Удельные теплоемкости твердых веществ, жидкостей и газов (газов — при постоянном давлении 1 бар абс) справочные плотности. — таблицы

[править] описание

Кислород — буквально «тот, что порождает кислоту». Русское слово восходит к М. В. Ломоносову и является калькой французского слова oxygène

, предложенного А. Лавуазье (от др.-греч. ὀξύς — «кислый» и γεννάω — «рождаю»).

Атомный номер кислорода — 8; атомная масса — 15,9994. Кислород образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, аргона и неона. При нормальных условиях кислород — газ, состоящий из двухатомных молекул. При 90,18 К кислород конденсируется в бледно-голубую жидкость, при 54,36 К — затвердевает.

Плотность жидкого кислорода — 1,144; температура плавления составляет −218 ° C, температура кипения составляет −183 ° C.

С некоторыми металлами кислород образует пероксиды, надпероксиды, озониды, а с горючими газами — взрывчатые смеси.

Элемент кислород занимает третье место после водорода и гелия по распространенности в Вселенной. Он — самый распространенный химический элемент на Земле — 47 % массы земной коры, 85,7 % массы гидросферы, 23,15 % массы атмосферы, 79 % и 65 % массы растений и животных соответственно.

За объемом кислород занимает 92 % объема земной коры. Известно около 1400 минералов, содержащих кислород, главные из них — кварц, полевые шпаты, слюда, глинистые минералы, карбонаты. Более 99,9 % кислорода Земли находится в связанном состоянии. Кислород — фактор, который регулирует распределение элементов в планетарном масштабе.

Содержание его с глубиной закономерно уменьшается. Количество кислорода в магматических породах меняется от 49 % в гранитах до 38-42 % в дунитах и кимберлитах. Содержание кислорода в метаморфических породах соответствует глубине их формирования: от 44 % в эклогитах 48 % в кристаллических сланцах.

Максимум кислорода — в осадочных породах — 49-51 %. Исключительную роль в геохимических процессах играет свободный кислород — молекулярный кислород, значение которого определяется его высокой химической активностью, большой миграционной способностью и постоянным, относительно высоким содержанием в биосфере, где он не только расходуется, но и воспроизводится. Считается, что свободный кислород появился в протерозое в результате фотосинтеза.

В гипергенных процессах кислород — один из основных агентов, он окисляет сероводород и низшие оксиды. Кислород определяет поведение многих элементов: повышает миграционную способность халькофилов, окисляя сульфиды до подвижных сульфатов, снижает подвижность железа и марганца, осаждая их в виде гидроксидов и вызывая тем самым их разделение.

Основной промышленный метод получения кислорода — разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Как побочный продукт кислород получают при электролизе воды. Разработан способ получения кислорода методом выборочной диффузии газов через молекулярные сита.

Газообразный кислород применяется в металлургии для интенсификации доменных и сталеплавильных процессов, при выплавке цветных металлов в шахтных печах, бессемеровании штейнов и др. (Более 60 % потребляемого кислорода); как окислитель во многих химических производствах; в технике — при сварке и резке металлов; при подземной газификации угля и т. п.; озон — при стерилизации питьевой воды и дезинфекции помещений. Жидкий кислород используют как окислитель для некоторых разновидностей ракетного топлива.

[править] история

Кислород был открыт в 1773 году шведским химиком К. В. Шееле, и независимо от него в 1774 году — английским ученым Джозефом Пристли. Французский химик Антуан Лавуазье дал новому элементу его название, а в 1777 году создал кислородную теорию дыхания, горения и окисления. В свободном виде известен, как молекулярный кислород (O2) и озон (O3).

Еще в VIII веке установлено наличие в воздухе газа, поддерживающего дыхание и горение. Однако европейцы кислород открыли почти через 1000 лет. Шведский химик К. В. Шееле в 1771 году установил, что воздух состоит из кислорода и азота.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Пьера Байена, опубликовавшего свои работы по окислению ртути и последующего разложения ее оксида.

В 1774 году Дж. Пристли добыл кислород разложением оксида ртути HgO. Но все же главные лица в истории открытия кислорода — это не К. В. Шееле и не Дж. Пристли. Они открыли новый газ — кислород, но несмотря на это до конца жизни оставались ревностными защитниками теории флогистона, которая длительное время тормозила развитие науки.

Особое значение в истории открытия кислорода имеют работы А. Лавуазье. Он в 1775 году установил, что кислород — составная часть воздуха, создал кислородную теорию горения (за 200 лет она не только не была опровергнута, но и получила множество подтверждений своей истинности), которая пришла на смену теории флогистона.

В 1898 году английский ученый Томпсон, лорд Кельвин, утверждал, что человечеству грозит удушье, поскольку в воздух выделяется огромное количество углекислого газа не только от дыхания, но и от промышленных предприятий. Это утверждение опроверг К. А. Тимирязев. Он доказал, что человечеству не дадут погибнуть зеленые растения, выделяющие кислород в ходе фотосинтеза.

[править] физические свойства

Жидкий кислород Кислород — бесцветный газ без запаха и вкуса. При температуре −183 ° С он конденсируется в жидкость голубоватого цвета, при −218,7 ° С замерзает в синюю кристаллическую массу. Растворимость кислорода в воде невелика и при обычной температуре составляет всего 3,1 см3 в 100 г воды. В продажу кислород поступает в стальных баллонах под давлением примерно 150 атм.

Твердый кислород (температура плавления −218,79 ° C) существует в виде синих кристаллов. Известны шесть кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм:

• α-О2 — существует при температуре ниже 23,65 K; ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки a = 5,403 Å, b = 3,429 Å, c = 5,086 Å; β = 132,53 °.[1]
• β-О2 — существует в интервале температур от 23,65 до 43,65 К; бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решетку, параметры ячейки a = 4,21 Å, α = 46,25 °[1]
• γ-О2 — существует при температурах от 43,65 до 54,21 К; бледно-синие кристаллы имеют кубическую симметрию, с периодом решетки a = 6,83 Å.[1]

Гсссд 19-81 кислород жидкий и газообразный. плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 70-1000 к и давлениях 0,1-100 мпа от 13 мая 1981 —

История открытия

Схема атома кислорода Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли первого августа 1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).

2HgO (t) → 2Hg O2↑

Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье.

Несколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Петра Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория.

Лавуазье провел опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожженных элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

Кислород физические свойства

Кислород (при нормальных условиях) – бесцветный газ без вкуса и запаха, активно поддерживающий процесс горения. Немного тяжелее воздуха, его плотность при 0°С и давлении 760 мм рт. ст. составляет 1,43 кг/м3. Мало растворим в воде и спирте.

При охлаждении до -183°С и давлении 760 мм рт. ст. кислород превращается в бледно-голубую жидкость без запаха, а при -218,8°С – замерзает.

Кислород наиболее распространен на Земле. В земной коре (около 47% по массе) существует в связанном виде, в атмосфере (около 23% по массе) – в свободном.

Основные способы получения кислорода:

• Из воздуха путем его очищения от механических примесей, влаги и углекислоты, сжатия в компрессорах, охлаждения до сжижения и последующего разделения на кислород и азот при медленном повышении температуры: азот, имеющий меньшую температуру кипения, испаряется и отводится в окружающую среду, а кислород накапливается в жидком виде (криогенная ректификация);
• Электролизом дистиллированной воды, протекающим по формальной реакции: 2H2O → O2↑ 2H2↑ ; поскольку чистая вода практически не проводит ток, в нее добавляются электролиты, например, KOH или NaOH;
• В лабораторных условиях – каталитическое разложение пероксида водорода H2O2, разложение нагреванием оксидов тяжелых металлов (например, оксида ртути HgO), перманганата калия KMnO4, хлората калия KClO3 и др.

Кислород газообразный технический, согласно ГОСТ 5583-78, выпускается двух сортов: первого и второго. Баллон с кислородом окрашен в голубой цвет, с надписью «Кислород» черного цвета (ПБ 10-115-96, ГОСТ 949-73). Номинальное давление газообразного кислорода в баллоне и автореципиенте при 20°С (ГОСТ 5583-78) составляет 150 кгс/см2 (14,7 МПа) или 200 кгс/см2 (19,6 МПа).

Нахождение в природе

Накопление O2 в атмосфере Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка. 1. (3,85—2,45 млрд лет назад) — O2 не производился 2. (2,45—1,85 млрд лет назад) O2 производился, но поглощался океаном и породами морского дна 3.

(1,85—0,85 млрд лет назад) O2 выходит из океана, но расходуется при окислении горных пород на суше и при образовании озонового слоя 4. (0,85—0,54 млрд лет назад) все горные породы на суше окислены, начинается накопление O2 в атмосфере 5. (0,54 млрд лет назад — по настоящее время) современный период, содержание O2 в атмосфере стабилизировалось

Кислород — самый распространённый в земной коре элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,82 % (по массе). Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород.

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе (около 1015 тонн). Однако до появления первых фотосинтезирующих микробов в архее 3,5 млрд лет назад, в атмосфере его практически не было. Свободный кислород в больших количествах начал появляться в палеопротерозое (3—2,3 млрд лет назад) в результате глобального изменения состава атмосферы (кислородной катастрофы).

Наличие большого количества растворённого и свободного кислорода в океанах и атмосфере привело к вымиранию большинства анаэробных организмов. Тем не менее, клеточное дыхание с помощью кислорода позволило аэробным организмам производить гораздо больше АТФ, чем анаэробным, сделав их доминирующими.

С начала кембрия 540 млн лет назад содержание кислорода колебалось от 15 % до 30 % по объёму. К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) его уровень достиг максимума в 35 % по объёму, который, возможно, способствовал большому размеру насекомых и земноводных в это время.

Основная часть кислорода на Земле выделяется фитопланктоном Мирового океана. Около 60 % кислорода от используемого живыми существами расходуется на процессы гниения и разложения, 80 % кислорода, производимого лесами, уходит на гниение и разложение растительности лесов.

Деятельность человека очень мало влияет на количество свободного кислорода в атмосфере. При нынешних темпах фотосинтеза понадобится около 2000 лет, чтобы восстановить весь кислород в атмосфере.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле — около 65 %.

В 2020 году датские учёные доказали, что свободный кислород входил в состав атмосферы уже 3,8 млрд лет назад.

Получение кислорода

Получают кислород несколькими способами. В лаборатории кислород получают из Кислородсодержащих веществ, которые могут легко его отщеплять, например из перманганата калия КМnO4 (рис. 41) или из бертолетовой соли КСlO3: 2КМnО4 = K2MnO4 МnО2 O2↑

2КСlO3 = 2КСl O2↑ При получении кислорода из бертолетовой соли для ускорения реакции должен присутствовать катализатор — двуокись марганца. Катализатор ускоряет разложение и делает его более равномерным. Без катализатора может

Рис. 41. Прибор для получения кислорода лабораторный способом из перманганата калия. 1 — перманганат калия; 2 — кислород; 3 — вата; 4 — цилиндр — сборник.

произойти взрыв, если бертолетова соль взята в большом количестве и особенно если она загрязнена органическими веществами. Из перекиси водорода кислород получают также в присутствии катализатора — двуокиси марганца МnО2 по уравнению: 2Н2O2[МnО2] = 2Н2O О2

■ 17. Зачем при разложении бертолетовой соли добавляют МnО2? (См. Ответ) 18. Образующийся при разложении КМnO4 кислород можно собирать над водой. Отразите это в схеме прибора. 19. Иногда при отсутствии в лаборатории двуокиси марганца вместо нее в бертолетову соль добавляют немного остатка после прокаливания перманганата калия. Почему возможна такая замена? 20. Какой объем кислорода выделится при разложении 5 молей бертолетовой соли? (См. Ответ)

Кислород может быть получен также разложением Нитратов при нагревании выше температуры плавления: 2KNO3 = 2KNO2 О2 В промышленности кислород получают в основном из жидкого воздуха. Переведенный в жидкое состояние воздух подвергают испарению. Сначала улетучивается азот (его температура кипения — 195,8°), а кислород остается (его температура кипения —183°).

■ 21. Перечислите известные вам лабораторные и промышленные способы получения кислорода. Запищите их в тетрадь, сопровождая каждый способ уравнением реакции. (См. Ответ) 22. Являются ли реакции, используемые для получения кислорода, окислительно-восстановительными?

Дайте обоснованный ответ. 23. Взято по 10 г следующих веществ; перманганата калия, бертолетовой соли, нитрата калия. В каком случае удастся получить наибольший объем кислорода? 24. В кислороде, полученном при нагревании 20 г перманганата калия, сожгли 1 г угля. Какой процент перманганата подвергся разложению? (См. Ответ)

Понятие теплоемкости

Теплоемкость
— количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы вещества на один градус. В зависимости от способа выражения состава вещества различают массовую
[Дж/(кг·К)], мольную [Дж/(кмоль·К)] и объемную [Дж/(м 3 ·К)] теплоемкости. На практике чаще всего применяют массовую теплоемкость.

Различают истинную и среднюю удельные теплоемкости, которые относят к 1 кг, 1 м 3 или 1 кмоль вещества.

Теплоемкость, соответствующая бесконечно малому изменению температуры (иначе теплоемкость при данной температуре), называется истинной удельной теплоемкостью
:

Средней удельной теплоемкостью
называется отношение количества тепла (Q
), сообщаемого телу при нагревании или отнимаемого при охлаждении, к изменению температуры:

В зависимости от условий определения различают изобарную теплоемкость
(при постоянном давлении с p
), изохорную теплоемкость
(при постоянном объеме с v
),
теплоемкость в состоянии насыщения (температура и давление переменны в соответствии с зависимостью давления насыщенных паров от температуры). Теплоемкость при постоянном давлении с p

больше теплоемкости при постоянном объеме с v
.

Теплоемкость нефтепродукта парафинового основания при одной и той же температуре приблизительно на 15% выше теплоемкости нефтепродукта нафтенового основания или ароматизированного, имеющего ту же
плотность. Теплоемкость нормальных углеводородов выше теплоемкости изомеров.

С повышением температуры теплоемкость жидких углеводородов повышается. С увеличением плотности и молекулярной массы теплоемкость углеводородов уменьшается, за исключением ароматических, для которых
характерно возрастание теплоемкости.

Для жидкостей изобарная теплоемкость незначительно превышает изохорную, т. е. с p
≈ с v
.

Применение при сварке и резке

Кислород – важнейший газ для сварки и резки. При сжигании горючего газа в воздухе образуется пламя с температурой не более 2000°C, а в технически чистом кислороде она может превышать 2500–3000°C. Именно такая температура пламени практически пригодна для сварки многих металлов.

При газопламенной обработке обычно используется кислород с объемным содержанием 99,2–99,5% и выше. Для неответственных видов газовой сварки, пайки, поверхностной закалки и других способов нагрева газовым пламенем может применяться кислород чистотой 92–98%.

Для сварки и резки используют кислород в газообразном виде, поступающий от баллона, газификационной установки (СГУ-1, СГУ-4, СГУ-7К, СГУ-8К, ГХ-0,75, ГХК-3 и др.) или автономной станции (КГСН-150, К-0,15, К-0,4, К-0,5 и др.). При значительных объемах потребления кислород безопаснее и экономически целесообразнее хранить и транспортировать в жидком, а не газообразном виде, несмотря на неизбежные потери при испарении сжиженного газа.

Превращение жидкого кислорода в газообразный осуществляется в газификационных установках – насосных или безнасосных. Примером насосной установки может служить стационарная установка АГУ-2М, предназначенная для газификации непереохлажденного кислорода и наполнения реципиентов и баллонов под давлением до 240 кгс/см2 (24 МПа).

При испарении 1 л жидкого кислорода образуется около 860 л газообразного (при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С). При транспортировке жидкого кислорода масса тары, приходящаяся на 1кг кислорода, в 10 и более раз меньше, чем при транспортировке газообразного. При хранении, перевозке и газификации сжиженного газа неизбежны потери на его испарение.

Расчета объема газообразного кислорода в баллоне.

Для расчета объема газообразного кислорода в баллоне в м3 при нормальных условиях используют формулу (ГОСТ 5583-78):

V = K1 • Vб,

где K1 – коэффициент, Vб – вместимость баллона в дм3 (л).

Некоторые значения коэффициента K1 для расчета объема газообразного кислорода при нормальных условиях

Характеристики марок газообразного технического кислорода (ГОСТ 5583-78)

Расчет теплоемкости

Для расчета удельной теплоемкости жидких нефтепродуктов [кДж/(кг·К)] широко используется эмпирическое уравнение Крэга:

Более точной, учитывающей химический состав нефтепродукта, является формула Ватсона и Нельсона:

Теплоемкость (удельную теплоемкость) жидких нефтепродуктов можно определить при помощи различных номограмм:

График построен на основании уравнения Крэга для нефтепродуктов с определенным характеризующим фактором К=11,8. Для других значений К найденную величину теплоемкости умножают на поправочный коэффициент, который находят по графику, помещенному в правом углу рисунка.	По рисунку можно найти удельную теплоемкость углеводорода любого типа, для каждого из которых в центре номограммы имеется самостоятельная шкала. На этих шкалах отложены приведенные температуры. Шкала (N c ) соответствует числу атомов углерода в молекуле углеводорода. Теплоемкость определяют проведением луча через две точки: N c и Т/Т кр . Если луч попадает на правую шкалу, то по ней отсчитывают теплоемкость (до с p =3,1 ). Если луч выходит за верхний предел этой шкалы, то по верхней шкале находят коэффициент F и теплоемкость расчитывают по формуле:	Для нефтяных фракций теплоемкость легко определяется по номограмме, приведенной на рисунке, по относительной плотности и характеризующему фактору К .

Для определения теплоемкости нефтей и фракций любого состава предложена следующая формула:

Таблица 2.1

Газ	Показатель адиабаты
Гелий	1,660
Аргон	1,667 уменьшается, приближаясь к единице. Однако всегда остается больше единицы. Обычно за­висимость показателя адиабаты от тем­пературы выражается формулой вида Мольная теплоёмкость указывается в кДж/(кмоль  0 С), массовая – в кДж/(кг  0 С), объёмная – в кДж/(м 3  0 С). При этом значения объёмной теплоёмкости относят к массе газа, заключённой 1 м 3 его при нормальных физических условиях. Для газов, массовая теплоёмкость которых зависит как от температуры, так и от давления, приводят значения удельного объёма и энтальпии 1 кг газа при различных давлениях и температурах. С такого рода зависимостями приходится иметь дело при изучении свойств водяного пара. 2.5.Теплоёмкость смеси рабочих тел (газовой смеси) Теплоемкость газовой смеси вычис­ляется по составу газовой смеси и теплоемкостям отдельных газов, входящих в данную газовую смесь. Газовая смесь может быть задана массовым, объемным и молярным составом. Пусть смесь газов задана массовым составом, тогда масса смеси , (2.10) , (2.11) Где — массовая доля i -го газа, вхо­дящего в смесь. Из выражения (2.11) видно, что теп­лоемкость смеси газов, заданной мас­совыми долями (массовая теплоемкость смеси), равна сумме произведений мас­совых долей на массовую теплоем­кость каждого газа. С помощью аналогичных рассуждений можно найти сходные по структуре с полученным выражением выражения для объёмной и мольной теплоёмкостей газовой смеси.

Теплоемкость газов и нефтяных паров

Теплоемкость углеводородных газов и нефтяных паров в отличие от жидких нефтепродуктов зависит не только от их химического состава и температуры, но и от давления. Для идеальных газов изобарная
массовая теплоемкость (с p
) больше изохорной (с v
), т. е.:

Такое же соотношение справедливо для истинной мольной теплоемкости:

Истинная мольная теплоемкость газообразных углеводородов с повышением температуры и молекулярной массы возрастает. При одном и том же числе углеродных атомов в молекуле наибольшая теплоемкость
соответствует углеводородам парафинового ряда.

Удельную массовую теплоемкость нефтепродукта в паровой фазе при атмосферном давлении можно рассчитать по уравнению Бальке и Кэй [кДж/(кг·К)]:

Теплоемкость (удельную теплоемкость) нефтепродуктов в паровой фазе можно определить при помощи различных графиков:

По уравнению Бальке и Кэй при К=11,8 составлен график, приведенный на рисунке. Так как график построен для нефтепродуктов, имеющих К=11,8 , то для нефтепродуктов с К≠11,8 найденную теплоемкость умножают на поправочный коэффициент, который определяют по графику, помещенному в правом углу рисунка.	Влияние давления на истинную мольную теплоемкость нефтепродуктов в паровой фазе проявляется при давлении выше 0,5 МПа. Характер этого влияния показан на графике, на котором истинная мольная теплоемкость нефтяных паров представлена как функция приведенных давлений и температур. На оси ординат нанесены значения разности между истинной мольной теплоемкостью прй данном давлении (с p ) и при атмосферном давлении (с Р о ). Из графика следует, что истинная мольная изобарная теплоемкость углеводородов в паровой фазе:	При относительно небольшом давлении (до 1,5 МПа) массовую теплоемкость нефтяных паров можно найти по упрощенному графику.

Изохорная массовая теплоемкость углеводородных газов и паров рассчитывается по формуле [кДж/(кг·К)].

15. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 13с. Кратко.doc

16. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 14с. Кратко.doc

17. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 15с Кратко.doc

18. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 1с. Кратко моя.doc

19. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 1с. Кратко.doc

20. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 2с. Кратко.doc

21. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 3с. Кратко.doc

22. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 4c. Кратко.doc

23. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 5c. Кратко.doc

24. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 6с. Кратко.doc

25. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 7c. Кратко.doc

26. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 8c. Кратко.doc

27. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Конспект лекций/ОТТ. Тема 9с. Кратко.doc

28. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Метод. ТОТзаочн.doc

29. /4 курс/Теоретические основы теплотехники/Раб. пр. ТОТ.doc

10. Конвективный теплообмен
Методичні вказівки та індивідуальні завдання
Програма навчальної дисципліни Основи наукових дослiджень та технiка експерименту
Методичні вказівки та контрольні завдання для студентів заочної
Методичні вказівки до виконання індивідуальних робіт з дисципліни «Мікроекономіка» Тематика індивідуальних завдань з дисципліни «Мікроекономіка»
Методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Конструкції колісних та гусеничних транспортних засобів» для студентів напряму 050503 машинобудування /Укл.: В. К. Сидоренко, О. М. Лосіков. Дніпропетровськ: нметАУ, 2022. 50 с
Методичні вказівки до вивчення дисципліни «Електротехніка, електроніка і мікропроцесорна техніка», література, пояснення до виконання індивідуальних завдань
Методичні вказівки до вивчення матеріалу кожної теми та наводяться запитання для контролю якості засвоєння тем. Даються методичні вказівки до виконання контрольної роботи, а також варіанти вихідних даних для неї
Методичні вказівки і індивідуальні завдання з дисципліни «Історія інженерної діяльності» для студентів спеціальностей 090202, 090218, 092301
Методичні вказівки до самостійного вивчення тем, передбачених програмою дисципліни «Mенеджмент», завдання до контрольної роботи та методичні вказівки до її виконання
Тема 14. Газообразное топливо и его сжигание
11. Теплообмен излучением
12. Сложный теплообмен
Топливо и его характеристики 13 Виды топлива и их особенности
Закон термодинамики
Тема термодинамические процессы
Тема основные термодинамические понятия и законы
Тема теплоёмкость газов
Тема 15. Твердое и жидкое топливо и их сжигание >15 Расчет горения твердого и жидкого топлива Для расчета процессов горения твердого и жидкого топлива составляют материальный баланс процесса горения
Закон термодинамики
6. Теоретические основы теплотехники 1998г
7. Тепловые двигатели
8. Теоретические основы теплотехники 1998г
9. Теплопроводность
Методичні вказівки та індивідуальні завдання до вивчення дисципліни «Теоретичні основи теплотехніки» для студентів спеціальностей 090202, 090218
Національна металургійна академія україни

Тема 2. Теоретические основы теплотехники 1998г.

Тема 2. ТЕПЛОЁМКОСТЬ ГАЗОВ

2.1.Массовая, объёмная и мольная удельные теплоёмкости

Известно, что подвод теплоты к рабочему телу или отвод теплоты от него в каком-либо процес­се приводит к изменению его темпе­ратуры. Отношение количества тепло­ты, подведенной (или отведенной) в дан­ном процессе, к изменению темпера­туры называется теплоемкостью тела (системы тел):

Где

—
элементарное количество теп­лоты; —
элементарное изменение температуры.

Теплоемкость численно равна коли­честву теплоты, которое необходимо подвести к системе, чтобы при заданных условиях повысить ее температуру на 1 градус. Так как единицей количества теплоты в СИ является джоуль, а тем­пературы — градус К, то единицей теплоемкости будет Дж/К.

В зависимости от внешних условий и характера термодинамического про­цесса теплота может либо подво­диться к рабочему телу, либо отводить­ся от него. Учитывая, что система участвует в бесчисленном множестве процессов, сопровождающихся теплообменом, величина
,
объема

Ввиду того, что в термодинамике обыч­но рассматриваются квазистатические процессы теплообмена, теплоемкость является величиной, относящейся к системе, которая находится в состо­янии термодинамического равновесия. Таким образом, теплоемкости являют­ся функциями параметров термодина­мической системы. Для простых си­стем — это функции каких-либо двух из трех параметров: ,
,

Опыты показывают, что количество теплоты, подведенное к рабочему телу системы или отведенное от него, всег­да пропорционально количеству ра­бочего тела. Для возможности сравне­ния вводят, как известно, удельные величины теплоемкости, относя под­веденную (или отведенную) теплоту ко­личественно к единице рабочего тела.

В зависимости от количественной единицы тела, к которому подводится теплота в термодинамике, различают массовую, объемную и мольную тепло­емкости.

Массовая теплоемкость
— это тепло­емкость, отнесенная к единице массы рабочего тела,

Единицей измерения массовой тепло­емкости является Дж/(кг К). Массо­вую теплоемкость называют также удельной теплоемкостью.

Объемная теплоемкость
— теплоем­кость, отнесенная к единице объема рабочего тела,

Где и —
объем и плотность тела при нормальных физических условиях.

Объемная теплоемкость измеряется в Дж/(м 3 К).

Мольная теплоемкость
— теплоем­кость, отнесенная к количеству рабоче­го тела (газа) в молях,

—
количество газа в молях.

Мольную теплоемкость измеряют в Дж/(моль К).

Массовая и мольная теплоемкости связаны следующим соотношением:

Объемная теплоемкость газов выра­жается через мольную как

Где

2.2.Средняя и истинная теплоёмкости

Учитывая, что теплоемкость непо­стоянна, а зависит от температуры и других термических параметров, раз­личают истинную и среднюю теплоем­кости. Истинная теплоемкость выража­ется уравнением (2.2) при определен­ных параметрах термодинамического процесса, то есть в данном состоянии рабочего тела. В частности, если хотят подчеркнуть зависимость теплоёмкости рабочего тела от температуры, то записывают её как

удельной теплоёмкостью рабочего тела при его температуре равной . Тогда среднюю удельную теплоёмкость рабочего тела при изменении его температуры от ,
в котором удельной теплоты процесса удельной теплоты процесса

Значения средних теплоемкостей

,
находят по таблицам.

2.3.Теплоёмкости при постоянном объёме и давлении

Особый интерес представляют средние и истинные теплоемкости в процессах при по­стоянном объеме изохорная теплоемкость,
равная отношению удельного количества теплоты в изохорном процессе к изме­нению температуры рабочего тела dT
) и теплоемкость в процессе при постоянном давлении изобарная
теплоемкость,
равная отношению удельного количества теплоты в изобарном процессе к изменению температуры рабочего те­ла dT
).

Для идеальных газов связь между изобарной и изохорной теплоёмкостями и устанавливается известным уравнением Майера

Из уравнения Майера следует, что изобарная теплоемкость боль­ше изохорной на значение удельной характеристической постоянной идеального газа. Это объ­ясняется тем, что в изохорном процессе (

Для реальных газов

,
так как при их расширении и совершается работа не только против внешних сил, но и внутренняя работа против сил взаимодействия между молекулами газа, на что дополнительно расходуется теплота.

В теплотехнике широко применяется отношение теплоемкостей

коэффициента Пуассона
(показателя адиабаты). В табл. 2.1 приведены значения

Удельные теплоемкости твердых веществ, жидкостей и газов (газов — при постоянном давлении 1 бар абс) справочные плотности. — таблицы