Как определить теплоемкость газа при постоянном давлении…

Таблицы удельной теплоемкости веществ (газов, жидкостей и др.)

Как определить теплоемкость газа при постоянном давлении...

Представлены таблицы удельной теплоемкости веществ: газов, металлов, жидкостей, строительных и теплоизоляционных материалов, а также пищевых продуктов — более 400 веществ и материалов.

Удельной теплоемкостью вещества называется отношение количества тепла, сообщенного единице массы этого вещества в каком-либо процессе, к соответствующему изменению его температуры.

Удельная теплоемкость веществ зависит от их химического состава, термодинамического состояния и способа сообщения им тепла. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/(кг·К).

Необходимо отметить, что экспериментальное определение удельной теплоемкости жидкостей и газов производится при постоянном давлении или при постоянном объеме. В первом случае удельная теплоемкость обозначается Cp, во втором — Cv. Для жидкостей и газов наиболее часто применяется удельная теплоемкость при постоянном давлении Cp.

Для твердых веществ теплоемкости Cp и Cv не различаются. Кроме того, по отношению к твердым телам, помимо удельной массовой теплоемкости применяются также удельная атомная и молярная теплоемкости.

Таблица удельной теплоемкости газов

В таблице приведена удельная теплоемкость газов Cp при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Таблица удельной теплоемкости газовГазыCp, Дж/(кг·К)
Азот N21051
Аммиак NH32244
Аргон Ar523
Ацетилен C2H21683
Водород H214270
Воздух1005
Гелий He5296
Кислород O2913
Криптон Kr251
Ксенон Xe159
Метан CH42483
Неон Ne1038
Оксид азота N2O913
Оксид азота NO976
Оксид серы SO2625
Оксид углерода CO1043
Пропан C3H81863
Сероводород H2S1026
Углекислый газ CO2837
Хлор Cl520
Этан C2H61729
Этилен C2H41528

Таблица удельной теплоемкости некоторых металлов и сплавов

В таблице даны значения удельной теплоемкости некоторых распространенных металлов и сплавов при температуре 20°С. Значения теплоемкости большинства металлов при других температурах вы можете найти в этой таблице.

Таблица удельной теплоемкости металлов и сплавовМеталлы и сплавыC, Дж/(кг·К)
Алюминий Al897
Бронза алюминиевая420
Бронза оловянистая380
Вольфрам W134
Дюралюминий880
Железо Fe452
Золото Au129
Константан410
Латунь378
Манганин420
Медь Cu383
Никель Ni443
Нихром460
Олово Sn228
Платина Pt133
Ртуть Hg139
Свинец Pb128
Серебро Ag235
Сталь стержневая арматурная482
Сталь углеродистая468
Сталь хромистая460
Титан Ti520
Уран U116
Цинк Zn385
Чугун белый540
Чугун серый470

Таблица удельной теплоемкости жидкостей

В таблице представлены значения удельной теплоемкости Cp распространенных жидкостей при температуре 10…25°С и нормальном атмосферном давлении.

Таблица удельной теплоемкости жидкостейЖидкостиCp, Дж/(кг·К)
Азотная кислота (100%-ная) NH31720
Анилин C6H5NH22641
Антифриз (тосол)2990
Ацетон C3H6O2160
Бензин2090
Бензин авиационный Б-702050
Бензол C6H61050
Вода H2O4182
Вода морская3936
Вода тяжелая D2O4208
Водка (40% об.)3965
Водный раствор хлорида натрия (25%-ный)3300
Газойль1900
Гидроксид аммония4610
Глицерин C3H5(OH)32430
Даутерм1590
Карборан C2H12B101720
Керосин2085…2220
Кефир3770
Мазут2180
Масло АМГ-101840
Масло ВМ-41480
Масло касторовое2219
Масло кукурузное1733
Масло МС-202030
Масло подсолнечное рафинированное1775
Масло ТМ-11640
Масло трансформаторное1680
Масло хлопковое рафинированное1737
Масло ХФ-221640
Молоко сгущенное с сахаром3936
Молоко цельное3906
Нефть2100
Парафин жидкий (при 50С)3000
Пиво3940
Серная кислота (100%-ная) H2SO41380
Сероуглерод CS21000
Силикон2060
Скипидар1800
Сливки (35% жирности)3517
Сок виноградный2800…3690
Спирт метиловый (метанол) CH3OH2470
Спирт этиловый (этанол) C2H5OH2470
Сыворотка молочная4082
Толуол C7H81130
Топливо дизельное (солярка)2010
Топливо реактивное2005
Уротропин C6H12N41470
Фреон-12 CCl2F2840
Эфир этиловый C4H10O2340

Таблица удельной теплоемкости твердых веществ

В таблице дана удельная теплоемкость твердых веществ: стройматериалов (песка, асфальта и т.д.), теплоизоляции различных типов и других распространенных материалов в интервале температуры от 0 до 50°С при нормальном атмосферном давлении.

Таблица удельной теплоемкости твердых веществСтроительные, теплоизоляционные и другие материалыC, Дж/(кг·К)
АБС пластик1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках840
Алмаз502
Аргиллит700…1000
Асбест волокнистый1050
Асбестоцемент1500
Асботекстолит1670
Асбошифер837
Асфальт920…2100
Асфальтобетон1680
Аэрогель (Aspen aerogels)700
Базальт850…920
Барит461
Береза1250
Бетон710…1130
Битумоперлит1130
Битумы нефтяные строительные и кровельные1680
Бумага1090…1500
Вата минеральная920
Вата стеклянная800
Вата хлопчатобумажная1675
Вата шлаковая750
Вермикулит840
Вермикулитобетон840
Винипласт1000
Войлок шерстяной1700
Воск2930
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат, газо- и пенозолобетон840
Гетинакс1400
Гипс формованный сухой1050
Гипсокартон950
Глина750
Глина огнеупорная800
Глинозем700…840
Гнейс (облицовка)880
Гравий (наполнитель)850
Гравий керамзитовый840
Гравий шунгизитовый840
Гранит (облицовка)880…920
Графит708
Грунт влажный (почва)2010
Грунт лунный740
Грунт песчаный900
Грунт сухой850
Гудрон1675
Диабаз800…900
Динас737
Доломит600…1500
Дуб2300
Железобетон840
Железобетон набивной840
Зола древесная750
Известняк (облицовка)850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем1680
Ил песчаный1000…2100
Камень строительный920
Капрон2300
Карболит черный1900
Картон гофрированный1150
Картон облицовочный2300
Картон плотный1200
Картон строительный многослойный2390
Каучук натуральный1400
Кварц кристаллический836
Кварцит700…1300
Керамзит750
Керамзитобетон и керамзитопенобетон840
Кирпич динасовый905
Кирпич карборундовый700
Кирпич красный плотный840…880
Кирпич магнезитовый1055
Кирпич облицовочный880
Кирпич огнеупорный полукислый885
Кирпич силикатный750…840
Кирпич строительный800
Кирпич трепельный710
Кирпич шамотный930
Кладка «Поротон»900
Кладка бутовая из камней средней плотности880
Кладка газосиликатная880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича880
Кладка из керамического пустотного кирпича880
Кладка из силикатного кирпича880
Кладка из трепельного кирпича880
Кладка из шлакового кирпича880
Кокс порошкообразный1210
Корунд711
Краска масляная (эмаль)650…2000
Кремний714
Лава вулканическая840
Латунь400
Лед из тяжелой воды2220
Лед при температуре 0°С2150
Лед при температуре -100°С1170
Лед при температуре -20°С1950
Лед при температуре -60°С1700
Линолеум1470
Листы асбестоцементные плоские840
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)840
Лузга подсолнечная1500
Магнетит586
Малахит740
Маты и полосы из стекловолокна прошивные840
Маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем840
Мел800…880
Миканит250
Мипора1420
Мрамор (облицовка)880
Настил палубный1100
Нафталин1300
Нейлон1600
Неопрен1700
Пакля2300
Парафин2890
Паркет дубовый1100
Паркет штучный880
Паркет щитовой880
Пемзобетон840
Пенобетон840
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-11260
Пенополистирол1340
Пенополистирол «Пеноплекс»1600
Пенополиуретан1470
Пеностекло или газостекло840
Пергамин1680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное840
Перлитобетон840
Перлитопласт-бетон1050
Перлитофосфогелевые изделия1050
Песок для строительных работ840
Песок речной мелкий700…840
Песок речной мелкий (влажный)2090
Песок сахарный1260
Песок сухой800
Пихта2700
Пластмасса полиэфирная1000…2300
Плита пробковая1850
Плиты алебастровые750
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ДСП, ДВП)2300
Плиты из гипса840
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта1680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем840
Плиты камышитовые2300
Плиты льнокостричные изоляционные2300
Плиты минераловатные повышенной жесткости840
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем840
Плиты торфяные теплоизоляционные2300
Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе2300
Покрытие ковровое1100
Пол гипсовый бесшовный800
Поливинилхлорид (ПВХ)920…1200
Поликарбонат (дифлон)1100…1120
Полиметилметакрилат1200…1650
Полипропилен1930
Полистирол УПП1, ППС900
Полистиролбетон1060
Полихлорвинил1130…1200
Полихлортрифторэтилен920
Полиэтилен высокой плотности1900…2300
Полиэтилен низкой плотности1700
Портландцемент1130
Пробка2050
Пробка гранулированная1800
Раствор гипсовый затирочный900
Раствор гипсоперлитовый840
Раствор гипсоперлитовый поризованный840
Раствор известково-песчаный840
Раствор известковый920
Раствор сложный (песок, известь, цемент)840
Раствор цементно-перлитовый840
Раствор цементно-песчаный840
Раствор цементно-шлаковый840
Резина мягкая1380
Резина пористая2050
Резина твердая обыкновенная1350…1400
Рубероид1500…1680
Сера715
Сланец700…1600
Слюда880
Смола эпоксидная800…1100
Снег лежалый при 0°С2100
Снег свежевыпавший2090
Сосна и ель2300
Сосна смолистая 15% влажности2700
Стекло зеркальное (зеркало)780
Стекло кварцевое890
Стекло лабораторное840
Стекло обыкновенное, оконное670
Стекло флинт490
Стекловата800
Стекловолокно840
Стеклопластик800
Стружка деревянная прессованая1080
Текстолит1470…1510
Толь1680
Торф1880
Торфоплиты2100
Туф (облицовка)750…880
Туфобетон840
Уголь древесный960
Уголь каменный1310
Фанера клееная2300…2500
Фарфор750…1090
Фибролит (серый)1670
Циркон670
Шамот825
Шифер750
Шлак гранулированный750
Шлак котельный700…750
Шлакобетон800
Шлакопемзобетон (термозитобетон)840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон840
Штукатурка гипсовая840
Штукатурка из полистирольного раствора1200
Штукатурка известковая950
Штукатурка известковая с каменной пылью920
Штукатурка перлитовая1130
Штукатурка фасадная с полимерными добавками880
Шунгизитобетон840
Щебень и песок из перлита вспученного840
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглопорита840
Эбонит1430
Эковата2300
Этрол1500…1800

Таблица удельной теплоемкости пищевых продуктов

В таблице приведены значения средней удельной теплоемкости пищевых продуктов (овощей, фруктов, мяса, рыбы, хлеба, вина и т. д.) в диапазоне температуры 5…20°С и нормальном атмосферном давлении.

Таблица удельной теплоемкости продуктов питанияПродуктыC, Дж/(кг·К)
Абрикосы3770
Ананасы3684
Апельсины3730
Арбуз3940
Баклажаны3935
Брюква3810
Ветчина2140
Вино крепленое3690
Вино сухое3750
Виноград3550
Вишня3650
Говядина и баранина жирная2930
Говядина и баранина маложирная3520
Горох3684
Грибы свежие3894
Груши3680
Дрожжи прессованные1550…3516
Дыни3850
Ежевика3642
Земляника3684
Зерно пшеничное1465…1549
Кабачки3900
Капуста3940
Картофель3430
Клубника3810
Колбасы1930…2810
Крыжовник3890
Лимоны3726
Лук2638
Макароны не приготовленные1662
Малина3480
Мандарины3770
Маргарин сливочный2140…3182
Масло анисовое1846
Масло мятное2080
Масло сливочное2890…3100
Масло сливочное топленое2180
Мед2300…2428
Молоко сухое1715…2090
Морковь3140
Мороженое (при -10С)2175
Мука1720
Огурцы4060
Пастила2090
Патока2512…2700
Перец сладкий3935
Печенье2170
Помидоры3980
Пряники1800…1930
Редис3970
Рыба жирная2930
Рыба нежирная3520
Салат зеленый4061
Сало топленое2510
Сахар кусковой1340
Сахарный песок720
Свекла3340
Свинина жирная260
Свинина нежирная3010
Слива3750
Сметана3010
Смородина черная3740
Сода2256
Соль поваренная (2% влажности)920
Спаржа3935
Сыр жирный2430
Творог3180
Телятина жирная3180
Телятина нежирная3520
Тесто заварное2910
Тыква3977
Хлеб (корка)1680
Хлеб (мякиш)2800
Черешня3770
Чернослив3181
Чеснок3140
Шоколад2340…2970
Шпинат3977
Яблоки3760
Яйцо куриное3180

Кроме таблиц удельной теплоемкости, вы также можете ознакомиться с подробнейшей таблицей плотности веществ и материалов, которая содержит данные по величине плотности более 500 веществ (металлов, пластика, резины, продуктов, стекла и др.).

Источники:

  1. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. Учебник для вузов, изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: «Энергия», 1975.
  2. Тепловые свойства металлов и сплавов. Справочник. Лариков Л. Н., Юрченко Ю. Ф. — Киев: Наукова думка, 1985. — 439 с.
  3. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др. Под ред. И. С. Григорьева — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
  4. Еремкин А. И., Королева Т. И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. — М.: Издательство ACB, 2000 — 368 с.
  5. Кириллов П. Л., Богословская Г. П. Тепломассобмен в ядерных энергетических установках: Учебник для вузов.
  6. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотип. М.: «Энергия», 1977. — 344 с. с ил.
  7. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
  8. Франчук А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М.: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
  9. Добрынин В. М., Вендельштейн Б. Ю., Кожевников Д. А. Петрофизика: Учеб. для вузов. 2-ое изд. перераб. и доп. под редакцией доктора физико-математических наук Д. А. Кожевникова — М.: ФГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. — 368 с., ил.
  10. В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика. М.: Техносфера, 2005. — 536 с.
  11. Енохович А. С. Справочник по физике. М.: «Просвещение», 1978. — 415 с. с ил.
  12. Строительная теплотехника СНиП II-3-79. Минстрой России — Москва 1995.
  13. Мустафаев Р. А. Теплофизические свойства углеводородов при высоких параметрах состояния. М.: Энергоатомиздат, 1991. — 312 с.
  14. Новиченок Н. Л., Шульман З. П. Теплофизические свойства полимеров. Минск, «Наука и техника» 1971. — 120 с.
  15. Шелудяк Ю. Е., Кашпоров Л. Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М., 1992. — 184 с.

Источник: http://thermalinfo.ru/eto-interesno/tablitsy-udelnoj-teploemkosti-veshhestv

§ 5.6. Теплоемкости газа при постоянном объеме и постоянном давлении

Как определить теплоемкость газа при постоянном давлении...

При введениипонятия теплоемкости мы не обращаливнимание на одно существенноеобстоятельство: теплоемкости зависятне только от свойств вещества, но и отпроцесса, при котором осуществляетсятеплопередача.

Если нагреватьтело при постоянном давлении, то онобудет расширяться и совершать работу.Для нагревания тела на 1 К при постоянномдавлении ему нужно передать большееколичество теплоты, чем при таком женагревании при постоянном объеме.

Жидкие и твердыетела расширяются при нагреваниинезначительно, и их теплоемкости припостоянном объеме и постоянном давлениимало различаются. Но для газов эторазличие существенно. С помощью первогозакона термодинамики можно найти связьмежду теплоемкостями газа при постоянномобъеме и постоянном давлении.

Теплоемкость газа при постоянном объеме Найдем молярную теплоемкость газа при постоянном объеме. Согласно определению теплоемкости

гдеΔT—изменение температуры. Если процесспроисходит при постоянном объеме, тоэту теплоемкость обозначим через Cv.Тогда

(5.6.1)

При постоянномобъеме работа не совершается. Поэтомупервый закон термодинамики запишетсятак:

(5.6.2)

Изменениеэнергии одного моля достаточноразреженного (идеального) одноатомногогаза равно: (см.§ 4.8).

Следовательно,молярная теплоемкость при постоянномобъеме одноатомного газа равна:

(5.6.3)

Теплоемкость газа при постоянном давлении

Согласноопределению теплоемкости при постоянномдавлении Ср

(5.6.4)

Работа, которуюсовершит 1 моль идеального газа,расширяющегося при постоянном давлении,равна:

(5.6.5)

* Из формулы (5.6.5)видно, что универсальная газоваяпостоянная численно равна работе,которую совершает 1 моль идеальногогаза при постоянном давлении, еслитемпература его увеличивается на 1К.

Этоследует из выражения для работы газапри постоянном давлении А'= pΔVиуравнения состояния (для одного моля)идеального газа pV=RT.

Внутренняяэнергия идеального газа от объема независит. Поэтому и при постоянномдавлении изменение внутренней энергииΔU= CVΔT,каки при постоянном объеме. Применяя первыйзакон термодинамики, получим:

(5.6.6)

Следовательно,молярные теплоемкости идеального газасвязаны соотношением

(5.6.7)

Впервые эта формулабыла получена Р. Майером и носит егоимя.

В случае идеальногоодноатомного газа

(5.6.8)

Теплоемкость идеального газа при изотермическом процессе

Можно формальноввести понятие теплоемкости и приизотермическом процессе. Так как приэтом процессе внутренняя энергияидеального газа не меняется, какое быколичество теплоты ему ни было передано,то теплоемкость бесконечна.

Молярнаятеплоемкость идеального газа припостоянном давлении больше теплоемкостипри постоянном объеме на величинууниверсальной газовой постоянной R.

§ 5.7. Адиабатный процесс

Мырассмотрели изотермический, изобарныйи изохорный процессы. После ознакомленияс первым законом термодинамики появляетсявозможность изучить еще один процесс,этопроцесс, протекающий в системе приотсутствии теплообмена с окружающимителами. (Но работу над окружающими теламисистема может совершать.)

Процесс втеплоизолированной системе называютадиабатным.

Приадиабатном процессе Q=0 и согласно закону (5.5.3) изменениевнутренней энергии происходит толькоза счет совершения работы:

(5.7.1)

Конечно, нельзяокружить систему оболочкой, абсолютноисключающей теплообмен. Но в ряде случаевреальные процессы очень близки кадиабатным. Существуют оболочки,обладающие малой теплопроводностью,например двойные стенки с вакуумоммежду ними. Так изготовляются термосы.

Процесс можносчитать адиабатным даже без теплоизолирующейоболочки, если он происходит достаточнобыстро, т. е. так, чтобы за время процессане происходило заметного теплообменамежду системой и окружающими телами.

Согласновыражению (5.7.1) при совершении надсистемой положительной работы, напримерпри сжатии газа, внутренняя энергия егоувеличивается; газ нагревается. Наоборот,при расширении газ сам совершаетположительную работу (А' > 0), но А< 0и внутренняя энергия его уменьшается;газ охлаждается.

Зависимостьдавления газа от его объема при адиабатномпроцессе изображается кривой, называемойадиабатой(рис. 5.9). Адиабата обязательно идет кручеизотермы. Ведь при адиабатном процесседавление газа уменьшается не только засчет увеличения объема, как приизотермическом процессе, но и за счетуменьшения его температуры.

Рис. 5.9

Адиабатные процессышироко используются в технике. Онииграют немалую роль в природе.

Нагревание воздухапри быстром сжатии нашло применение вдвигателях Дизеля. В этих двигателяхотсутствуют системы приготовления изажигания горючей смеси, необходимыедля обычных бензиновых двигателейвнутреннего сгорания.

В цилиндрзасасывается не горючая смесь, аатмосферный воздух. К концу такта сжатияв цилиндр с помощью специальной форсункивпрыскивается жидкое топливо (рис.5.10).

К этому моменту температура сжатоговоздуха так велика, что горючеевоспламеняется.

Рис. 5.10

Так как в двигателеДизеля сжимается не горючая смесь, авоздух, то степень сжатия у этогодвигателя больше, а значит, коэффициентполезного действия (КПД) двигателейДизеля выше, чем у обычных двигателейвнутреннего сгорания. Кроме того, онимогут работать на более дешевомнизкосортном топливе.

Есть, однако, удвигателя Дизеля и недостатки:необходимость высоких степеней сжатияи большое рабочее давление делают этидвигатели массивными и вследствие этогоболее инерционными — они медленнеенабирают мощность.

Двигатели Дизеляболее сложны в изготовлении и эксплуатации,тем не менее они постепенно вытесняютобычные бензиновые двигатели, используемыев автомобилях.

Охлаждение газапри адиабатном расширении происходитв грандиозных масштабах в атмосфереЗемли. Нагретый воздух поднимаетсявверх и расширяется, так как атмосферноедавление падает с высотой. Это расширениесопровождается значительным охлаждением.В результате водяные пары конденсируютсяи образуются облака.

Источник: https://studfile.net/preview/2383541/page:56/

Biz-books
Добавить комментарий