Tabellen viser vanddampens termofysiske egenskaber ved mætningslinjen afhængigt af temperaturen. Dampegenskaber er vist i tabellen i temperaturområdet fra 0,01 til 370 ° C.

Hver temperatur svarer til det tryk, hvorved vanddampen er i en mætningstilstand. For eksempel vil trykket ved en vanddampstemperatur på 200 ° C være 1,555 MPa eller ca. 15,3 atm.

Dampens specifikke varmekapacitet, dens varmeledningsevne og dens stigning, når temperaturen stiger. Tætheden af ​​vanddamp stiger også. Vanddamp bliver varm, tung og tyktflydende med en høj specifik varmekapacitet, hvilket positivt påvirker valget af damp som varmebærer i nogle typer varmevekslere.

For eksempel, ifølge tabellen, specifik varme vanddamp C s ved en temperatur på 20 ° C er det lig med 1877 J / (kg deg), og ved opvarmning til 370 ° C stiger dampens varmekapacitet til en værdi af 56520 J / (kg deg).

Tabellen viser følgende termofysiske egenskaber ved vanddamp på mætningslinjen:

• damptryk ved specificeret temperatur s · 10 -5, Pa;
• damptæthed ρ″ , kg / m3;
• specifik (masse) entalpi h ″, kJ / kg;
• r, kJ / kg;
• specifik dampvarme C s, kJ / (kg deg);
• termisk konduktivitetskoefficient λ · 10 2, W / (ml);
• termisk diffusivitet a · 10 6, m2 / s;
• dynamisk viskositet μ 10 6, Pa · s;
• kinematisk viskositet v 10 6, m2 / s;
• Prandtl nummer Pr.

Specifik fordampningsvarme, entalpi, termisk diffusivitet og kinematisk viskositet af vanddamp falder med stigende temperatur. Den dynamiske viskositet og Prandtl -tallet for dampen stiger i dette tilfælde.

Vær forsigtig! Varmeledningsevne i tabellen er angivet med effekten 2 2. Glem ikke at dividere med 100! F.eks. Er dampens varmeledningsevne ved en temperatur på 100 ° C 0,02372 W / (m · deg).

Termisk ledningsevne for vanddamp ved forskellige temperaturer og tryk

Tabellen viser værdierne for termisk ledningsevne for vand og damp ved temperaturer fra 0 til 700 ° C og tryk fra 0,1 til 500 atm. Dimension af varmeledningsevne W / (m · deg).

Linjen under værdierne i tabellen betyder faseovergangen af ​​vand til damp, det vil sige tallene under linjen refererer til damp og over det - til vand. Tabellen viser, at værdien af ​​koefficienten og vanddamp stiger med stigende tryk.

Bemærk: den termiske ledningsevne i tabellen er angivet med effekten på 103. Glem ikke at dividere med 1000!

Termisk ledningsevne for vanddamp ved høje temperaturer

Tabellen viser værdierne for termisk ledningsevne for dissocieret vanddamp udtrykt i W / (m · deg) ved temperaturer fra 1400 til 6000 K og tryk fra 0,1 til 100 atm.

Ifølge tabellen øges vanddampens varmeledningsevne ved høje temperaturer mærkbart i området 3000 ... 5000 K. Ved høje tryk opnås den maksimale termiske ledningsevne -koefficient ved højere temperaturer.

Vær forsigtig! Varmeledningsevne i tabellen er angivet med effekten 3. Glem ikke at dividere med 1000!

I dette lille materiale vil vi kort overveje en af ​​de vigtigste egenskaber ved vand for vores planet, dens Varmekapacitet.

Specifik varme af vand

Lad os lave en kort fortolkning af dette udtryk:

Varmekapacitet stof er dets evne til at akkumulere varme i sig selv. Denne værdi måles ved mængden af ​​varme, der absorberes af den, når den opvarmes med 1 ° C. For eksempel er vandets varmekapacitet 1 cal / g eller 4,2 J / g, og vandets varmekapacitet ved 14,5-15,5 ° C (afhængigt af jordtypen) varierer fra 0,5 til 0,6 cal (2, 1 -2,5 J) pr. Volumenhed og fra 0,2 til 0,5 cal (eller 0,8-2,1 J) pr. Masseenhed (gram).

Vandets varmekapacitet har en betydelig indvirkning på mange aspekter af vores liv, men i dette materiale vil vi fokusere på dets rolle i dannelsen temperaturregime vores planet, nemlig ...

Varmekapacitet for vand og Jordens klima

Varmekapacitet vand i sin absolutte værdi er stort nok. Fra ovenstående definition ser vi, at den væsentligt overstiger varmekapaciteten i vores planets jord. På grund af en sådan forskel i varmekapacitet opvarmes jorden i sammenligning med verdenshavets farvande meget hurtigere og afkøles derfor hurtigere. På grund af de mere inerte verdenshav er udsving i de daglige og sæsonmæssige temperaturer på jorden ikke så store, som de ville være i mangel af oceaner og have. Det vil sige, i den kolde årstid opvarmer vand jorden, og i den varme årstid afkøles det. Denne effekt er naturligvis mest mærkbar i kystområder, men i en globalt gennemsnitlig dimension påvirker den hele planeten.

Naturligvis påvirker mange faktorer udsvingene i daglige og sæsonbetonede temperaturer, men vand er en af ​​de vigtigste.

En stigning i amplituden af ​​udsving i daglige og sæsonbetonede temperaturer ville radikalt ændre verden omkring os.

For eksempel er alle gode kendt kendsgerning- en sten med skarpe temperatursvingninger mister sin styrke og bliver sprød. Selvfølgelig ville vi selv være "noget" forskellige. I det mindste ville de fysiske parametre i vores krop være forskellige.

Unormale varmekapacitetsegenskaber for vand

Den specifikke varme af vand har unormale egenskaber. Det viser sig, at når vandtemperaturen stiger, falder varmekapaciteten, denne dynamik fortsætter op til 37 ° C, med en yderligere stigning i temperaturen begynder varmekapaciteten at stige.

Denne kendsgerning indeholder en interessant erklæring. Relativt set identificerede naturen selv, repræsenteret ved vand, 37 ° C som den mest behagelig temperatur for menneskekroppen, forudsat selvfølgelig at alle andre faktorer observeres. Med enhver dynamik i temperaturændringer miljø vandtemperaturen har en tendens til 37 ° C.

I dag vil vi tale om, hvad varmekapaciteten (inklusive vand) er, hvilke typer det er, og hvor dette fysiske udtryk bruges. Vi vil også vise, hvor nyttig denne værdi er for vand og damp, hvorfor du skal kende den, og hvordan den påvirker vores daglige liv.

Varmekapacitet koncept

Det her fysisk mængde så ofte brugt i verden omkring og i videnskaben, at det først og fremmest er nødvendigt at fortælle om det. Den allerførste definition vil kræve, at læseren er noget forberedt, i det mindste i differentialer. Så en krops varmekapacitet er defineret i fysik som forholdet mellem trinene i en uendelig lille mængde varme til den tilsvarende uendeligt lille temperaturmængde.

Mængde varme

Næsten alle forstår, hvad temperaturen er, på en eller anden måde. Lad os huske på, at "mængden af ​​varme" ikke bare er en sætning, men et udtryk, der angiver den energi, kroppen mister eller vinder i bytte med miljøet. Denne værdi måles i kalorier. Denne enhed er kendt for alle kvinder, der er på diæt. Kære damer, nu ved du, hvad du brænder på løbebåndet, og hvad hvert stykke mad, der spises (eller efterlades på tallerkenen) er lig med. Således oplever enhver krop, hvis temperatur ændres, en stigning eller et fald i mængden af ​​varme. Forholdet mellem disse mængder er varmekapaciteten.

Varmekapacitet ansøgning

Den strenge definition af det fysiske koncept, vi overvejer, bruges imidlertid sjældent af sig selv. Vi sagde ovenfor, at det meget ofte bruges i Hverdagen... De, der ikke kunne lide fysik i skolen, er nu nok forvirrede. Og vi vil løfte hemmeligholdelsens slør og fortælle dig, at varmt (og endda koldt) vand i hanen og i varmeledningerne kun vises på grund af beregningerne af varmekapacitet.

Vejrforholdene, der afgør, om det allerede er muligt at åbne svømmesæsonen, eller mens det er værd at blive ved kysten, tager også højde for denne værdi. Ethvert apparat i forbindelse med opvarmning eller køling ( olie radiator, køleskab), alle energiomkostninger til madlavning (f.eks. på en cafe) eller street softice påvirkes af disse beregninger. Som du kan forstå, taler vi om en sådan værdi som vandets varmekapacitet. Det ville være tåbeligt at antage, at dette gøres af sælgere og almindelige forbrugere, men ingeniører, designere, producenter har taget alt i betragtning og lagt de relevante parametre i husholdningsapparater... Beregninger af varmekapacitet bruges imidlertid meget bredere: i vandmøller og cementproduktion, til test af legeringer til fly eller jernbanetog, i konstruktion, smeltning og køling. Selv rumforskning er afhængig af formler, der indeholder denne værdi.

Typer varmekapacitet

Så i det hele taget praktiske anvendelser bruge slægtning eller specifik varme. Det er defineret som mængde varme(bemærk, ingen uendelige mængder), der kræves for at opvarme en materieenhed med en grad. Graderne på Kelvin- og Celsius -skalaen falder sammen, men i fysik er det sædvanligt at kalde denne værdi i de første enheder. Afhængigt af hvordan enheden af ​​mængden af ​​et stof udtrykkes, skelnes der mellem masse, volumen og molær specifik varme. Husk, at en mol er mængden af ​​et stof, der indeholder omkring seks til ti til den tredive og tredive magt af molekyler. Afhængigt af problemet bruges den tilsvarende varmekapacitet, deres betegnelse i fysik er anderledes. Massevarmekapaciteten betegnes som C og udtrykkes i J / kg * K, volumetrisk - C` (J / m 3 * K), molar - C μ (J / mol * K).

Ideel gas

Hvis problemet er løst ideel gas så er udtrykket for ham et andet. Lad os huske på, at atomer (eller molekyler) af dette stof, som ikke findes i virkeligheden, ikke interagerer med hinanden. Denne kvalitet ændrer radikalt enhver egenskab ved en ideel gas. Derfor vil traditionelle metoder til beregninger ikke give det ønskede resultat. En ideel gas er nødvendig som en model til f.eks. At beskrive elektroner i et metal. Dens varmekapacitet er defineret som antallet af frihedsgrader for partiklerne, som den er sammensat af.

Aggregeringstilstand

Det ser ud til, at for et stof er alle fysiske egenskaber ens under alle forhold. Men dette er ikke tilfældet. Under overgangen til en anden aggregationstilstand (under isens smeltning og frysning, under fordampning eller størkning af smeltet aluminium) ændres denne værdi i et ryk. Varmekapaciteten for vand og vanddamp er således forskellig. Betydeligt, som vi vil se nedenfor. Denne forskel påvirker i høj grad brugen af ​​både flydende og gasformige bestanddele af dette stof.

Varme og varmekapacitet

Som læseren allerede har bemærket, oftest i virkelige verden vandets varmekapacitet vises. Hun er livets kilde, uden hende er vores eksistens umulig. Mennesket har brug for det. Derfor har der fra gammel tid til moderne tid altid været en opgave med at levere vand til hjem og industrier eller marker. Godt for de lande, der hele året rundt positiv temperatur. De gamle romere byggede akvædukter for at forsyne deres byer med denne værdifulde ressource. Men hvor der er vinter, ville denne metode ikke fungere. Is vides at have et højere specifikt volumen end vand. Det betyder, at frysning i rørene ødelægger dem på grund af ekspansion. Således før ingeniørerne Centralvarme og levering varm og koldt vand derhjemme er udfordringen, hvordan man undgår dette.

Vandets varmekapacitet under hensyntagen til rørlængden vil give den nødvendige temperatur, hvortil kedlerne skal opvarmes. Vores vintre er dog meget kolde. Og ved hundrede grader Celsius finder kogning allerede sted. I denne situation kommer den specifikke varme til undsætning. vanddamp. Som nævnt ovenfor ændrer aggregationstilstanden denne værdi. Nå, i kedlerne, der bringer varme til vores hjem, er der stærkt overophedet damp. På grund af sin høje temperatur skaber det et utroligt tryk, så kedler og rør, der fører til dem, skal være meget stærke. I dette tilfælde kan selv et lille hul, en meget lille lækage, føre til en eksplosion. Vandets varmekapacitet afhænger af temperaturen og er ikke-lineær. Det vil sige, for at opvarme det fra tyve til tredive grader, kræves en anden mængde energi end f.eks. Fra hundrede og halvtreds til hundrede og tres.

For enhver handling, der påvirker opvarmning af vand, skal dette tages i betragtning, især når det kommer til store mængder. Varmekapaciteten af ​​damp, ligesom mange af dens egenskaber, afhænger af trykket. Ved samme temperatur som den flydende tilstand har den gasformige næsten fire gange mindre varmekapacitet.

Ovenfor gav vi mange eksempler på, hvorfor det er nødvendigt at opvarme vand, og hvordan det er nødvendigt at tage højde for værdien af ​​varmekapaciteten. Vi har dog endnu ikke fortalt, at blandt alle de tilgængelige ressourcer på planeten har denne væske en tilstrækkelig høj energiforbrugshastighed til opvarmning. Denne ejendom bruges ofte til køling.

Da vandets varmekapacitet er høj, vil det effektivt og hurtigt fjerne overskydende energi. Dette bruges i industrier, i højteknologisk udstyr (f.eks. I lasere). Og herhjemme ved vi det nok mest effektiv metode afkøl hårdkogte æg eller en varm stegepande - skyl under en kold hane.

Og princippet om drift af atom atomreaktorer generelt er det baseret på vandets høje varmekapacitet. Den varme zone, som navnet antyder, har utrolig høj feber... Ved at opvarme sig selv afkøler vandet systemet og forhindrer reaktionen i at komme ud af kontrol. Således får vi den nødvendige elektricitet (opvarmet damp vender møllerne), og der er ingen katastrofe.

Enthalpy er en egenskab for et stof, der angiver mængden af ​​energi, der kan omdannes til varme.

Enthalpy er en termodynamisk egenskab for et stof, der angiver energiniveau gemt i sin molekylære struktur. Det betyder, at selvom stof kan have energi på jorden, kan det ikke alt omdannes til varme. En del af den interne energi forbliver altid i stoffet og bevarer sin molekylære struktur. Noget af stoffet er utilgængeligt, når dets temperatur nærmer sig den omgivende temperatur. Derfor, entalpi er den mængde energi, der er tilgængelig til at blive omdannet til varme ved en bestemt temperatur og tryk. Enthalpy enheder- Britisk termisk enhed eller joule for energi og Btu / lbm eller J / kg for specifik energi.

Enthalpimængde

Antal materiens entalpier baseret på dens givne temperatur. Denne temperatur er den værdi, forskere og ingeniører har valgt som grundlag for beregninger. Dette er den temperatur, ved hvilken entalpien af ​​et stof er nul J. Med andre ord har et stof ingen tilgængelig energi, der kan omdannes til varme. Denne temperatur er forskellig for forskellige stoffer. For eksempel er denne vandtemperatur et tredobbelt punkt (O ° C), nitrogen -150 ° C og kølemidler baseret på metan og etan -40 ° C.

Hvis temperaturen på et stof er højere end dens givne temperatur eller ændres til en gasformig tilstand ved en given temperatur, udtrykkes entalpien som et positivt tal. Omvendt udtrykkes stoffets entalpi ved temperaturer under dette negativt tal... Enthalpy bruges i beregninger til at bestemme forskellen i energiniveauer mellem to tilstande. Dette er nødvendigt for at konfigurere hardwaren og bestemme nyttig handling behandle.

Enthalpy ofte defineret som stofs samlede energi, da det er lig med summen af ​​hans indre energi (er) i en given tilstand, sammen med hans evne til at udføre arbejde (pv). Men i virkeligheden angiver entalpi ikke et stofs samlede energi ved en given temperatur over absolut nul (-273 ° C). Derfor i stedet for at definere entalpi som et stofs samlede varme, mere præcist definere det som den samlede mængde tilgængelig energi af et stof, der kan omdannes til varme.
H = U + pV