Asosiy jismoniy xususiyatlar havo: havo zichligi, uning dinamik va kinematik yopishqoqligi, solishtirma issiqlik sig'imi, issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik tarqalishi, Prandtl soni va entropiya. Havoning xossalari normal atmosfera bosimidagi haroratga qarab jadvallarda keltirilgan.

Haroratga qarab havo zichligi

Har xil harorat va normal atmosfera bosimidagi quruq havo zichligi qiymatlarining batafsil jadvali keltirilgan. Havoning zichligi qanday? Havoning zichligini uning massasini egallagan hajmga bo'lish yo'li bilan analitik aniqlash mumkin. berilgan sharoitlarda (bosim, harorat va namlik). Ideal gaz holati tenglamasi formulasidan foydalanib, uning zichligini ham hisoblashingiz mumkin. Buning uchun havoning mutlaq bosimi va haroratini, shuningdek, uning gaz konstantasi va molyar hajmini bilish kerak. Bu tenglama havoning quruq zichligini hisoblash imkonini beradi.

Amalda, turli haroratlarda havoning zichligi qanday ekanligini aniqlash, tayyor jadvallardan foydalanish qulay. Masalan, berilgan zichlik qiymatlari jadvali atmosfera havosi uning haroratiga bog'liq. Jadvaldagi havo zichligi har bir kubometr uchun kilogramm bilan ifodalanadi va normal atmosfera bosimida (101325 Pa) minus 50 dan 1200 darajagacha bo'lgan harorat oralig'ida berilgan.

Haroratga qarab havo zichligi - jadval

t, °S	r, kg/m 3	t, °S	r, kg/m 3	t, °S	r, kg/m 3	t, °S	r, kg/m 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 ° S haroratda havo 1,185 kg / m3 zichlikka ega. Qizdirilganda havo zichligi pasayadi - havo kengayadi (uning o'ziga xos hajmi ortadi). Haroratning oshishi bilan, masalan, 1200 ° C gacha, juda past havo zichligiga erishiladi, 0,239 kg / m 3 ga teng, bu xona haroratida uning qiymatidan 5 baravar kam. Umuman olganda, isitish vaqtida pasayish tabiiy konveksiya kabi jarayonni amalga oshirishga imkon beradi va masalan, aeronavtikada qo'llaniladi.

Agar havoning zichligini ga nisbatan solishtirsak, u holda havo uch daraja engilroq - 4 ° S haroratda suvning zichligi 1000 kg / m3, havo zichligi esa 1,27 kg / m3 ni tashkil qiladi. Oddiy sharoitlarda havo zichligi qiymatini ham qayd etish kerak. Gazlar uchun normal sharoit ularning harorati 0 ° C bo'lgan va bosimi normal atmosfera bosimiga teng bo'lgan holatlardir. Shunday qilib, jadvalga ko'ra, normal sharoitda havo zichligi (NL da) 1,293 kg / m 3 ni tashkil qiladi.

Har xil haroratlarda havoning dinamik va kinematik viskozitesi

Issiqlik hisob-kitoblarini amalga oshirishda turli haroratlarda havo viskozitesi (yopishqoqlik koeffitsienti) qiymatini bilish kerak. Ushbu qiymat Reynolds, Grashof va Reyleigh raqamlarini hisoblash uchun talab qilinadi, ularning qiymatlari ushbu gazning oqim rejimini belgilaydi. Jadvalda dinamik koeffitsientlarning qiymatlari ko'rsatilgan μ va kinematik ν atmosfera bosimida -50 dan 1200 ° C gacha bo'lgan harorat oralig'ida havo viskozitesi.

Havoning viskozite koeffitsienti harorat oshishi bilan sezilarli darajada oshadi. Masalan, havoning kinematik qovushqoqligi 20°C haroratda 15,06 10 -6 m 2/s ga teng, harorat 1200°C ga oshishi bilan havoning yopishqoqligi 233,7 10 -6 m ga teng bo'ladi. 2 / s, ya'ni 15,5 barobar ortadi! 20 ° S haroratda havoning dinamik viskozitesi 18,1 · 10 -6 Pa · s ni tashkil qiladi.

Havo qizdirilganda kinematik va dinamik yopishqoqlik qiymatlari ortadi. Bu ikki miqdor havo zichligi orqali bir-biriga bog'liq bo'lib, bu gaz qizdirilganda uning qiymati kamayadi. Havoning (shuningdek, boshqa gazlar kabi) qizdirilganda kinematik va dinamik yopishqoqligining oshishi havo molekulalarining muvozanat holati atrofida yanada kuchli tebranishi bilan bog'liq (MKT bo'yicha).

Har xil haroratlarda havoning dinamik va kinematik viskozitesi - jadval

t, °S	m·10 6 , Pa·s	n·10 6, m 2 / s	t, °S	m·10 6 , Pa·s	n·10 6, m 2 / s	t, °S	m·10 6 , Pa·s	n·10 6, m 2 / s
-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

Eslatma: Ehtiyot bo'ling! Havoning viskozitesi 10 6 kuchiga beriladi.

-50 dan 1200 ° S gacha bo'lgan haroratlarda havoning solishtirma issiqlik sig'imi

Har xil haroratlarda havoning o'ziga xos issiqlik sig'imi jadvali keltirilgan. Jadvaldagi issiqlik quvvati quruq holatda havo uchun minus 50 dan 1200 ° C gacha bo'lgan harorat oralig'ida doimiy bosimda (havoning izobarik issiqlik sig'imi) berilgan. Havoning o'ziga xos issiqlik sig'imi qanday? O'ziga xos issiqlik quvvati bir kilogramm havo haroratini 1 darajaga oshirish uchun doimiy bosimda berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdorini aniqlaydi. Misol uchun, 20 ° C da, bu gazning 1 kg ni izobarik jarayonda 1 ° C ga qizdirish uchun 1005 J issiqlik kerak bo'ladi.

Havoning solishtirma issiqlik sig'imi harorat oshishi bilan ortadi. Biroq, havoning massa issiqlik sig'imi haroratga bog'liqligi chiziqli emas. -50 dan 120 ° S gacha bo'lgan oraliqda uning qiymati amalda o'zgarmaydi - bu sharoitda havoning o'rtacha issiqlik sig'imi 1010 J / (kg deg). Jadvalga ko'ra, harorat 130 ° S qiymatidan sezilarli ta'sir ko'rsata boshlaganini ko'rish mumkin. Biroq, havo harorati uning o'ziga xos issiqlik sig'imiga uning yopishqoqligidan ancha kam ta'sir qiladi. Shunday qilib, 0 dan 1200 ° S gacha qizdirilganda havoning issiqlik sig'imi atigi 1,2 marta - 1005 dan 1210 J / (kg deg) gacha oshadi.

Shuni ta'kidlash kerakki, nam havoning issiqlik sig'imi quruq havodan yuqori. Havoni solishtiradigan bo'lsak, suvning yuqori qiymatga ega ekanligi va havodagi suv miqdori solishtirma issiqlik sig'imining oshishiga olib kelishi aniq.

Turli haroratlarda havoning o'ziga xos issiqlik sig'imi - jadval

t, °S	C p, J/(kg deg)	t, °S	C p, J/(kg deg)	t, °S	C p, J/(kg deg)	t, °S	C p, J/(kg deg)
-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

Issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik tarqalishi, havoning Prandtl soni

Jadvalda atmosfera havosining issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik tarqalishi va haroratga qarab Prandtl soni kabi fizik xususiyatlari keltirilgan. Havoning termofizik xususiyatlari quruq havo uchun -50 dan 1200 ° S gacha bo'lgan oraliqda berilgan. Jadvalga ko'ra, havoning ko'rsatilgan xususiyatlari sezilarli darajada haroratga bog'liqligini va bu gazning ko'rib chiqilgan xususiyatlarining haroratga bog'liqligi boshqacha ekanligini ko'rish mumkin.

Laboratoriya ishi No1

Massa izobarining ta'rifi

havoning issiqlik sig'imi

Issiqlik sig'imi - moddaning birlik miqdorini 1 K ga qizdirish uchun qo'shilishi kerak bo'lgan issiqlikdir. Moddaning birlik miqdorini kilogramm, normal jismoniy sharoitda kubometr va kilomol bilan o'lchash mumkin. Bir kilomol gaz - bu gazning kilogrammdagi massasi, son jihatdan uning molekulyar og'irligiga teng. Shunday qilib, uch turdagi issiqlik sig'imlari mavjud: massa c, J / (kg⋅K); hajmli s', J/(m3⋅K) va molyar, J/(kmol⋅K). Bir kilomol gazning massasi bir kilogrammdan m marta katta bo'lganligi sababli, molyar issiqlik sig'imi uchun alohida belgi kiritilmagan. Issiqlik quvvatlari o'rtasidagi munosabatlar:

bu erda = 22,4 m3 / kmol - kilomol hajmi ideal gaz normal jismoniy sharoitda; – normal fizik sharoitda gaz zichligi, kg/m3.

Gazning haqiqiy issiqlik sig'imi haroratga nisbatan issiqlik hosilasidir:

Gazga beriladigan issiqlik termodinamik jarayonga bog'liq. Uni izoxorik va izobar jarayonlar uchun termodinamikaning birinchi qonuni bilan aniqlash mumkin:

Bu erda izobarik jarayonda 1 kg gazga beriladigan issiqlik; - gazning ichki energiyasining o'zgarishi; - gazlarning tashqi kuchlarga qarshi ishlashi.

Asosan, formula (4) termodinamikaning 1-qonunini shakllantiradi, undan Mayer tenglamasi kelib chiqadi:

Agar = 1 K qo'ysak, ya'ni gaz konstantasining fizik ma'nosi 1 kg gazning harorati 1 K ga o'zgarganda izobar jarayonda bajargan ishidir.

1 kilomol gaz uchun Mayer tenglamasi shaklga ega

bu yerda = 8314 J/(kmol⋅K) universal gaz doimiysi.

Mayer tenglamasiga qo'shimcha ravishda gazlarning izobar va izoxorik massa issiqlik sig'imlari adiabatik ko'rsatkich k orqali bir-biri bilan bog'liq (1-jadval):

1.1-jadval

Ideal gazlar uchun adiabatik ko'rsatkichlarning qiymatlari

Gazlarning atomligi
Monatomik gazlar
Ikki atomli gazlar
Uch va ko'p atomli gazlar

ISHNING MAQSADI

Termodinamikaning asosiy qonunlari bo'yicha nazariy bilimlarni mustahkamlash. Energiya balansi asosida havoning issiqlik sig'imini aniqlash usulini amaliy ishlab chiqish.

Havoning solishtirma massa issiqlik sig'imini tajriba yo'li bilan aniqlash va olingan natijani etalon qiymat bilan solishtirish.

1.1. Laboratoriya jihozlarining tavsifi

O'rnatish (1.1-rasm) ichki diametri d = bo'lgan guruch quvuridan 1 iborat
= 0,022 m, uning oxirida issiqlik izolatsiyasiga ega bo'lgan elektr isitgich mavjud 10. Quvur ichida havo oqimi harakat qiladi, u etkazib beriladi 3. Havo oqimi fan tezligini o'zgartirish orqali tartibga solinishi mumkin. Quvur 1da to'liq bosimli trubka 4 va ortiqcha statik bosim 5 mavjud bo'lib, ular bosim o'lchagichlari 6 va 7 ga ulanadi. Bundan tashqari, 1-quvurga termojuft 8 o'rnatilgan bo'lib, u to'liq bosim trubkasi bilan bir vaqtning o'zida kesma bo'ylab harakatlanishi mumkin. Termojuftning emf kattaligi potansiyometr 9 bilan aniqlanadi. Quvur orqali harakatlanayotgan havoning isishi ampermetr 14 va voltmetr 13 ko'rsatkichlari bilan aniqlanadigan isitgichning quvvatini o'zgartirish orqali laboratoriya avtotransformatori 12 yordamida tartibga solinadi. Isitgichning chiqishidagi havo harorati 15-termometr bilan aniqlanadi.

1.2. EXPERIMENTAL TARTIBI

Isitgichning issiqlik oqimi, Vt:

bu erda I - oqim, A; U – kuchlanish, V; = 0,96; =
= 0,94 - issiqlik yo'qotish koeffitsienti.

1.1-rasm. Eksperimental o'rnatish diagrammasi:

1 - quvur; 2 - chalkashtiruvchi; 3 - fan; 4 - dinamik bosimni o'lchash uchun quvur;

5 - quvur; 6, 7 – differentsial bosim o'lchagichlari; 8 - termojuft; 9 - potensiometr; 10 - izolyatsiya;

11 - elektr isitgich; 12 – laboratoriya avtotransformatori; 13 - voltmetr;

14 - ampermetr; 15 - termometr

Havo tomonidan so'rilgan issiqlik oqimi, Vt:

bu erda m - massa havo oqimi, kg / s; – eksperimental, havoning massa izobar issiqlik sig‘imi, J/(kg K); – isitish uchastkasidan chiqish va unga kirish joyidagi havo harorati, °C.

Havoning massa oqimi, kg/s:

. (1.10)

Bu erda quvurdagi o'rtacha havo tezligi, m / s; d – quvurning ichki diametri, m; - formula bo'yicha topilgan haroratdagi havo zichligi, kg/m3:

, (1.11)

bu erda = 1,293 kg / m3 - normal jismoniy sharoitda havo zichligi; B - bosim, mm. rt. st; – quvurdagi ortiqcha statik havo bosimi, mm. suv Art.

Havo tezligi dinamik bosim bilan to'rtta teng uchastkada aniqlanadi, m/s:

dinamik bosim qayerda, mm. suv Art. (kgf/m2); g = 9,81 m/s2 - erkin tushish tezlashishi.

Quvur kesimidagi o'rtacha havo tezligi, m/s:

Havoning o'rtacha izobar massa issiqlik sig'imi (1.9) formula bo'yicha aniqlanadi, unga issiqlik oqimi tenglama (1.8) bilan almashtiriladi. O'rtacha havo haroratida havoning issiqlik sig'imining aniq qiymati o'rtacha issiqlik sig'imlari jadvalidan yoki J/(kg⋅K) empirik formuladan topiladi:

. (1.14)

Tajribaning nisbiy xatosi, %:

. (1.15)

1.3. Tajriba o'tkazish va qayta ishlash

o'lchov natijalari

Tajriba quyidagi ketma-ketlikda amalga oshiriladi.

1. Laboratoriya stendi yoqiladi va statsionar rejim o'rnatilgandan so'ng quyidagi ko'rsatkichlar olinadi:

Teng quvur uchastkalarining to'rtta nuqtasida dinamik havo bosimi;

Quvurdagi ortiqcha statik havo bosimi;

Oqim I, A va kuchlanish U, V;

Kirish havosining harorati, °C (termojuft 8);

Chiqish harorati, °C (termometr 15);

Barometrik bosim B, mm. rt. Art.

Tajriba keyingi rejim uchun takrorlanadi. O'lchov natijalari 1.2-jadvalga kiritilgan. Hisob-kitoblar jadvalda amalga oshiriladi. 1.3.

1.2-jadval

O'lchov jadvali

	Miqdor nomi
	Havoning kirish harorati, °C
	Chiqish havosining harorati, °C
	Dinamik havo bosimi, mm. suv Art.
	Haddan tashqari statik havo bosimi, mm. suv Art.
	Barometrik bosim B, mm. rt. Art.
	Voltaj U, V

1.3-jadval

Hisoblash jadvali

	Miqdorlarning nomi
	Dinamik bosim, N/m2
	O'rtacha kirish oqimi harorati, °C

ostida o'ziga xos issiqlik sig'imi moddalar, uning haroratini bir darajaga o'zgartirish uchun moddaning bir birligiga (1 kg, 1 m 3, 1 mol) qo'shilishi yoki ayirilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdorini tushunadi.

Berilgan moddaning birligiga qarab quyidagi o'ziga xos issiqlik sig'imlari ajratiladi:

Massa issiqlik sig'imi BILAN, 1 kg gazga taalluqli, J/(kg∙K);

Molar issiqlik sig'imi µS, 1 kmol gazga tegishli, J/(kmol∙K);

Volumetrik issiqlik sig'imi BILAN', 1 m 3 gazga tegishli, J / (m 3 ∙K).

Maxsus issiqlik sig'imlari bir-biriga bog'liq bo'ladi:

Qayerda y n- normal sharoitda gazning solishtirma hajmi (n.s.), m 3 /kg; µ - molyar massa gaz, kg/kmol.

Ideal gazning issiqlik sig'imi issiqlikni berish (yoki olib tashlash) jarayonining tabiatiga, gazning atomligiga va haroratga bog'liq (haqiqiy gazlarning issiqlik sig'imi bosimga ham bog'liq).

Massa izobarikasi o'rtasidagi bog'liqlik P bilan va izoxorik REZYUME Issiqlik sig'imlari Mayer tenglamasi bilan belgilanadi:

C P - C V = R, (1.2)

Qayerda R - gaz doimiysi, J/(kg∙K).

Ideal gaz doimiy hajmli yopiq idishda qizdirilganda issiqlik faqat uning molekulalarining harakat energiyasini o'zgartirishga sarflanadi va doimiy bosimda qizdirilganda gazning kengayishi hisobiga bir vaqtning o'zida tashqi kuchlarga qarshi ish bajariladi. .

Molyar issiqlik sig'imlari uchun Mayer tenglamasi quyidagi ko'rinishga ega:

µS r - µS v = µR, (1.3)

Qayerda µR=8314J/(kmol∙K) – universal gaz doimiysi.

Ideal gaz hajmi V n, normal holatga tushirilgan, quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

(1.4)

Qayerda R n- normal sharoitda bosim; R n= 101325 Pa = 760 mmHg; Tn- normal sharoitda harorat; Tn= 273,15 K; P t, Vt, T t– gazning ish bosimi, hajmi va harorati.

Izobar va izoxorik issiqlik sig'imi nisbati bilan belgilanadi k va qo'ng'iroq qiling adiabatik indeks:

(1.5)

(1.2) dan va (1.5) ni hisobga olgan holda biz quyidagilarni olamiz:

To'g'ri hisob-kitoblar uchun o'rtacha issiqlik quvvati quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:

(1.7)

Har xil asbob-uskunalarning termal hisob-kitoblarida gazlarni isitish yoki sovutish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori ko'pincha aniqlanadi:

Q = C∙m∙(t 2 - t 1), (1.8)

Q = C′∙V n∙(t 2 - t 1), (1.9)

Qayerda V n– standart sharoitda gaz hajmi, m3.

Q = µC∙n∙(t 2 - t 1), (1.10)

Qayerda ν – gaz miqdori, kmol.

Issiqlik quvvati. Yopiq tizimlardagi jarayonlarni tavsiflash uchun issiqlik quvvatidan foydalanish

(4.56) tenglamaga muvofiq, agar tizim S entropiyasining o'zgarishi ma'lum bo'lsa, issiqlikni aniqlash mumkin. Biroq, entropiyani bevosita o'lchash mumkin emasligi, ayniqsa, izoxorik va izobar jarayonlarni tavsiflashda ba'zi qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Eksperimental tarzda o'lchangan miqdor yordamida issiqlik miqdorini aniqlash kerak.

Bu qiymat tizimning issiqlik quvvati bo'lishi mumkin. Ko'pchilik umumiy ta'rif issiqlik sig'imi termodinamikaning birinchi qonuni (5.2), (5.3) ifodasidan kelib chiqadi. Unga asoslanib, S sistemaning m tipidagi ishga nisbatan har qanday sig'imi tenglama bilan aniqlanadi

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

bu erda C m - tizim sig'imi;

P m va g m mos ravishda m tipidagi umumlashtirilgan potentsial va holat koordinatasidir.

C m qiymati tizimning m-umumlashtirilgan potentsialini uning o'lchov birligi bo'yicha o'zgartirish uchun berilgan sharoitlarda m turdagi ishni qancha bajarish kerakligini ko'rsatadi.

Termodinamikada ma'lum bir ishga nisbatan tizimning sig'imi tushunchasi faqat tizim va atrof-muhit o'rtasidagi issiqlik o'zaro ta'sirini tavsiflashda keng qo'llaniladi.

Tizimning issiqlikka nisbatan quvvati issiqlik sig'imi deb ataladi va tenglik bilan beriladi

C = d e Q / dT = Td e S issiqlik / dT. (5,43)

Shunday qilib, Issiqlik sig'imi tizimning haroratini bir Kelvinga o'zgartirish uchun tizimga berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori sifatida aniqlanishi mumkin.

Issiqlik sig'imi, ichki energiya va entalpiya kabi, materiya miqdoriga mutanosib bo'lgan ekstensiv miqdordir. Amalda, moddaning birlik massasi uchun issiqlik sig'imi ishlatiladi - o'ziga xos issiqlik sig'imi, va moddaning bir moliga issiqlik sig'imi, - molar issiqlik sig'imi. SIda solishtirma issiqlik sig'imi J/(kg K), molyar sig'im esa J/(mol K) da ifodalanadi.

O'ziga xos va molyar issiqlik sig'imlari quyidagilar bilan bog'liq:

C mol = C urish M, (5,44)

bu erda M - moddaning molekulyar og'irligi.

Farqlash haqiqiy (differensial) issiqlik sig'imi, (5.43) tenglamadan aniqlangan va haroratning cheksiz kichik o'zgarishi bilan issiqlikning elementar o'sishini ifodalovchi va o'rtacha issiqlik quvvati, bu issiqlikning umumiy miqdorining haroratning umumiy o'zgarishiga nisbati bu jarayon:

Q/DT. (5,45)

Haqiqiy va o'rtacha solishtirma issiqlik sig'imi o'rtasidagi bog'liqlik munosabat bilan belgilanadi

Doimiy bosim yoki hajmda issiqlik va shunga mos ravishda issiqlik sig'imi davlat funktsiyasining xususiyatlarini oladi, ya'ni. tizimining xususiyatlariga aylanadi. Aynan shu issiqlik sig'imlari - izobar C P (doimiy bosimda) va izoxorik C V (doimiy hajmda) termodinamikada eng ko'p qo'llaniladi.

Agar tizim doimiy hajmda qizdirilsa, u holda (5.27) ifodaga muvofiq, izoxorik issiqlik sig'imi C V ko'rinishda yoziladi.

C V = . (5.48)

Agar tizim doimiy bosimda qizdirilsa, (5.32) tenglamaga muvofiq, izobar issiqlik sig'imi SR ko'rinishida paydo bo'ladi.

C P = . (5.49)

SR va S V o'rtasidagi bog'lanishni topish uchun (5.31) ifodani haroratga nisbatan farqlash kerak. Bir mol ideal gaz uchun (5.18) tenglamani hisobga olgan holda bu ifoda quyidagicha ifodalanishi mumkin.

H = U + pV = U + RT. (5,50)

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

va bir mol ideal gaz uchun izobar va izoxorik issiqlik sig'imlari orasidagi farq son jihatdan universal gaz doimiysi R ga teng:

C R - C V = R. (5,52)

Doimiy bosimdagi issiqlik sig'imi doimiy hajmdagi issiqlik sig'imidan doimo kattaroqdir, chunki moddani doimiy bosimda isitish gazning kengayish ishi bilan birga keladi.

Ideal bir atomli gazning ichki energiyasi (5.21) ifodasidan foydalanib, bir mol ideal bir atomli gaz uchun uning issiqlik sig'imi qiymatini olamiz:

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 / (mol K). (5,54)

Shunday qilib, monotomik ideal gazlar uchun C V va C p haroratga bog'liq emas, chunki berilgan barcha issiqlik energiyasi faqat translatsiya harakatini tezlashtirishga sarflanadi. Ko'p atomli molekulalar uchun translatsiya harakatining o'zgarishi bilan birga aylanish va tebranish molekula ichidagi harakatning o'zgarishi ham sodir bo'lishi mumkin. Ikki atomli molekulalar uchun odatda qo'shimcha ravishda hisobga olinadi aylanish harakati, buning natijasida ularning issiqlik sig'imlarining raqamli qiymatlari:

C V = 5/2 R » 20,8 J/(mol K); (5,55)

C p = 5/2 R + R = 7/2 R »29,1 J / (mol K). (5,56)

Yo'l davomida biz boshqa (gazsimon) agregatsiya holatlaridagi moddalarning issiqlik sig'imlariga to'xtalamiz. Qattiq kimyoviy birikmalarning issiqlik sig'imlarini baholash uchun ko'pincha Neyman va Kopp qo'shimchalarining taxminiy qoidasi qo'llaniladi, unga ko'ra qattiq holatdagi kimyoviy birikmalarning molyar issiqlik sig'imi elementlarning atom issiqlik sig'imlari yig'indisiga teng. berilgan birikma. Shunday qilib, kompleksning issiqlik sig'imi kimyoviy birikma Dulong va Petit qoidasini hisobga olgan holda, uni quyidagicha baholash mumkin:

C V = 25n J/(mol K), (5,57)

bu yerda n - birikmalar molekulalaridagi atomlar soni.

Suyuqlik va qattiq moddalarning erish nuqtasi (kristallanish) yaqinidagi issiqlik sig'imlari deyarli tengdir. Oddiy qaynash nuqtasiga yaqin ko'pchilik organik suyuqliklarning o'ziga xos issiqlik sig'imi 1700 - 2100 J / kg K ni tashkil qiladi. Bu haroratlar orasida fazali o'tishlar Suyuqlikning issiqlik sig'imi sezilarli darajada farq qilishi mumkin (haroratga qarab). Umuman olganda, qattiq jismlarning issiqlik sig'imining 0 dan 290 K gacha bo'lgan haroratga bog'liqligi ko'p hollarda Debayning yarim empirik tenglamasi bilan yaxshi ifodalangan. kristall panjara) past haroratli mintaqada

C P » C V = eT 3, (5.58)

bunda proportsionallik koeffitsienti (e) moddaning tabiatiga bog'liq (empirik doimiy).

Gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlarning issiqlik sig'imining oddiy va yuqori haroratdagi haroratga bog'liqligi odatda kuch seriyalari ko'rinishidagi empirik tenglamalar yordamida ifodalanadi:

C P = a + bT + cT 2 (5,59)

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

bu erda a, b, c va c" empirik harorat koeffitsientlari.

Issiqlik sig'imi usulidan foydalangan holda yopiq tizimlardagi jarayonlarning tavsifiga qaytsak, 5.1-bandda keltirilgan ba'zi tenglamalarni biroz boshqacha shaklda yozamiz.

Izoxorik jarayon. Ichki energiyani (5.27) issiqlik sig'imi bilan ifodalab, biz olamiz

dU V = dQ V = U 2 – U 1 = C V dT = C V dT. (5,61)

Ideal gazning issiqlik sig'imi haroratga bog'liq emasligini hisobga olib, (5.61) tenglamani quyidagicha yozish mumkin:

DU V = Q V = U 2 - U 1 = C V DT. (5,62)

Haqiqiy mono- va ko'p atomli gazlar uchun integralning (5.61) qiymatini hisoblash uchun siz C V = f (T) turdagi (5.59) yoki (5.60) funktsional bog'liqlikning o'ziga xos shaklini bilishingiz kerak.

Izobarik jarayon. Moddaning gaz holati uchun bu jarayon uchun termodinamikaning birinchi qonuni (5.29) kengayish ishini (5.35) hisobga olgan holda va issiqlik sig'imi usulidan foydalangan holda quyidagicha yoziladi:

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

Q R = DH R = H 2 – H 1 = C R dT. (5,64)

Agar tizim ideal gaz bo'lsa va issiqlik sig'imi SR haroratga bog'liq bo'lmasa, (5.64) munosabatlar (5.63) ga aylanadi. Haqiqiy gazni tavsiflovchi (5.64) tenglamani yechish uchun C p = f(T) bog'liqlikning o'ziga xos shaklini bilish kerak.

Izotermik jarayon. Doimiy haroratda sodir bo'ladigan jarayonda ideal gazning ichki energiyasining o'zgarishi

dU T = C V dT = 0. (5,65)

Adiabatik jarayon. dU = C V dT ekan, u holda bir mol ideal gaz uchun ichki energiyaning o'zgarishi va bajarilgan ish mos ravishda teng bo'ladi:

DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5,66)

A mo'yna = -DU = C V (T 1 - T 2). (5,67)

Har xil termodinamik jarayonlarni tavsiflovchi tenglamalarni quyidagi sharoitlarda tahlil qilish: 1) p = const; 2) V = const; 3) T = const va 4) dQ = 0 ularning barchasini umumiy tenglama bilan ifodalash mumkinligini ko‘rsatadi:

pV n = const. (5,68)

Ushbu tenglamada "n" indikatori turli jarayonlar uchun 0 dan ¥ gacha qiymatlarni qabul qilishi mumkin:

1. izobarik (n = 0);

2. izotermik (n = 1);

3. izoxorik (n = ¥);

4. adiabatik (n = g; bu erda g = C P /C V - adiabatik koeffitsient).

Olingan munosabatlar ideal gaz uchun amal qiladi va uning holat tenglamasining natijasini ifodalaydi va ko'rib chiqilgan jarayonlar real jarayonlarning o'ziga xos va cheklovchi ko'rinishidir. Haqiqiy jarayonlar, qoida tariqasida, oraliq bo'lib, "n" ning ixtiyoriy qiymatlarida sodir bo'ladi va politropik jarayonlar deb ataladi.

Agar ko'rib chiqilayotgan termodinamik jarayonlarda hosil bo'lgan ideal gazning kengayish ishini hajmning V 1 dan V 2 gacha o'zgarishi bilan solishtirsak, u holda, rasmdan ko'rinib turibdiki. 5.2, kengayishning eng katta ishi izobarik jarayonda, kamroq izotermik jarayonda va hatto kamroq adiabatik jarayonda amalga oshiriladi. Izoxorik jarayon uchun ish nolga teng.

Guruch. 5.2. P = f (V) - turli termodinamik jarayonlarga bog'liqlik (soyali joylar tegishli jarayonda kengayish ishini tavsiflaydi)

Rossiya Federatsiyasi SSSR Davlat standarti protokoli

GSSSD 8-79 Suyuq va gazsimon havo. 70-1500 K haroratda va 0,1-100 MPa bosimda zichlik, entalpiya, entropiya va izobarik issiqlik sig'imi

xatcho'pni o'rnatish

xatcho'pni o'rnatish

STANDART MA'LUMOT MA'LUMOTLARI DAVLAT XIZMATI

Standart ma'lumotlar jadvallari

HAVO SUYUQ VA GAZ BO'LGAN. 70-1500 K HARORATDA VA 0,1-100 MPa BOSIMDA ZIZLIK, ENTALPİYA, ENTROPIYA VA IZOBARIK ISILIK SAKLIYATI.

Standart mos yozuvlar ma'lumotlari jadvallari
Suyuq va gazsimon havo 70 dan 1500 K gacha haroratda va 0,1 dan 100 MPa gacha bo'lgan bosimdagi zichlik, entalpiya, entropiya va izobarik issiqlik sig'imi

Butunittifoq Metrologiya xizmati ilmiy tadqiqot instituti, Odessa muhandislar instituti tomonidan ishlab chiqilgan. dengiz floti, Moskva ordeni Lenin energetika instituti

SSSR Fanlar akademiyasi Prezidiumi fan va texnika sohasidagi raqamli ma'lumotlarni to'plash va baholash bo'yicha Sovet milliy qo'mitasi tomonidan TASDIQGA TAVSIYA ETILGAN; Butunittifoq ilmiy tadqiqot markazi Davlat xizmati standart ma'lumotnoma ma'lumotlari

Quyidagilardan iborat SSSSD ekspert komissiyasi tomonidan TASDIQLANGAN:

Ph.D. texnologiya. Fanlar N.E. Gnezdilova, Doktor Tech.. Fanlar I.F. Golubeva, kimyo fanlari doktori. Fanlar L.V. Gurvich, muhandislik fanlari doktori. Fanlar B.A.Rabinovich, muhandislik fanlari doktori. Fanlar A. M. Sirota

Standart ma’lumotnomalar davlat xizmati Butunittifoq ilmiy tadqiqot markazi tomonidan TASDIQGA TAYYORLANGAN

Standart ma'lumotnoma ma'lumotlaridan foydalanish milliy iqtisodiyotning barcha tarmoqlarida majburiydir

Ushbu jadvallarda suyuqlik va gazsimon havoning zichligi, entalpiyasi, entropiyasi va izobar issiqlik sig'imi uchun eng muhim amaliy qiymatlar mavjud.

Jadvallarni hisoblash quyidagi printsiplarga asoslanadi:

1. , , - bog'liqligi bo'yicha ishonchli eksperimental ma'lumotlarni yuqori aniqlik bilan ko'rsatadigan holat tenglamasi ma'lum termodinamik munosabatlardan foydalangan holda kaloriya va akustik xususiyatlarni ishonchli hisoblashni ta'minlaydi.

2. O'rtacha koeffitsientlar katta raqam dastlabki ma'lumotni tavsiflashning aniqligi bo'yicha ekvivalent bo'lgan holat tenglamalari butun termodinamik sirtni aks ettiruvchi tenglamani olish imkonini beradi (qabul qilingan turdagi tenglamalar orasidan tanlangan eksperimental ma'lumotlar to'plami uchun). Bunday o'rtacha hisoblash termal, kaloriya va akustik miqdorlarning hisoblangan qiymatlarida yuzaga kelishi mumkin bo'lgan tasodifiy xatoni, eksperimental, , -ma'lumotlarning tizimli xatosi ta'sirini va tanlov natijasida kelib chiqqan xatoni hisobga olmasdan aniqlash imkonini beradi. holat tenglamasining shakli.

Suyuq va gazsimon havo holatining o'rtacha tenglamasi shaklga ega

Qaerda; ; .

Tenglama ishlarda olingan va 65-873 K harorat oralig'ini va 0,01-228 MPa bosimni qamrab oluvchi eng ishonchli eksperimental zichlik qiymatlari asosida tuzilgan. Eksperimental ma'lumotlar o'rtacha kvadrat xatosi 0,11% bo'lgan tenglama bilan tavsiflanadi. O'rtacha holat tenglamasining koeffitsientlari eksperimental ma'lumotlarning tavsifiga aniqligi bo'yicha ekvivalent bo'lgan 53 ta tenglamalar tizimini qayta ishlash natijasida olingan. Hisob-kitoblarda gaz konstantasi va kritik parametrlarning quyidagi qiymatlari olingan: 287,1 J/(kg K); 132,5 K; 0,00316 m/kg.

O'rtacha havo holati tenglamasining koeffitsientlari:

Formulalar yordamida entalpiya, entropiya va izobar issiqlik sig'imi aniqlandi

Bu yerda , , ideal gaz holatidagi entalpiya, entropiya va izoxorik issiqlik sig’imi. va qiymatlari munosabatlardan aniqlanadi

Qayerda va haroratda entalpiya va entropiya; - 0 K da sublimatsiya issiqligi; - doimiy (bu ishda 0).

Havoning sublimatsiya issiqligining qiymati uning tarkibiy qismlarining sublimatsiya issiqligi to'g'risidagi ma'lumotlar asosida hisoblab chiqilgan va 253,4 kJ / kg ga teng (hisob-kitoblarda havo CO ni o'z ichiga olmaydi va 78,11% N dan iborat deb taxmin qilingan, hajmi bo'yicha 20,96% O va 0,93% Ar). Tenglamani integrallashda yordamchi mos yozuvlar nuqtasi bo'lgan 100 K haroratdagi entalpiya va entropiya qiymatlari mos ravishda 3,48115 kJ/kg va 20,0824 kJ/(kg K) ni tashkil qiladi.

Ideal gaz holatidagi izobar issiqlik sig'imi ishdan olingan va ko'phad bilan yaqinlashtirilgan.

50-2000 K harorat oralig'ida dastlabki ma'lumotlarni yaqinlashtirishning ildiz o'rtacha kvadrat xatosi 0,009%, maksimal - taxminan 0,02%.

Hisoblangan qiymatlarning tasodifiy xatolari formuladan foydalangan holda 0,997 ishonch ehtimoli bilan hisoblanadi.

Termodinamik funktsiyaning o'rtacha qiymati qayerda; - tenglamalarni o'z ichiga olgan tizimdan th tenglama bilan olingan bir xil funktsiyaning qiymati.

1-4-jadvallarda havoning termodinamik funktsiyalari qiymatlari, 5-8-jadvallarda esa tegishli tasodifiy xatolar ko'rsatilgan. 5-8-jadvallardagi xato qiymatlari izobarlarning bir qismi uchun keltirilgan va oraliq izobarlar uchun qiymatlarni chiziqli interpolyatsiya orqali maqbul aniqlik bilan olish mumkin. Hisoblangan qiymatlardagi tasodifiy xatolar ikkinchisining o'rtacha holat tenglamasiga nisbatan tarqalishini aks ettiradi; zichligi bo'yicha ular eksperimental ma'lumotlarning asl massiv tavsifidagi o'rtacha kvadrat xatosidan sezilarli darajada kamroqdir integral baholash va tarqalish bilan tavsiflangan ba'zi ma'lumotlar uchun katta og'ishlarni o'z ichiga oladi.

1-jadval

Havo zichligi

Davomi

	Kg/m, da, MPa,

jadval 2

Havo entalpiyasi

Davomi

	KJ/kg, da, MPa,

3-jadval

Havoning entropiyasi

Davomi

	KJ/(kg, K), , MPa,

4-jadval

Havoning izobarik issiqlik sig'imi

________________

* Hujjat matni asl nusxaga mos keladi. - Ma'lumotlar bazasi ishlab chiqaruvchisining eslatmasi.

Davomi

	KJ/(kg, K), , MPa,

Jadval 5. Hisoblangan zichlik qiymatlarining o'rtacha kvadrat tasodifiy xatolari

, %, da , MPa

Jadval 6. Hisoblangan entalpiya qiymatlarining o'rtacha kvadrat tasodifiy xatolari

KJ/kg, da , MPa

Vaziyat tenglamasining virial shaklidan foydalanish tufayli jadvallar yaqin atrofdagi termodinamik xususiyatlarni aniq tasvirlashga da'vo qilmaydi. tanqidiy nuqta(126-139 K, 190-440 kg/m).

Havoning termodinamik xususiyatlarini eksperimental tadqiq qilish, holat tenglamasini tuzish usullari va jadvallarni hisoblash, hisoblangan qiymatlarning eksperimental ma'lumotlarga muvofiqligi, shuningdek izoxorik issiqlik sig'imi, tovush tezligi haqida qo'shimcha ma'lumotlarni o'z ichiga olgan batafsil jadvallar, ishda bug'lanish issiqligi, drossel effekti, qaynash va kondensatsiya egri chiziqlaridagi ba'zi hosilalar va xossalari berilgan.

ADABIYOTLAR RO'YXATI

1. Nolborn L., Schultre N. die Druckwage und die Isothermen von Luft, Argon va Helium Zwischen 0 und 200 °C. - Ann. fizika. 1915 m, Bd 47, N 16, S.1089-1111.

2. Mishels A., Wassenaar T., Van Sventer W. 0 °C dan 75 °C gacha va 2200 atmgacha bo'lgan bosimdagi havoning izotermlari. -Ilova. Sci. Res., 1953, jild. 4, № 1, 52-56-betlar.

3. -25 °C dan -155 °C gacha bo'lgan haroratlarda va 560 Amagatgacha bo'lgan zichlikda havoning siqilish izotermlari (1000 atmosferaga qadar bosim) / Mishels A.. Wassenaar T., Levelt J.M., De Graaff W. - Appl . Sci. Res., 1954, jild. A 4, N 5-6, 381-392-betlar.

4. Eksperimental o'rganish havoning o'ziga xos hajmlari / Vukalovich M.P., Zubarev V.N., Aleksandrov A.A., Kozlov A.D. - Issiqlik energetikasi, 1968 yil, N 1, 70-73-bet.

5. Romberg N. Neue Messungen der thermischen ler Luft bei tiefen Temperaturen va 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. Dissertatsiya zur Erlangung des Grades eines Doctor-Ingenieurs/. Bohum., 1973 yil.

7. 78-190 K haroratda 600 bar bosimgacha havo zichligini o'lchash / Wasserman A.A., Golovskiy E.A., Mitsevich E.P., Tsymarny V.A., M., 1975. (VINITI 28.073-da depozit qilingan).

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

9. Gazlarning issiqlik xossalari jadvallari. Vachington, Gov. bosma, o'chirilgan, 1955, XI. (AQSh Savdo vazirligi. NBS. Girc. 564).

10. Havoning termodinamik xususiyatlari / Sychev V.V., Vasserman A.A., Kozlov A.D. va boshqalar M., Standartlar nashriyoti, 1978 yil.

Transport energiyasi (sovuq transport) Havoning namligi. Havoning issiqlik sig'imi va entalpiyasi

Havoning namligi. Havoning issiqlik sig'imi va entalpiyasi

Atmosfera havosi quruq havo va suv bug'ining aralashmasi (0,2% dan 2,6% gacha). Shunday qilib, havo deyarli har doim nam deb hisoblanishi mumkin.

Quruq havo va suv bug'ining mexanik aralashmasi deyiladi nam havo yoki havo-bug 'aralashmasi. Havodagi bug 'namligining mumkin bo'lgan maksimal miqdori m p.n. haroratga bog'liq t va bosim P aralashmalar. Qachon u o'zgaradi t Va P havo dastlab to'yinmagan holatdan suv bug'i bilan to'yingan holatga o'tishi mumkin, keyin esa ortiqcha namlik gaz hajmida va o'rab turgan sirtlarda tuman, sovuq yoki qor shaklida cho'kishni boshlaydi.

Nam havoning holatini tavsiflovchi asosiy parametrlar: harorat, bosim, solishtirma hajm, namlik, mutlaq va nisbiy namlik, molekulyar og'irlik, gaz doimiyligi, issiqlik sig'imi va entalpiya.

Gaz aralashmalari uchun Dalton qonuniga ko'ra nam havoning umumiy bosimi (P) quruq havo P c va suv bug'ining qisman bosimining yig'indisi P p: P = P c + P p.

Xuddi shunday, nam havoning V hajmi va m massasi quyidagi munosabatlar bilan aniqlanadi:

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

Zichlik Va nam havoning o'ziga xos hajmi (v) belgilangan:

Nam havoning molekulyar og'irligi:

Bu erda B - barometrik bosim.

Quritish jarayonida havo namligi doimiy ravishda oshib borishi va bug '-havo aralashmasidagi quruq havo miqdori doimiy bo'lib qolishi sababli, quritish jarayoni 1 kg quruq havo uchun suv bug'ining miqdori qanday o'zgarishi va barcha ko'rsatkichlar bilan baholanadi. bug '-havo aralashmasi (issiqlik sig'imi, namlik, entalpiya va boshqalar) nam havoda joylashgan 1 kg quruq havoni anglatadi.

d = m p / m c, g / kg, yoki, X = m p / m c.

Havoning mutlaq namligi- 1 m 3 nam havodagi bug'ning massasi. Bu qiymat son jihatdan ga teng.

Nisbiy namlik - ma'lum sharoitlarda to'yinmagan havoning mutlaq namligining to'yingan havoning mutlaq namligiga nisbati:

bu erda, lekin ko'pincha nisbiy namlik foiz sifatida ko'rsatilgan.

Nam havoning zichligi uchun quyidagi bog'liqlik amal qiladi:

Maxsus issiqlik nam havo:

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

bu erda c c - quruq havoning solishtirma issiqlik sig'imi, c c = 1,0;

c p - bug'ning solishtirma issiqlik sig'imi; n = 1,8 bilan.

Taxminiy hisob-kitoblar uchun doimiy bosim va kichik harorat oralig'ida (100 o C gacha) quruq havoning issiqlik sig'imi 1,0048 kJ / (kg × ° C) ga teng doimiy deb hisoblanishi mumkin. Haddan tashqari qizdirilgan bug 'uchun atmosfera bosimida va o'ta qizib ketishning past darajalarida o'rtacha izobarik issiqlik sig'imi ham doimiy va 1,96 kJ / (kg × K) ga teng bo'lishi mumkin.

Nam havoning entalpiyasi (i).- bu uning asosiy parametrlaridan biri bo'lib, quritish moslamalarini hisoblashda keng qo'llaniladi, asosan quritilayotgan materiallardan namlikni bug'lantirish uchun sarflangan issiqlikni aniqlash uchun. Nam havoning entalpiyasi bug'-havo aralashmasidagi bir kilogramm quruq havoga aytiladi va quruq havo va suv bug'ining entalpiyalarining yig'indisi sifatida aniqlanadi, ya'ni.

i = i c + i p ×X, kJ/kg.

Aralashmalarning entalpiyasini hisoblashda har bir komponentning entalpiyalari uchun boshlang'ich nuqta bir xil bo'lishi kerak. Nam havoni hisoblash uchun 0 o C da suvning entalpiyasi nolga teng deb faraz qilishimiz mumkin, keyin quruq havoning entalpiyasini ham 0 o C dan hisoblaymiz, ya'ni i in = c in *t = 1,0048t.