Теплоемкость воздуха в калориях

Удельная теплоёмкость

Молекулы имеют внутреннюю структуру, образованную атомами, которые могут совершать колебания внутри молекул. Кинетическая энергия, запасённая в этих колебаниях, отвечает не только за температуру вещества, но и за его теплоёмкость

Уде́льная теплоёмкость — это отношение теплоёмкости к массе, теплоёмкость единичной массы вещества (разная для различных веществ); физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу.[1].

В Международной системе единиц (СИ) удельная теплоёмкость измеряется в джоулях на килограмм на кельвин, Дж/(кг·К)[2]. Иногда используются и внесистемные единицы: калория/(кг·°C) и т. д.

Удельная теплоёмкость обычно обозначается буквами c или С, часто с индексами.

На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C. Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении (CP) и при постоянном объёме (CV), вообще говоря, различны.

Формула расчёта удельной теплоёмкости:

где

c — удельная теплоёмкость, Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), m — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

Удельная теплоёмкость зависит от температуры, поэтому более корректной является следующая формула с малыми (формально бесконечно малыми) и :

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ[править | править код]

Приведены значения удельной теплоёмкости при постоянном давлении (Cp).

Стандартные значения удельной теплоёмкости

Значения удельной теплоёмкости для некоторых строительных материалов

См. также[править | править код]

• Теплоёмкость
• Объёмная теплоёмкость
• Молярная теплоёмкость
• Теплоёмкость идеального газа

Примечания[править | править код]

1. ↑ Для неоднородного (по химическому составу) образца удельная теплоемкость является дифференциальной характеристикой , меняющейся от точки к точке. Зависит она в принципе и от температуры (хотя во многих случаях изменяется достаточно слабо при достаточно больших изменениях температуры), при этом строго говоря определяется — вслед за теплоёмкостью — как дифференциальная величина и по температурной оси, то есть строго говоря следует рассматривать изменение температуры в определении удельной теплоёмкости не на один градус (тем более не на какую-то более крупную единицу температуры), а на малое с соответствующим количеством переданной теплоты . (См. далее основной текст.)
2. ↑ Кельвины (К) здесь можно заменять на градусы Цельсия (°C), поскольку эти температурные шкалы (абсолютная и шкала Цельсия) отличаются друг от друга лишь начальной точкой, но не величиной единицы измерения.
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 4-135. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
4. ↑ 1 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-2. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
5. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 15-17. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
6. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-12. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
7. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide (Ed.). — 90th edition. — CRC Press; Taylor and Francis, 2009. — P. 6-17. — 2828 p. — ISBN 1420090844.
8. ↑ 1 2 3 Paul Evans. Specific heat capacity of materials (англ.). The Engineering Mindset (16 October 2016). Дата обращения: 14 июля 2019.
9. ↑ 1 2 Плотность и удельная теплоемкость кирпича: таблица значений.

Литература[править | править код]

• Таблицы физических величин. Справочник, под ред. И. К. Кикоина, М., 1976.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.
• Лифшиц E. М. Теплоёмкость // под. ред. А. М. Прохорова Физическая энциклопедия. — М.: «Советская энциклопедия», 1998. — Т. 2.

Источник

. —

Источник

Воздух

Состав и давление воздуха[править]

Атмосферный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяных паров. Количество водяных паров, содержащихся в атмосферном воздухе, зависит от температуры и давления. Содержание водяных паров в воздухе можно выразить в виде абсолютной влажности, относительной влажности, влагосодержания и влагоемкости.

Таблица 6.1. Состав сухого атмосферного воздуха

Давление атмосферного воздуха складывается из парциальных давлений сухой части воздуха (Рв) и водяных паров (Рп), содержащихся в атмосферном воздухе. Давление измеряется в паскалях (Па). Давление у поверхности Земли Ро = Рн = 101,325 кПа. До 1980 г. для измерения давления использовали:

• -физические атмосферы = 1 атм = 760 мм рт. ст. = 10332 мм вод. ст. = 101,325 кПа;
• — технические атмосферы = 1 ат = 1 кг/см2 = 735,6 мм рт. ст. = 10000 мм вод. ст. = 7500 м возд. ст. = 98,0665 кПа.

Температура воздуха измеряется в градусах Цельсия (t­°C) или в градусах Кельвина (T°K ≅ t°C+273).

Содержание водяных паров[править]

Абсолютной влажностью воздуха называется количество водяного пара в г, содержащегося в 1 м3 воздуха. Абсолютная влажность измеряется количеством водяного пара во влажном воздухе (ϒn — г/м3).

Таблица 6.2. Абсолютная влажность насыщенного воздуха при разных температурах

Влагосодержание воздуха — это масса водяных паров в граммах (W), содержащихся в смеси, отнесенное к массе сухого воздуха в кг. Влагосодержание (d) определяется из соотношения[d=frac{W}{G}] , г/кг

или через соответствующие парциальные давления водяных паров Рп и сухой части воздуха Рв[d=622*frac{P_п}{P_в}], г/кг

или

(d=622*frac{P_п}{P_н-P_п}), г/кг

где: Рн = Рп + Рв .

Влагоемкостью называется влагосодержание 1 кг воздуха в насыщенном состоянии, выраженное через парциальные давления[d=622*frac{P_н}{P_{БАР}-P_н}] , г/кг

Относительная влажность воздуха (степень насыщения влагой) — это отношение абсолютной влажности данного (ненасыщенного) воздуха к абсолютной влажности насыщенного воздуха при той же температуре:

ϕ = γn / γн * 100, %

или отношение парциального давления водяных паров в воздухе к парциальному давлению (Рн) водяных паров при той же температуре и полном насыщении воздуха:

ϕ = Pn / Pн * 100, %

Температурой точки росы называется наинизшая температура, до которой можно охлаждать воздух при постоянном влагосодержании. Дальнейшее понижение температуры вызывает конденсацию.

Таблица 6.3. Объем влажного воздуха на 1 кг сухого при Р=99,3 кПа (745 мм рт.ст.) (Vм3/кг сухого воздуха)

Таблица 6.4. Физические свойства насыщенного воздуха при атмосферном давлении Рн=101,325 кПа (760 мм рт. ст.)

Теплоемкость и энтальпия[править]

Удельная теплоемкость воздуха — количество тепла в килоджоулях (в килокалориях), необходимое для нагревания 1 кг или 1 м3 воздуха на 10. Для практических расчетов теплоемкость влажного воздуха при барометрическом давлении = 101,3 КПа (760 мм рт. ст.) в интервале температур от 0 до 100 °С:

Св = 1,0048 + 1,96*d , кДж/кг⋅К

Энтальпия (теплосодержание) воздуха выражает количество тепла, содержащееся в воздухе при данных температуре и давлении.

Энтальпия влажного воздуха представляет собой сумму энтальпий сухого воздуха и содержащихся в нем водяных паров:

iв + iс.в + diв.п

Энтальпия сухого воздуха равна произведению теплоемкости на температуру:

iс.в = сс.вtс.в = 1,0048*tc.в кДж/кг

Энтальпия водяного пара слагается из скрытой теплоты парообразования и энтальпии паров при этой температуре, которая равна произведению теплоемкости пара на температуру. В технических расчетах энтальпию водяных паров приближенно определяют по формуле:

iв.п = 2500+1,96 tв.п , кДж/кг вод. паров

( iв.п = 597+0,47 tв.п , ккал/кг вод. паров)

Общая энтальпия смеси при содержании влаги в воздухе d г/кг сухого воздуха:

Iв = 1.0048*t+0,001*d*(2500+1,96*t)кДж/кг сухого воздуха

(Iв =0,24*t+0,001*d*[597+0.47*t]) ккал/кг сухого воздуха.

В табл. 6.5 приводятся свойства сухого воздуха: плотность — ρ, теплоемкость — С, теплопроводность — λ, температуропроводность — a, вязкость — µ, кинематическая вязкость — с, критерий Прандтля — Рг.

Таблица 6.5. Физические свойства сухого воздуха при атмосферном давлении Рн = 101,325 кПа (760 мм рт.ст.)

Термический коэффициент объемного расширения воздуха

α = 0,00367 или 1/273

Пересчет объема воздуха с изменением температуры допустимо производить по формулам:

V1 = V0 * (273 + t1 )/273, м3

V2 = V1 * (273 + t2 )/(273 + t1), м3

где: V0 — объем воздуха при 0 °С;

V1 и V2 — объем воздуха при заданных t1и t2.

Температура и относительная влажность наружного воздуха городов[править]

Таблица 6.6. Температура и относительная влажность наружного воздуха по населенным пунктам

Источник