Удельная теплоемкость воды, количество тепла, теплоемкость строительных материалов, значения теплоемкости

В таблице приведены теплофизические свойства водяного пара на линии насыщения в зависимости от температуры. Свойства пара указаны в таблице в диапазоне температур от 0,01 до 370 ° C.

Каждая температура соответствует давлению, при котором водяной пар насыщается. Например, при температуре пара 200 ° С его давление будет 1555 МПа или около 15,3 атм.

Удельная теплоемкость пара, теплопроводность и ее увеличение с повышением температуры. Плотность водяного пара также увеличивается. Пар становится горячим, тяжелым и вязким, с высокой удельной теплоемкостью, что положительно влияет на выбор пара в качестве теплоносителя в некоторых типах теплообменников.

Например, согласно таблице, удельная теплота пара C p   при 20 ° C составляет 1877 Дж / (кг · град), а при нагревании до 370 ° C теплоемкость пара увеличивается до 56520 Дж / (кг · град) ,

В таблице приведены следующие теплофизические свойства пара на линии насыщения:

  • давление паров при заданной температуре р · 10 -5 Па;
  • плотность паров ρ ″ , кг / м3;
  • удельная энтальпия (масса) h ″ , кДж / кг;
  • р , кДж / кг;
  • удельная теплоемкость для пара C p , кДж / (кг · град);
  • теплопроводность λ · 10 2 , Вт / (м · град);
  • температуропроводность а · 10 6 , м 2 / с;
  • динамическая вязкость μ · 10 6 , Па · с;
  • кинематическая вязкость ν · 10 6 , м 2 / с;
  • Нумер Прандтл Пар .

Удельная теплота испарения, энтальпия, температуропроводность и кинематическая вязкость пара уменьшается с ростом температуры. Динамическая вязкость и вандаловское число Прандта увеличиваются.

Быть осторожен! Теплопроводность в таблице указана в классе 10 2. Не забудьте поделить на 100! Например, теплопроводность пара при 100 ° С составляет 0,02372 Вт / (м · град).

Теплопроводность водяного пара при различных температурах и давлениях

В таблице приведены значения теплопроводности воды и пара при температурах от 0 до 700 ° С и давлениях от 0,1 до 500 атм. Размер теплопроводности Вт / (м · град).

Линия под значением в таблице означает фазовый переход воды в пар, то есть цифры под линией относятся к пару, а выше к воде. Из таблицы видно, что значение коэффициента и водяного пара увеличивается с увеличением давления.

Примечание: теплопроводность в таблице указана в 10 классе 3. Не забудьте поделить на 1000!

Теплопроводность пара при высоких температурах

В таблице приведены значения теплопроводности диссоциированного водяного пара в размерах Вт / (м · град) при температурах от 1400 до 6000 К и давлениях от 0,1 до 100 атм.

Согласно таблице, теплопроводность пара при высоких температурах значительно возрастает в диапазоне 3000 … 5000 К. При высоких давлениях достигается максимальный коэффициент теплопроводности при более высоких температурах.

Быть осторожен! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3. Не забудьте разделить на 1000!

В этом небольшом материале мы кратко рассмотрим одно из важнейших свойств нашей планеты для воды, ее теплоемкость .

Удельная теплоемкость воды

Мы даем краткое толкование этого термина:

Теплоемкость   вещества — это его способность накапливать тепло в себе. Эта величина измеряется количеством тепла, поглощаемого ею при нагревании до 1 ° C. Например, теплоемкость воды составляет 1 дюйм / г или 4,2 Дж / г, а почвы — 14,5-15,5 ° C (в зависимости от тип почвы) колеблется от 0,5 до 0,6 дюйма (2, 1-2,5 Дж) на единицу объема и от 0,2 до 0,5 дюйма (или 0,8-2,1 Дж) на единицу объема масса (грамм)

Теплоемкость воды оказывает существенное влияние на многие аспекты нашей жизни, но в этом материале мы сосредоточимся на ее роли в формировании температурного режима планеты, а именно …

Теплоемкость воды и климат Земли

Теплоемкость   воды по абсолютной величине достаточно велика. Из приведенного выше определения следует, что он значительно превышает теплоемкость почвы нашей планеты. Из-за этой разницы в теплоемкости почва нагревается намного быстрее и охлаждается относительно океанических вод. Из-за более безразличного мирового океана колебания дневных и сезонных температур Земли не так велики, как если бы не было океанов и морей. Это означает, что в холодное время года вода нагревает Землю и охлаждает ее в тепле. Конечно, это воздействие наиболее заметно в прибрежных районах, но в глобальном среднем измерении оно затрагивает всю планету.

Конечно, многие факторы влияют на дневные и сезонные колебания температуры, но вода является одним из наиболее важных.

Увеличение амплитуды колебаний дневных и сезонных температур коренным образом изменит мир вокруг нас.

Например, хорошо известно, что камень теряет свою прочность и становится хрупким при резких колебаниях температуры. Конечно, «немногие» будут сами собой. Точно так же, по крайней мере, физические параметры нашего тела будут другими.

Неверные свойства теплоемкости воды

Теплоемкость воды имеет аномальные свойства. Оказывается, что с повышением температуры воды ее теплоемкость уменьшается, эта динамика сохраняется до 37 ° С, а с увеличением температуры теплоемкость начинает увеличиваться.

Этот факт содержит одно интересное утверждение. Условно говоря, сама природа на фоне воды определила 37 ° C как наиболее комфортную температуру тела человека, при условии, конечно, что соблюдаются все остальные факторы. В случае каких-либо динамических изменений температуры окружающей среды, температура воды стремится к 37 ° C

Энтальпия   — это свойство вещества, которое указывает количество энергии, которое может быть преобразовано в тепло.

Энтальпия   — это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, запасенной в молекулярной структуре. Это означает, что хотя вещество может иметь энергию на земле, не все они могут быть преобразованы в тепло. Часть внутренней энергии всегда остается в содержании   и сохраняет свою молекулярную структуру. Некоторые вещества недоступны, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия   — это количество энергии, которое доступно для преобразования в тепло при определенной температуре и давлении. Единицы энтальпии   — британская тепловая единица или джоуль для энергии и Btu / фунт / Дж / кг для удельной энергии.

Количество энтальпии

  Общая энтальпия вещества   на основе заданной температуры. Эта температура   — значение, которое ученые и инженеры выбирают в качестве основы для расчетов. Это температура, при которой энтальпия вещества равна нулю. Другими словами, вещество не имеет доступной энергии, которая может быть преобразована в тепло. Эта температура отличается для разных веществ. Например, эта температура воды представляет собой тройную точку (О ° С), азот -150 ° С и хладагенты на основе метана и этана −40 ° С.

Если температура вещества выше заданной температуры или она переходит в газообразное состояние при данной температуре, энтальпия выражается в виде положительного числа. И наоборот, отрицательное число выражается при температуре ниже этой энтальпии вещества. Энтальпия используется в расчетах для определения разности уровней энергии между двумя состояниями. Это необходимо для настройки оборудования и определения эффективности процесса.

Энтальпия   часто определяется как полная энергия вещества, потому что она равна сумме его внутренней энергии в данном состоянии вместе с ее способностью выполнять работу (pv). В действительности, однако, энтальпия не указывает на общую энергию вещества при данной температуре выше абсолютного нуля (-273 ° C). Следовательно, вместо указания энтальпии   как общей теплоты вещества, более точно определите ее как общее количество доступной энергии вещества, которое может быть преобразовано в тепло.
H = U + pV

Вода является одним из самых удивительных веществ. Несмотря на широкое использование и широкое использование, это настоящий секрет природы. Кажется, что как одно из соединений кислорода вода должна обладать очень низкими свойствами, такими как замерзание, теплота испарения и т. Д. Но этого не происходит. Теплоемкость самой воды очень высокая.

Вода способна поглощать огромное количество тепла, и в то же время она практически не нагревается — это ее физическая особенность. вода примерно в пять раз выше теплоемкости песка, а железо в десять раз выше. Поэтому вода является естественным кулером. Его способность накапливать большое количество энергии позволяет сглаживать колебания температуры на поверхности Земли и регулировать тепловой режим по всей планете, и это происходит независимо от времени года.

Это уникальное свойство воды позволяет использовать его в качестве охлаждающей жидкости в промышленности и на ежедневной основе. Кроме того, вода обычно доступна и относительно дешева.

Что означает теплоемкость? Как известно из термодинамики, теплообмен всегда происходит от горячего тела к холодному. Речь идет здесь о прохождении определенного количества тепла, а температура обоих тел, характерная для их состояния, указывает направление этого обмена. В процессе металлического тела с водой одинаковой массы при одинаковых начальных температурах металл изменяет свою температуру в несколько раз больше, чем вода.

Если мы рассмотрим основную термодинамическую констатацию двух тел (изолированных от других) как постулат, то во время теплообмена одно сдается, а другое получает одинаковое количество тепла, тогда становится ясно, что металл и вода имеют совершенно разные теплоемкости.

Таким образом, теплоемкость воды (как и каждого вещества) является показателем, характеризующим способность данного вещества давать (или получать) некоторое количество во время охлаждения (нагревания) на единицу температуры.

Удельная теплоемкость вещества — это количество тепла, необходимое для нагрева единицы этого вещества (1 килограмм) на 1 градус.

Количество тепла, выделяемого или поглощаемого организмом, равно произведению удельной теплоемкости, массы и разности температур. Он измеряется в калориях. Одна калория — это ровно столько тепла, сколько достаточно, чтобы нагреть 1 г воды на 1 градус. Для сравнения: теплоемкость воздуха составляет 0,24 кал / г ∙ ° С, алюминия 0,22, железа 0,11, ртути 0,03.

Теплоемкость воды не постоянна. При повышении температуры от 0 до 40 градусов она немного уменьшается (с 1,0074 до 0,9980), в то время как для всех других веществ эта характеристика увеличивается в процессе нагревания. Кроме того, оно может уменьшаться с увеличением давления (на глубине).

Как известно, вода имеет три состояния агрегации — жидкость, твердое вещество (лед) и газ (пар). В то же время теплоемкость льда примерно в 2 раза ниже, чем у воды. В этом основное отличие воды от других веществ, удельная теплоемкость которых в твердом и расплавленном состоянии не изменяется. В чем секрет?

Дело в том, что лед имеет кристаллическую структуру, которая не сразу разрушается при нагревании. Вода содержит мелкие частицы льда, состоящие из нескольких частиц и называемые спутниками. Когда вода нагревается, часть выделяется на разрушение водородных связей в этих образованиях. Это объясняет чрезвычайно высокую теплоемкость воды. Полные связи между молекулами разрушаются только при переходе воды в пар.

Удельная теплоемкость при 100 ° С практически не отличается от температуры льда при 0 ° С. Это еще раз подтверждает правильность этого объяснения. Теплоемкость пара, а также теплоемкость льда в настоящее время изучаются гораздо лучше, чем у воды, поэтому ученые пока не пришли к общему мнению.