Tema 2. Capacitatea de căldură a gazelor
2.1.Massovaya, volumetric și căldura specifică molară
Este cunoscut faptul că furnizarea de căldură pentru îndepărtarea fluidului sau a căldurii de lucru de la ea în orice proces conduce la o modificare a temperaturii acestuia. Raportul dintre (sistem telefonic) termic pe care, însumarea (sau retrasă), în proces, la o capacitate de căldură numit organism schimbare de temperatură:
în care - o cantitate elementară de căldură; - o schimbare elementară a temperaturii.
Capacitatea termică este numeric egală cu cantitatea de căldură care este necesară pentru a aduce sistemul la condițiile date pentru a ridica temperatura cu 1 grad. Deoarece unitatea de cantitatea de căldură este Joule SI și temperatură - grade K, unitatea de căldură specifică este J / K.
În funcție de condițiile de mediu și natura procesului termodinamic sau căldura poate fi furnizată către fluidul de lucru, sau evacuate din ea. Având în vedere că sistemul este implicat în nenumărate procese care implică schimbul de căldură, valoarea pentru același organism poate avea valori diferite. În general, capacitatea termică este cuprinsă în intervalul de la -∞ la + ∞, adică acesta poate fi pozitiv sau negativ.
Prin urmare, de obicei, în expresia (2.1) pentru căldura specifică, indicele „x“, care descrie tipul procesului de schimb de căldură
„X“ subscript indică faptul că procesul de furnizare (sau eliminarea) căldura este la o valoare constantă a unui parametru, de exemplu, presiune, volum sau altele.
Deoarece termodinamica sunt considerate, în general, de schimb de căldură de proces cvasistatic, capacitatea de căldură este o valoare legată de un sistem care este într-o stare de echilibru termodinamic. Astfel, capacitatea de căldură sunt funcții de parametrii sistemului termodinamic. Pentru sistemele simple - o funcție de oricare doi dintre cei trei parametri: ,,.
Experimentele arată că cantitatea de căldură care este pus într-un sistem fluid de lucru, sau retras din ea, este întotdeauna proporțional cu numărul fluidului de lucru. Pentru a permite comparația-TION este administrat, după cum se știe, valoarea specifică capacității calorice, atribuirea decal (sau atribuite) cantitatea de căldură per fluid de lucru unitate.
În funcție de cuantificarea unității de corp, la care căldura este furnizată în termodinamică, distinge masa, volumul și capacitatea calorică molară.
Capacitatea de căldură în masă - este capacitatea termică pe unitatea de masă a fluidului de lucru,
Unitatea de măsură este masa capacității calorice J / (kg • K). Capacitatea de căldură de masă, de asemenea, se face referire la căldură specifică.
Capacitatea de căldură volumetrica - capacitatea termică pe unitatea de volum a fluidului de lucru,
unde - volumul și densitatea corpului în condiții fizice normale.
Capacitatea Volumetric termică măsurată în J / (m3 • K).
Molar specific de căldură - capacitatea termică împărțită la numărul de fluid de lucru (gaz) în moli,
unde m3 / mol - volum molar de gaz în condiții normale.
2.2.Srednyaya și capacitatea de căldură adevărată
Având în vedere faptul că capacitatea de căldură nu este constantă, ci depinde de temperatura și alți parametri termici distinge adevărat și căldura specifică medie. Capacitatea termică adevărată este exprimată prin ecuația (2.2) pentru anumiți parametri ai procesului termodinamic, adică în această stare a fluidului de lucru. În special, în cazul în care doresc să sublinieze dependența căldurii specifice a temperaturii fluidului de lucru, atunci scrie ca specific - cum. De obicei, capacitatea termică reală este raportul unei cantități elementare de căldură, care au raportat un sistem termodinamic în orice proces la o creștere infinitezimal a temperaturii sistemului cauzat de căldura raportată. Presupunem capacitatea termică reală a sistemului termodinamic la o temperatură egală cu sistemul, și - adevărata căldura specifică a fluidului de lucru la o temperatură egală cu ei. Apoi, capacitatea medie căldura specifică a fluidului de lucru cu modificările de temperatură de până poate fi definită ca
De obicei în Tabelele sunt valorile medii de capacitate de căldură pentru intervale diferite de temperatură care încep. Prin urmare, în toate cazurile în care se desfășoară procesul termodinamic în intervalul de temperatură de la înainte, în care numărul de căldură specific de proces este determinată utilizând valorile din tabel cu capacități medii termice după cum urmează:
Căldura specifică și dependentă de temperatură, prin urmare, raportul dintre căldurilor specifice ar trebui să depindă de temperatura.
Este cunoscut faptul că, cu o creștere a temperaturii mărește capacitatea termică. Prin urmare, scade odată cu creșterea temperaturii, se apropie de unitate. Cu toate acestea, întotdeauna mai mare decât unul. În general, dependența indicelui adiabatic de temperatură este exprimată prin ecuația de forma
unde - valoarea coeficientului de la 0 0 C; - coeficient pentru fiecare gaz ce a primit valoarea constantă.
Mai mult, este posibil să se stabilească următoarele dependența utilizate pe scară largă.
2.4. Tabel de capacitate de căldură
Date de capacitate de căldură pentru diferite gaze sunt date sub formă de tabel. In general, tabelul afișează pentru diferite valori ale temperaturii și adevărata capacitate medie de căldură molară la presiune constantă și volum constant. De asemenea, indică capacitatea medie de masă și se încălzește gradat la volum constant și presiune constantă.
Capacitatea termică Molar indicată în kJ / (kmol · 0 C), masa - în kJ / (kg · 0 C), în vrac - în kJ / (m3 · 0 C). Valorile se referă la capacitatea calorică volumetrică a masei de gaz, este deținut de 1 m3 în condiții fizice normale.
Pentru gaze, capacitatea termică a masei care depinde atât de temperatură și presiune, rezultă valori ale entalpiei volumului specific și 1 kg de gaz la presiuni și temperaturi diferite. Cu acest tip de dependențe trebuie să se confrunte cu studiul proprietăților de vapori de apă.
2.5.Teploomkost amestec de fluide de lucru (amestec gazos)
Capacitatea termică a calculului gazului amestecului doresc să instituie compoziția amestecului de gaz și capacitățile termice ale gazelor individuale incluse într-un amestec gazos. Amestecul de gaz poate fi definit masa, volumul și compoziția molară. Lăsați amestecul de gaze compoziție dată, în greutate, atunci greutatea amestecului
în cazul în care - greutatea componentului i-lea a inclus în amestec.
Evident, pentru a crește temperatura amestecului de gaz pentru a mări temperatura necesară pentru fiecare gaz a amestecului. Astfel, la încălzirea fiecărui amestec de gaz trebuie să fie consumat cantitatea de căldură, unde - capacitatea termică în masă a amestecului de gaze i-lea.
Căldura specifică a amestecului de gaz se determină din ecuația de bilanț termic
în care - căldura specifică a amestecului de gaz.