5.65)

Ադիաբատիկ գործընթաց.Քանի որ dU = C V dT, ապա իդեալական գազի մեկ մոլի համար ներքին էներգիայի փոփոխությունը և կատարված աշխատանքը համապատասխանաբար հավասար են.

DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5.66)

A մորթյա = -DU = C V (T 1 - T 2): (5.67)

Տարբեր թերմոդինամիկական գործընթացներ բնութագրող հավասարումների վերլուծություն՝ 1) p = const; 2) V = const; 3) T = const և 4) dQ = 0 ցույց է տալիս, որ դրանք բոլորը կարող են ներկայացվել ընդհանուր հավասարմամբ.

pV n = կոնստ. (5.68)

Այս հավասարման մեջ «n» ցուցիչը կարող է արժեքներ վերցնել 0-ից մինչև ¥ տարբեր գործընթացների համար.

1. isobaric (n = 0);

2. իզոթերմային (n = 1);

3. isochoric (n = ¥);

4. ադիաբատիկ (n = g; որտեղ g = C P / C V – ադիաբատիկ գործակից):

Ստացված հարաբերությունները վավեր են իդեալական գազի համար և ներկայացնում են նրա վիճակի հավասարման հետևանքը, իսկ դիտարկվող գործընթացները իրական գործընթացների որոշակի և սահմանափակող դրսևորումներ են: Իրական գործընթացները, որպես կանոն, միջանկյալ են, տեղի են ունենում «n» կամայական արժեքներով և կոչվում են պոլիտրոպիկ գործընթացներ:

Եթե ​​դիտարկված թերմոդինամիկական գործընթացներում արտադրված իդեալական գազի ընդլայնման աշխատանքը համեմատենք V 1-ից V 2 ծավալի փոփոխության հետ, ապա, ինչպես երևում է Նկ. 5.2, ընդլայնման ամենամեծ աշխատանքը կատարվում է իզոբարային գործընթացում, ավելի քիչ՝ իզոթերմային գործընթացում և նույնիսկ ավելի քիչ՝ ադիաբատիկ գործընթացում։ Իզոխորիկ գործընթացի համար աշխատանքը զրոյական է:

Բրինձ. 5.2. P = f (V) – կախվածություն տարբեր թերմոդինամիկական պրոցեսներից (ստվերավորված տարածքները բնութագրում են ընդլայնման աշխատանքը համապատասխան գործընթացում)

Ռուսաստանի Դաշնություն ԽՍՀՄ պետական ​​ստանդարտի արձանագրություն

GSSSD 8-79 Հեղուկ և գազային օդ: Խտությունը, էնթալպիան, էնտրոպիան և իզոբարային ջերմունակությունը 70-1500 Կ ջերմաստիճանում և 0,1-100 ՄՊա ճնշումներում

սահմանել էջանիշ

սահմանել էջանիշ

ՍՏԱՆԴԱՐՏ ՏԵՂԵԿԱՏՎԱԿԱՆ ՏՎՅԱԼՆԵՐԻ ՊԵՏԱԿԱՆ ԾԱՌԱՅՈՒԹՅՈՒՆ

Ստանդարտ հղումային տվյալների աղյուսակներ

ՕԴԸ ՀԵՂՈՒԿ ԵՎ ԳԱԶՎԱԾ Է։ ԽՏՈՒԹՅՈՒՆ, ԷՆՏԱԼՊԻԱ, ԷՆՏՐՈՊԻԱ ԵՎ ԻԶՈԲԱՐԻԿ ՋԵՐՄԱԿԱՆ ԿԱՐՈՂՈՒԹՅՈՒՆԸ 70-1500 Կ ՋԵՐՄԱՑՈՒՅՑՆԵՐՈՒՄ ԵՎ ՃՆՇՈՒՄՆԵՐՈՒՄ 0,1-100 ՄՊա.

Ստանդարտ հղումային տվյալների աղյուսակներ
Հեղուկ և գազային օդ Խտություն, էնթալպիա, էնտրոպիա և իզոբարային ջերմային հզորություն 70-ից 1500 Կ ջերմաստիճանում և 0,1-ից մինչև 100 ՄՊա ճնշում

ՄՇԱԿԵԼ Է Չափագիտության ծառայության համամիութենական գիտահետազոտական ​​ինստիտուտը, Օդեսայի ինժեներների ինստիտուտը նավատորմԼենինի անվան էներգետիկ ինստիտուտի Մոսկվայի շքանշան

ԱՌԱՋԱՐԿՎՈՒՄ Է ՀԱՍՏԱՏԵԼՈՒ ԽՍՀՄ ԳԱ նախագահության գիտության և տեխնիկայի բնագավառում թվային տվյալների հավաքագրման և գնահատման Խորհրդային ազգային կոմիտեի կողմից. Համամիութենական գիտահետազոտական ​​կենտրոն Քաղաքացիական ծառայությունստանդարտ հղումային տվյալներ

ՀԱՍՏԱՏՎԵԼ Է ՍԱՊԾ փորձագիտական ​​հանձնաժողովի կողմից՝ կազմված.

բ.գ.թ. տեխ. Գիտություններ Ն.Է.Գնեզդիլովա, տեխ.. Գիտություններ Ի.Ֆ.Գոլուբևա, քիմիայի դոկտոր: Գիտություններ Լ.Վ.Գուրվիչ, ճարտարագիտության դոկտոր. Գիտություններ Բ.Ա.Ռաբինովիչ, ճարտարագիտության դոկտոր: Գիտություններ A.M. Sirota

ՊԱՏՐԱՍՏՎԵԼ Է Ստանդարտ տեղեկատու տվյալների պետական ​​ծառայության համամիութենական գիտահետազոտական ​​կենտրոնի Հաստատման.

Ստանդարտ տեղեկատու տվյալների օգտագործումը պարտադիր է ազգային տնտեսության բոլոր ոլորտներում

Այս աղյուսակները պարունակում են ամենակարևոր գործնական արժեքները հեղուկ և գազային օդի խտության, էթալպիայի, էնտրոպիայի և իզոբարային ջերմային հզորության համար:

Աղյուսակների հաշվարկը հիմնված է հետևյալ սկզբունքների վրա.

1. Վիճակի հավասարումը, որը բարձր ճշգրտությամբ ցուցադրում է հուսալի փորձարարական տվյալներ , , -կախվածության վերաբերյալ, կարող է ապահովել կալորիականության և ակուստիկ հատկությունների հուսալի հաշվարկ՝ օգտագործելով հայտնի թերմոդինամիկական հարաբերությունները:

2. Միջին գործակիցներ մեծ թիվվիճակի հավասարումները, որոնք համարժեք են նախնական տեղեկատվության նկարագրության ճշգրտության առումով, թույլ են տալիս մեզ ստանալ հավասարում, որն արտացոլում է ամբողջ թերմոդինամիկական մակերեսը (ընդունված տիպի հավասարումների միջև փորձարարական տվյալների ընտրված հավաքածուի համար): Նման միջինացումը հնարավորություն է տալիս գնահատել հնարավոր պատահական սխալը ջերմային, կալորիական և ակուստիկ մեծությունների հաշվարկված արժեքներում՝ առանց հաշվի առնելու փորձարարական, , տվյալների համակարգված սխալի ազդեցությունը և սխալի ընտրության հետևանքով առաջացած սխալը։ վիճակի հավասարման ձևը.

Հեղուկ և գազային օդի վիճակի միջին հավասարումը ունի ձև

Որտեղ; ; .

Հավասարումը կազմված է աշխատանքներում ձեռք բերված ամենահուսալի փորձարարական խտության արժեքների հիման վրա և ընդգրկում է 65-873 Կ ջերմաստիճանի միջակայքը և 0,01-228 ՄՊա ճնշումը: Փորձարարական տվյալները նկարագրված են 0,11% միջին քառակուսի սխալով հավասարմամբ: Վիճակի միջինացված հավասարման գործակիցները ստացվել են 53 հավասարումների համակարգի մշակման արդյունքում, որոնք ճշգրտությամբ համարժեք են փորձարարական տվյալների նկարագրությանը։ Հաշվարկներում վերցվել են գազի հաստատունի և կրիտիկական պարամետրերի հետևյալ արժեքները՝ 287.1 J/(kg K); 132,5 Կ; 0,00316 մ/կգ.

Միջին օդային վիճակի հավասարման գործակիցները.

Բանաձևերի միջոցով որոշվել է էնթալպիան, էնտրոպիան և իզոբարային ջերմային հզորությունը

Որտեղ , , են էնթալպիան, էնտրոպիան և իզոխորիկ ջերմունակությունը իդեալական գազի վիճակում: Արժեքները և որոշվում են հարաբերություններից

Որտեղ և են էնթալպիան և էնտրոպիան ջերմաստիճանում; - սուբլիմացիայի ջերմություն 0 Կ-ում; - հաստատուն (0 այս աշխատանքում):

Օդի սուբլիմացիայի ջերմության արժեքը հաշվարկվել է դրա բաղադրիչների սուբլիմացիայի ջերմության տվյալների հիման վրա և հավասար է 253,4 կՋ/կգ (հաշվարկներում ենթադրվել է, որ օդը չի պարունակում CO և բաղկացած է 78,11% N-ից, 20,96% O և 0,93% Ar ըստ ծավալի): Էնթալպիայի և էնտրոպիայի արժեքները 100 Կ ջերմաստիճանում, որը հանդիսանում է օժանդակ հղման կետ, հավասարումը ինտեգրելիս, համապատասխանաբար կազմում են 3,48115 կՋ/կգ և 20,0824 կՋ/(կգ Կ):

Իզոբարային ջերմային հզորությունը իդեալական գազի վիճակում վերցված է աշխատանքից և մոտավորվում է բազմանդամով

50-2000 Կ ջերմաստիճանային միջակայքում սկզբնական տվյալների մոտարկման արմատային միջին քառակուսի սխալը կազմում է 0,009%, առավելագույնը՝ մոտ 0,02%։

Հաշվարկված արժեքների պատահական սխալները հաշվարկվում են 0,997 վստահության հավանականությամբ՝ օգտագործելով բանաձևը

Որտեղ է թերմոդինամիկական ֆունկցիայի միջին արժեքը; - հավասարումներ պարունակող համակարգից ստացված նույն ֆունկցիայի արժեքը.

Աղյուսակներ 1-4-ը ցույց են տալիս օդի թերմոդինամիկական ֆունկցիաների արժեքները, իսկ 5-8-րդ աղյուսակներում ներկայացված են համապատասխան պատահական սխալները: Աղյուսակներ 5-8-ի սխալի արժեքները ներկայացված են իզոբարների մի մասի համար, իսկ միջանկյալ իզոբարների արժեքները կարելի է ընդունելի ճշգրտությամբ ստանալ գծային ինտերպոլացիայի միջոցով: Հաշվարկված արժեքներում պատահական սխալները արտացոլում են վերջինիս տարածվածությունը վիճակի միջին հավասարման նկատմամբ. խտության համար դրանք զգալիորեն փոքր են, քան միջին քառակուսի սխալը փորձարարական տվյալների սկզբնական զանգվածի նկարագրության մեջ, որը ծառայում է. ամբողջական գնահատումև ներառում է մեծ շեղումներ որոշ տվյալների համար, որոնք բնութագրվում են ցրվածությամբ:

Աղյուսակ 1

Օդի խտություն

Շարունակություն

	կգ/մ, ժամը, ՄՊա,

աղյուսակ 2

Օդի էնթալպիա

Շարունակություն

	ԿՋ/կգ, ժամը, ՄՊա,

Աղյուսակ 3

Օդի էնտրոպիա

Շարունակություն

	ԿՋ/(կգ, K), ժամը, ՄՊա,

Աղյուսակ 4

Օդի իզոբարային ջերմունակությունը

________________

* Փաստաթղթի տեքստը համապատասխանում է բնօրինակին: - Տվյալների բազայի արտադրողի նշումը.

Շարունակություն

	ԿՋ/(կգ, K), ժամը, ՄՊա,

Աղյուսակ 5. Հաշվարկված խտության արժեքների միջին քառակուսի պատահական սխալները

, %, ժամը , ՄՊա

Աղյուսակ 6. Հաշվարկված էթալպիայի արժեքների արմատական ​​միջին քառակուսի պատահական սխալներ

ԿՋ/կգ, ժամը , ՄՊա

Վիճակի հավասարման վիրուսային ձևի կիրառման պատճառով աղյուսակները չեն հավակնում ճշգրիտ նկարագրել շրջակայքի թերմոդինամիկական հատկությունները կրիտիկական կետ(126-139 Կ, 190-440 կգ/մ):

Տեղեկություններ օդի ջերմադինամիկ հատկությունների փորձարարական ուսումնասիրությունների, վիճակի հավասարման և հաշվարկման աղյուսակների կազմման մեթոդների, փորձարարական տվյալների հետ հաշվարկված արժեքների համապատասխանության, ինչպես նաև իզոխորիկ ջերմային հզորության, ձայնի արագության մասին լրացուցիչ տեղեկություններ պարունակող ավելի մանրամասն աղյուսակների, Աշխատանքում բերված են գոլորշիացման ջերմությունը, շնչափողի ազդեցությունը, որոշ ածանցյալներ և հատկություններ եռման և խտացման կորերի վրա։

ՄԱՏԵՆԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ

1. Nolborn L., Schultre N. die Druckwage und die Isothermen von Luft, Argon und Helium Zwischen 0 und 200 °C: - Անն. Ֆիզ. 1915 մ, Բդ 47, N 16, Ս.1089-1111։

2. Michels A., Wassenaar T., Van Seventer W. Օդի իզոթերմները 0 °C-ից 75 °C և մինչև 2200 ատմ ճնշման դեպքում: - Հավելված. Գիտ. Res., 1953, հ. 4, թիվ 1, էջ 52-56։

3. Օդի սեղմելիության իզոթերմները -25 °C-ից -155 °C ջերմաստիճաններում և մինչև 560 ամագաթ խտության դեպքում (ճնշումներ մինչև 1000 մթնոլորտ) / Michels A.. Wassenaar T., Levelt J.M., De Graaff W. - Appl . Գիտ. Res., 1954, հ. Ա 4, N 5-6, էջ 381-392։

4. Փորձարարական ուսումնասիրությունօդի կոնկրետ ծավալներ/Vukalovich M.P., Zubarev V.N., Aleksandrov A.A., Kozlov A.D. - Ջերմաէներգետիկա, 1968, N 1, էջ 70-73։

5. Romberg N. Neue Messungen der thermischen ler Luft bei tiefen Temperaturen and die Berechnung der kalorischen mit Hilfe des Kihara-Potentials. - VDl-Vorschungsheft, 1971, - N 543, S.1-35.

6. Blanke W. Messung der thermischen von Luft im Zweiphasengebiet und Seiner Umgebung. Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doctor-Ingenieurs/. Բոհում., 1973:

7. Օդի խտության չափում 78-190 Կ ջերմաստիճանում մինչև 600 բար ճնշում / Wasserman A.A., Golovsky E.A., Mitsevich E.P., Tsymarny V.A., M., 1975. (Ավանդադրված է VINITI 28.0797):

8. Landolt N., R. Zahlenwerte und Funktionen aus Physik, Chemie, Astronomic, Geophysik und Technik: Berlin., Springer Verlag, 1961, Bd.2.

9. Գազերի ջերմային հատկությունների աղյուսակներ. Վաչինգթոն, նահանգ. տպ., անջատ., 1955, XI. (ԱՄՆ առևտրի դեպարտամենտ. NBS. Girc. 564):

10. Օդի թերմոդինամիկական հատկություններ/Sychev V.V., Wasserman A.A., Kozlov A.D. եւ ուրիշներ Մ., Ստանդարտների հրատարակչություն, 1978։

Տրանսպորտային էներգիա (սառը տրանսպորտ) Օդի խոնավությունը. Օդի ջերմային հզորություն և էնթալպիա

Օդի խոնավությունը. Օդի ջերմային հզորություն և էնթալպիա

Մթնոլորտային օդը չոր օդի և ջրի գոլորշու խառնուրդ է (0,2%-ից մինչև 2,6%)։ Այսպիսով, օդը գրեթե միշտ կարելի է համարել խոնավ։

Չոր օդի և ջրի գոլորշու մեխանիկական խառնուրդը կոչվում է խոնավ օդըկամ օդ-գոլորշու խառնուրդ: Օդի մեջ գոլորշիների խոնավության առավելագույն հնարավոր պարունակությունը m p.n.կախված է ջերմաստիճանից տև ճնշում Պխառնուրդներ. Երբ փոխվում է տԵվ Պօդը կարող է ի սկզբանե չհագեցածից անցնել ջրային գոլորշիներով հագեցվածության վիճակի, այնուհետև ավելորդ խոնավությունը կսկսի նստել գազի ծավալում և ընդգրկող մակերեսների վրա՝ մառախուղի, սառնամանիքի կամ ձյան տեսքով:

Խոնավ օդի վիճակը բնութագրող հիմնական պարամետրերն են՝ ջերմաստիճանը, ճնշումը, տեսակարար ծավալը, խոնավության պարունակությունը, բացարձակ և հարաբերական խոնավությունը, մոլեկուլային քաշը, գազի հաստատունը, ջերմունակությունը և էթալպիան։

Գազային խառնուրդների Դալթոնի օրենքի համաձայն խոնավ օդի ընդհանուր ճնշումը (P)չոր օդի P c և ջրային գոլորշու P p մասնակի ճնշումների գումարն է՝ P = P c + P p.

Նմանապես, խոնավ օդի V ծավալը և m զանգվածը կորոշվեն հարաբերություններով.

V = V c + V p, m = m c + m p.

ԽտությունԵվ խոնավ օդի հատուկ ծավալ (v)սահմանված:

Խոնավ օդի մոլեկուլային քաշը.

որտեղ B-ն բարոմետրիկ ճնշումն է:

Քանի որ չորացման ընթացքում օդի խոնավությունը շարունակաբար աճում է, իսկ գոլորշի-օդ խառնուրդում չոր օդի քանակը մնում է անփոփոխ, չորացման գործընթացը գնահատվում է նրանով, թե ինչպես է փոխվում ջրի գոլորշու քանակը 1 կգ չոր օդի համար, և բոլոր ցուցանիշները: գոլորշու-օդ խառնուրդը (ջերմային հզորություն, խոնավության պարունակություն, էթալպիա և այլն) վերաբերում է խոնավ օդում տեղակայված 1 կգ չոր օդին:

d = m p / m c, g / կգ, կամ, X = m p / m c.

Օդի բացարձակ խոնավություն- գոլորշու զանգված 1 մ 3 խոնավ օդում: Այս արժեքը թվայինորեն հավասար է .

Հարաբերական խոնավություն -տվյալ պայմաններում չհագեցած օդի բացարձակ խոնավության հարաբերակցությունն է հագեցած օդի բացարձակ խոնավությանը.

այստեղ, բայց ավելի հաճախ հարաբերական խոնավությունը նշվում է որպես տոկոս:

Խոնավ օդի խտության համար գործում է հետևյալ կապը.

Հատուկ ջերմությունխոնավ օդ:

c = c c + c p ×d/1000 = c c + c p ×X, kJ/(kg× °C),

որտեղ c c-ն չոր օդի հատուկ ջերմային հզորությունն է, c c = 1.0;

c p - գոլորշու հատուկ ջերմային հզորություն; n = 1,8-ով:

Չոր օդի ջերմային հզորությունը մշտական ​​ճնշման և փոքր ջերմաստիճանի միջակայքերում (մինչև 100 o C) մոտավոր հաշվարկների համար կարելի է համարել հաստատուն՝ հավասար 1,0048 կՋ/(կգ × °C): Գերտաքացվող գոլորշու համար միջին իզոբարային ջերմային հզորությունը մթնոլորտային ճնշման և գերտաքացման ցածր աստիճանի դեպքում նույնպես կարելի է ընդունել որպես հաստատուն և հավասար 1,96 կՋ/(կգ×Կ):

Խոնավ օդի էնթալպիա (i):- սա նրա հիմնական պարամետրերից մեկն է, որը լայնորեն օգտագործվում է չորացման կայանքների հաշվարկներում, հիմնականում որոշելու համար չորացրած նյութերից խոնավության գոլորշիացման վրա ծախսվող ջերմությունը: Խոնավ օդի էթալպիան կոչվում է գոլորշու-օդ խառնուրդի մեկ կիլոգրամ չոր օդը և որոշվում է որպես չոր օդի և ջրի գոլորշու էթալպիաների գումար, այսինքն.

i = i c + i p ×Х, կՋ/կգ.

Խառնուրդների էթալպիան հաշվարկելիս յուրաքանչյուր բաղադրիչի էթալպիաների մեկնարկային կետը պետք է լինի նույնը: Խոնավ օդի հաշվարկների համար կարելի է ենթադրել, որ ջրի էթալպիան 0 o C-ում զրոյական է, ապա չոր օդի էնթալպիան հաշվում ենք նաև 0 o C-ից, այսինքն՝ i in = c *t = 1,0048t-ով։