Теплоемкость воздуха объемная: Плотность воздуха, его удельная теплоемкость, вязкость и другие физические свойства: таблицы при различных температурах – Удельная теплоёмкость — Википедия

Плотность воздуха, его удельная теплоемкость, вязкость и другие физические свойства: таблицы при различных температурах

Рассмотрены основные физические свойства воздуха: плотность воздуха, его динамическая и кинематическая вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля и энтропия. Свойства воздуха даны в таблицах в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Плотность воздуха в зависимости от температуры

Представлена подробная таблица значений плотности воздуха в сухом состоянии при различных температурах и нормальном атмосферном давлении. Чему равна плотность воздуха? Аналитически определить плотность воздуха можно, если разделить его массу на объем, который он занимает при заданных условиях (давление, температура и влажность). Также можно вычислить его плотность по формуле уравнения состояния идеального газа. Для этого необходимо знать абсолютное давление и температуру воздуха, а также его газовую постоянную и молярный объем. Это уравнение позволяет вычислить плотность воздуха в сухом состоянии.

На практике, чтобы узнать какова плотность воздуха при различных температурах

, удобно воспользоваться готовыми таблицами. Например, приведенной таблицей значений плотности атмосферного воздуха в зависимости от его температуры. Плотность воздуха в таблице выражена в килограммах на кубический метр и дана в интервале температуры от минус 50 до 1200 градусов Цельсия при нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Плотность воздуха в зависимости от температуры — таблица

t, °С	ρ, кг/м3	t, °С	ρ, кг/м3	t, °С	ρ, кг/м3	t, °С	ρ, кг/м3
-50	1,584	20	1,205	150	0,835	600	0,404
-45	1,549	30	1,165	160	0,815	650	0,383
-40	1,515	40	1,128	170	0,797	700	0,362
-35	1,484	50	1,093	180	0,779	750	0,346
-30	1,453	60	1,06	190	0,763	800	0,329
-25	1,424	70	1,029	200	0,746	850	0,315
-20	1,395	80	1	250	0,674	900	0,301
-15	1,369	90	0,972	300	0,615	950	0,289
-10	1,342	100	0,946	350	0,566	1000	0,277
-5	1,318	110	0,922	400	0,524	1050	0,267
0	1,293	120	0,898	450	0,49	1100	0,257
10	1,247	130	0,876	500	0,456	1150	0,248
15	1,226	140	0,854	550	0,43	1200	0,239

При 25°С воздух имеет плотность 1,185 кг/м³. При нагревании плотность воздуха снижается — воздух расширяется (его удельный объем увеличивается). С ростом температуры, например до 1200°С, достигается очень низкая плотность воздуха, равная 0,239 кг/м³, что в 5 раз меньше ее значения при комнатной температуре. В общем случае, снижение плотности газов при нагреве позволяет проходить такому процессу, как естественная конвекция и применяется, например, в воздухоплавании.

Если сравнить плотность воздуха относительно плотности воды, то воздух легче на три порядка — при температуре 4°С плотность воды равна 1000 кг/м³, а плотность воздуха составляет 1,27 кг/м³. Необходимо также отметить значение плотности воздуха при нормальных условиях. Нормальными условиями для газов являются такие, при которых их температура равна 0°С, а давление равно нормальному атмосферному. Таким образом, согласно таблице,

плотность воздуха при нормальных условиях (при НУ) равна 1,293 кг/м³.

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах

При выполнении тепловых расчетов необходимо знать значение вязкости воздуха (коэффициента вязкости) при различной температуре. Эта величина требуется для вычисления числа Рейнольдса, Грасгофа, Релея, значения которых определяют режим течения этого газа. В таблице даны значения коэффициентов динамической μ и кинематической ν вязкости воздуха в диапазоне температуры от -50 до 1200°С при атмосферном давлении.

Коэффициент вязкости воздуха с ростом его температуры значительно увеличивается. Например, кинематическая вязкость воздуха равна 15,06·10^-6 м²

/с при температуре 20°С, а с ростом температуры до 1200°С вязкость воздуха становиться равной 233,7·10^-6 м²/с, то есть увеличивается в 15,5 раз! Динамическая вязкость воздуха при температуре 20°С равна 18,1·10^-6 Па·с.

При нагревании воздуха увеличиваются значения как кинематической, так и динамической вязкости. Эти две величины связаны между собой через величину плотности воздуха, значение которой уменьшается при нагревании этого газа. Увеличение кинематической и динамической вязкости воздуха (как и других газов) при нагреве связано с более интенсивным колебанием молекул воздуха вокруг их равновесного состояния (согласно МКТ).

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах — таблица

t, °С	μ·106, Па·с	ν·106, м2/с	t, °С	μ·106, Па·с	ν·106, м2/с	t, °С	μ·106, Па·с	ν·106, м2/с
-50	14,6	9,23	70	20,6	20,02	350	31,4	55,46
-45	14,9	9,64	80	21,1	21,09	400	33	63,09
-40	15,2	10,04	90	21,5	22,1	450	34,6	69,28
-35	15,5	10,42	100	21,9	23,13	500	36,2	79,38
-30	15,7	10,8	110	22,4	24,3	550	37,7	88,14
-25	16	11,21	120	22,8	25,45	600	39,1	96,89
-20	16,2	11,61	130	23,3	26,63	650	40,5	106,15
-15	16,5	12,02	140	23,7	27,8	700	41,8	115,4
-10	16,7	12,43	150	24,1	28,95	750	43,1	125,1
-5	17	12,86	160	24,5	30,09	800	44,3	134,8
0	17,2	13,28	170	24,9	31,29	850	45,5	145
10	17,6	14,16	180	25,3	32,49	900	46,7	155,1
15	17,9	14,61	190	25,7	33,67	950	47,9	166,1
20	18,1	15,06	200	26	34,85	1000	49	177,1
30	18,6	16	225	26,7	37,73	1050	50,1	188,2
40	19,1	16,96	250	27,4	40,61	1100	51,2	199,3
50	19,6	17,95	300	29,7	48,33	1150	52,4	216,5
60	20,1	18,97	325	30,6	51,9	1200	53,5	233,7

Примечание: Будьте внимательны! Вязкость воздуха дана в степени 10⁶.

Удельная теплоемкость воздуха при температуре от -50 до 1200°С

Представлена таблица удельной теплоемкости воздуха при различных температурах. Теплоемкость в таблице дана при постоянном давлении (изобарная теплоемкость воздуха) в интервале температуры от минус 50 до 1200°С для воздуха в сухом состоянии. Чему равна удельная теплоемкость воздуха? Величина удельной теплоемкости определяет количество тепла, которое необходимо подвести к одному килограмму воздуха при постоянном давлении для увеличения его температуры на 1 градус. Например, при 20°С для нагревания 1 кг этого газа на 1°С в изобарном процессе, требуется подвести 1005 Дж тепла.

Удельная теплоемкость воздуха увеличивается с ростом его температуры. Однако, зависимость массовой теплоемкости воздуха от температуры не линейная. В интервале от -50 до 120°С ее величина практически не меняется — в этих условиях средняя теплоемкость воздуха равна 1010 Дж/(кг·град). По данным таблицы видно, что значительное влияние температура начинает оказывать со значения 130°С. Однако, температура воздуха влияет на его удельную теплоемкость намного слабее, чем на вязкость. Так, при нагреве с 0 до 1200°С теплоемкость воздуха увеличивается лишь в 1,2 раза – с 1005 до 1210 Дж/(кг·град).

Следует отметить, что теплоемкость влажного воздуха выше, чем сухого. Если сравнить теплоемкость воды и воздуха, то очевидно, что вода обладает более высоким ее значением и содержание воды в воздухе приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Удельная теплоемкость воздуха при различных температурах — таблица

t, °С	Cp, Дж/(кг·град)	t, °С	Cp, Дж/(кг·град)	t, °С	Cp, Дж/(кг·град)	t, °С	Cp, Дж/(кг·град)
-50	1013	20	1005	150	1015	600	1114
-45	1013	30	1005	160	1017	650	1125
-40	1013	40	1005	170	1020	700	1135
-35	1013	50	1005	180	1022	750	1146
-30	1013	60	1005	190	1024	800	1156
-25	1011	70	1009	200	1026	850	1164
-20	1009	80	1009	250	1037	900	1172
-15	1009	90	1009	300	1047	950	1179
-10	1009	100	1009	350	1058	1000	1185
-5	1007	110	1009	400	1068	1050	1191
0	1005	120	1009	450	1081	1100	1197
10	1005	130	1011	500	1093	1150	1204
15	1005	140	1013	550	1104	1200	1210

Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха

В таблице представлены такие физические свойства атмосферного воздуха, как теплопроводность, температуропроводность и его число Прандтля в зависимости от температуры. Теплофизические свойства воздуха даны в интервале от -50 до 1200°С для сухого воздуха. По данным таблицы видно, что указанные свойства воздуха существенно зависят от температуры и температурная зависимость рассмотренных свойств этого газа различна.

Теплопроводность воздуха λ при повышении температуры увеличивается во всем диапазоне, достигая при 1200°С величины 0,0915 Вт/(м·град). Другие теплофизические свойства воздуха такие, как его температуропроводность a и число Прандтля Pr, по-разному реагируют на изменение температуры. Температуропроводность, как и вязкость воздуха сильно зависит от температуры и при нагревании, например с 0 до 1200°С, ее значение увеличивается почти в 17 раз.

Число Прандтля воздуха слабо зависит от температуры и при нагревании этого газа его величина сначала снижается до величины 0,674, а затем начинает расти, и при температуре 1200°С достигает значения 0,724.

Физические свойства атмосферного воздуха — таблица

t, °С	λ·102, Вт/(м·град)	а·106, м2/с	Pr	t, °С	λ·102, Вт/(м·град)	а·106, м2/с	Pr
-50	2,04	12,7	0,728	170	3,71	45,7	0,682
-40	2,12	13,8	0,728	180	3,78	47,5	0,681
-30	2,2	14,9	0,723	190	3,86	49,5	0,681
-20	2,28	16,2	0,716	200	3,93	51,4	0,68
-10	2,36	17,4	0,712	250	4,27	61	0,677
0	2,44	18,8	0,707	300	4,6	71,6	0,674
10	2,51	20	0,705	350	4,91	81,9	0,676
20	2,59	21,4	0,703	400	5,21	93,1	0,678
30	2,67	22,9	0,701	450	5,48	104,2	0,683
40	2,76	24,3	0,699	500	5,74	115,3	0,687
50	2,83	25,7	0,698	550	5,98	126,8	0,693
60	2,9	27,2	0,696	600	6,22	138,3	0,699
70	2,96	28,6	0,694	650	6,47	150,9	0,703
80	3,05	30,2	0,692	700	6,71	163,4	0,706
90	3,13	31,9	0,69	750	6,95	176,1	0,71
100	3,21	33,6	0,688	800	7,18	188,8	0,713
110	3,28	35,2	0,687	850	7,41	202,5	0,715
120	3,34	36,8	0,686	900	7,63	216,2	0,717
130	3,42	38,6	0,685	950	7,85	231,1	0,718
140	3,49	40,3	0,684	1000	8,07	245,9	0,719
150	3,57	42,1	0,683	1100	8,5	276,2	0,722
160	3,64	43,9	0,682	1200	9,15	316,5	0,724

Будьте внимательны! Теплопроводность воздуха в таблице указана в степени 10². Не забудьте разделить на 100! Температуропроводность воздуха указана в степени 10⁶. Допускается интерполяция значений физических свойств воздуха в приведенных таблицах.

Энтропия сухого воздуха

В таблице представлены значения такого теплофизического свойства воздуха, как удельная энтропия. Значения энтропии даны для сухого воздуха в  размерности кДж/(кг·град) в зависимости от температуры и давления. Удельная энтропия указана в таблице в интервале температуры от -50 до 50°С при давлении воздуха от 90 до 110 кПа. Следует отметить, что при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) и температуре, например 30°С, удельная энтропия воздуха равна 0,1044 кДж/(кг·град).

Источники:

1. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи.
2. Богданов С.Н., Бурцев С.И., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная теника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ./ Под ред. С.Н. Богданова. 4-е изд., перераб. и доп. — СПб.: СПбГАХПТ, 1999.- 320 с.

Объёмная теплоёмкость — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Объёмная теплоёмкость характеризует способность данного объёма данного конкретного вещества увеличивать свою внутреннюю энергию при изменении температуры вещества (подразумевая отсутствие фазового перехода). Равна отношению теплоёмкости данного образца вещества C{\displaystyle C} к его объему V{\displaystyle V}:

c′=C/V{\displaystyle c’=C/V}

или иначе говоря, это теплоёмкость единицы объёма данного вещества. Подразумевается, что вещество однородно. Используется понятие объёмной теплоёмкости главным образом применительно к твёрдым телам и жидкостям, поскольку они имеют достаточно слабо изменяющуюся в зависимости от изменения внешних условий плотность. Для газа плотность очень сильно меняется в зависимости от температуры и давления, что означает, что даже вполне конкретный газ не имеет определённой объёмной теплоёмкости, то есть даже определённому газу определённое значение объёмной теплоёмкости можно приписать лишь при строго определённых давлении и температуре; на практике же вследствие этого понятие объёмной теплоёмкости применяется достаточно редко.

Объёмная теплоёмкость отличается от удельной теплоёмкости, которая характеризует способность единицы массы данного вещества увеличивать свою внутреннюю энергию при изменении температуры. Можно преобразовать удельную теплоёмкость в объёмную путём умножения удельной теплоёмкости на плотность вещества:^[1]

c′=ρc.{\displaystyle c’=\rho c.}

Дюлонг и Пти в 1818 году предсказали, что величина ρc^[2] должна быть постоянной для всех твёрдых веществ. В 1819 году они обнаружили, что наибольшим постоянством обладали теплоёмкости твёрдых тел, определяемые предполагаемым весом атомов вещества (закон Дюлонга — Пти). Это теплоёмкость, приходящаяся на единицу атомного веса, которая близка в тому, чтобы быть постоянной для твёрдых тел. Иными словами, теплоёмкость, приходящаяся на один атом, а значит, и приходящаяся на единицу количества вещества, примерно постоянна для твёрдых тел. Теплоёмкость «на объёмной основе» фактически изменяется от примерно 1,2 до 4,5 МДж/(м³·K). Это варьирование объёмной теплоёмкости определяется различиями в физических размерах атомов (если бы все атомы имели одинаковый размер, то два типа теплоёмкости (молярная и объёмная) были бы эквивалентны). Для жидкостей объёмная теплоёмкость лежит в пределах от 1,3 до 1,9 МДж/(м³·K).

Для одноатомных газов (например, для аргона) при комнатной температуре и постоянном объёме, объёмная теплоёмкость равна около 0,5 кДж/(м³K).

При более высоких значениях объёмной теплоёмкости системе требуется больше времени для достижения термодинамического равновесия.

С объёмной теплоёмкостью связано понятие тепловой инерции материала, которая может быть определена по формуле:

I=kρc,{\displaystyle I={\sqrt {k\rho c}},}

где

k — теплопроводность,

ρ — плотность материала,

c — удельная теплоёмкость материала

(произведение ρc{\displaystyle \rho c} представляет собой объёмную теплоёмкость).

Значения объёмной теплоёмкости некоторых веществ[править | править код]

Таблица I: Значения объёмной теплоёмкости для некоторых веществ

Вещество	Объёмная теплоёмкость кДж·дм−3·K−1)
асфальт	1,2
полнотелый кирпич	1,344
силикатный кирпич	1,7
бетон	1,7
кронглас (стекло)	1,709
флинт (стекло)	2,1
оконное стекло	2,1
гранит	2,1
гипс	2,507
мрамор, слюда	2,4
песок	1,2
сталь	3,713
почва	0,80
древесина	1
вода	4,2

Физические свойства воздуха :: HighExpert.RU

Воздух – это смесь различных газов (% по объему): азот — 78,03; кислород — 20,95; озон и другие инертные газы: аргон, гелий, неон, криптон, ксенон, радон — 0,94; углекислый газ — 0,03; водяной пар — 0,05. Содержание углекислого газа в атмосферном воздухе принимается равным (% по объему): в сельской местности — 0,03, в городах — 0,04—0,07. Содержание водяных паров в воздухе зависит от его температуры. Озон присутствует в лесном, горном и морском воздухе. Наружный воздух загрязняется отходящими от промышленных предприятий вредными для здоровья человека газами и пылью.

Плотность воздуха при нормальном атмосферном давлении 101,325 кПа (1 атм) и различной температуре

Температура воздуха	Плотность воздуха, ρ
оС	кг/м3
-20	1,395
0	1,293
5	1,269
10	1,247
15	1,225
20	1,204
25	1,184
30	1,165
40	1,127
50	1,109
60	1,060
70	1,029
80	0,9996
90	0,9721
100	0,9461

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при нормальном атмосферном давлении и различной температуре

Температура воздуха	Динамическая вязкость воздуха, μ	Кинематическая вязкость воздуха, ν
оС	(Н • c / м2) x 10-5	(м2 / с) x 10-5
-20	1,63	1,17
0	1,71	1,32
5	1,73	1,36
10	1,76	1,41
15	1,80	1,47
20	1,82	1,51
25	1,85	1,56
30	1,86	1,60
40	1,87	1,66
50	1,95	1,76
60	1,97	1,86
70	2,03	1,97
80	2,07	2,07
90	2,14	2,20
100	2,17	2,29

Основные физические своqства воздуха при различной температуре

Температура	Плотность, ρ	Удельная теплоёмкость, Cp	Теплопроводность, λ	Кинематическая вязкость, ν	Коэффициент температурного линейного расширения, α	Число Прандтля, Pr
оС	кг/м3	кДж / (кг • К)	Вт / (м • К)	(м2 / с) x 10-6	(1 / K) x 10-3	–
0	1,293	1,005	0,0243	13,30	3,67	0,715
20	1,205	1,005	0,0257	15,11	3,43	0,713
40	1,127	1,005	0,0271	16,97	3,20	0,711
60	1,067	1,009	0,0285	18,90	3,00	0,709
80	1,000	1,009	0,0299	20,94	2,83	0,708
100	0,946	1,009	0,0314	23,06	2,68	0,703

Формулы физических свойств воздуха

При проведении инженерных расчетов удобнее использовать приближённые формулы для определения физических свойств воздуха⋆:

Плотность воздуха

[ кг/м³ ]

Теплоёмкость воздуха

⋆ [ Дж/(кг • К) ]

Теплопроводность воздуха

⋆ [ Вт/(м • K) ]

Динамическая вязкость воздуха

⋆ [ Па • c ]

Кинематическая вязкость воздуха

⋆ [ м²/с ]

Температуропроводность воздуха

⋆ [ м²/с ]

Число Прандтля воздуха

[ – ]

⋆ Приближённые формулы физических свойств воздуха получены авторами настоящего сайта.

Размерность величин: температура – К (Кельвин).

Приближённые формулы действительны в диапазоне температур воздуха от 273 К до 473 К.

Теплоёмкость — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 декабря 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 декабря 2019; проверки требует 1 правка.

Теплоёмкость — ко­ли­че­ст­во те­п­ло­ты, по­гло­щае­мой те­лом в про­цес­се на­гре­ва­ния на 1 кельвин. Более точно, теплоёмкость — физическая величина, определяемая как отношение количества теплоты δQ{\displaystyle \delta Q}, поглощаемой термодинамической системой при бесконечно малом изменении её температуры T{\displaystyle T}, к величине этого изменения dT{\displaystyle \mathrm {d} T}^{[1][2][3][4][5]}:

C=δQdT.{\displaystyle C={\delta Q \over \mathrm {d} T}.}

Малое количество теплоты обозначается δQ{\displaystyle \delta Q} (а не dQ{\displaystyle \mathrm {d} Q}), чтобы подчеркнуть, что это не дифференциал параметра состояния (в отличие, например, от dT{\displaystyle \mathrm {d} T}), а функция процесса. Поэтому и теплоёмкость — это характеристика процесса перехода между двумя состояниями термодинамической системы^[6], которая зависит и от пути процесса (например, от проведения его при постоянном объёме или постоянном давлении)^[7][8], и от способа нагревания/охлаждения (квазистатического или нестатического)^[7][9]. Неоднозначность в определении теплоёмкости^[10] на практике устранят тем, что выбирают и фиксируют путь квазистатического процесса (обычно оговаривается, что процесс происходит при постоянном давлении, равным атмосферному). При однозначном выборе процесса теплоёмкость становится параметром состояния^[11][12] и теплофизическим свойством вещества, образующего термодинамическую систему^[13].

Удельная, молярная и объёмная теплоёмкости[править | править код]

Очевидно, что чем больше масса тела, тем больше требуется теплоты для его нагревания, и теплоёмкость тела пропорциональна количеству вещества, содержащегося в нём. Количество вещества может характеризоваться массой или количеством молей. Поэтому удобно пользоваться понятиями удельной теплоёмкости (теплоёмкости единицы массы тела):

c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}

и молярной теплоёмкости (теплоёмкости одного моля вещества):

Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}

где ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} — количество вещества в теле; m{\displaystyle m} — масса тела; μ{\displaystyle \mu } — молярная масса. Молярная и удельная теплоёмкости связаны соотношением Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }^[14][15].

Объёмная теплоёмкость (теплоёмкость единицы объёма тела):

C′=CV.{\displaystyle C’={C \over V}.}

Теплоёмкость для различных процессов и состояний вещества[править | править код]

Понятие теплоёмкости определено как для веществ в различных агрегатных состояниях (твёрдых тел, жидкостей, газов), так и для ансамблей частиц и квазичастиц (в физике металлов, например, говорят о теплоёмкости электронного газа).

Теплоёмкость идеального газа[править | править код]

Теплоёмкость системы невзаимодействующих частиц (например, идеального газа) определяется числом степеней свободы частиц.

Молярная теплоёмкость при постоянном объёме:

CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}

где R{\displaystyle R} ≈ 8,31 Дж/(моль·К) — универсальная газовая постоянная, i{\displaystyle i} — число степеней свободы молекулы^[14][15].

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении связана с CV{\displaystyle C_{V}} соотношением Майера:

CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}

Теплоёмкость кристаллов[править | править код]

Сравнение моделей Дебая и Эйнштейна для теплоёмкости твёрдого тела

Существует несколько теорий теплоёмкости твердого тела:

1. ↑ Теплоёмкость. БРЭ, 2016.
2. ↑ Булидорова Г. В. и др., Физическая химия, кн. 1, 2016, с. 41.
3. ↑ Артемов А. В., Физическая химия, 2013, с. 14.
4. ↑ Ипполитов Е. Г. и др., Физическая химия, 2005, с. 20.
5. ↑ Сивухин Д. В., Термодинамика и молекулярная физика, 2006, с. 65.
6. ↑ Сивухин Д. В., Термодинамика и молекулярная физика, 2006, с. 66.
7. ↑ ^{1 2} Лифшиц Е. М., Теплоёмкость, 1992.
8. ↑ Белов Г. В., Термодинамика, ч. 1, 2017, с. 94.
9. ↑ Лифшиц Е. М., Теплоёмкость, 1976.
10. ↑ Базаров И. П., Термодинамика, 2010, с. 39.
11. ↑ Борщевский А. Я., Физическая химия, т. 1, 2017, с. 115.
12. ↑ Кубо Р., Термодинамика, 1970, с. 22.
13. ↑ Беляев Н. М., Термодинамика, 1987, с. 5.
14. ↑ ^{1 2} Никеров. В. А. Физика: учебник и практикум для академического бакалавриата. — Юрайт, 2015. — С. 127—129. — 415 с. — ISBN 978-5-9916-4820-2.
15. ↑ ^{1 2} Ильин В. А. Физика: учебник и практикум для прикладного бакалавриата. — Юрайт, 2016. — С. 142—143. — 399 с. — ISBN 978-5-9916-6343-4.

• Артемов А. В. Физическая химия. — М.: Академия, 2013. — 288 с. — (Бакалавриат). — ISBN 978-5-7695-9550-9.
• Базаров И. П. Термодинамика. — 5-е изд. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2010. — 384 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1003-3. (недоступная ссылка)
• Белов Г. В. Термодинамика. Часть 1. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Юрайт, 2017. — 265 с. — (Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-534-02731-0. (недоступная ссылка)
• Беляев Н. М. Термодинамика. — Киев: Вища школа, 1987. — 344 с.
• Борщевский А. Я. Физическая химия. Том 1 online. Общая и химическая термодинамика. — М.: Инфра-М, 2017. — 868 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — ISBN 978-5-16-104227-4. (недоступная ссылка)
• Булидорова Г. В., Галяметдинов Ю. Г., Ярошевская Х. М., Барабанов В. П. Физическая химия. Книга 1. Основы химической термодинамики. Фазовые равновесия. — М.: КДУ; Университетская книга, 2016. — 516 с. — ISBN 978-5-91304-600-0.
• Ипполитов Е. Г., Артемов А. В., Батраков В.В. Физическая химия / Под ред. Е. Г. Ипполитова. — М.: Академия, 2005. — 448 с. — (Высшее профессиональное образование). — ISBN 978-5-7695-1456-6.
• Кубо Р. Термодинамика. — М.: Мир, 1970. — 304 с. (недоступная ссылка)
• Лифшиц Е. М. Теплоёмкость // Физическая энциклопедия / Ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Советская Энциклопедия, 1992. — Т. 5. — С. 77–78.
• Лифшиц Е. М. Теплоёмкость // Большая советская энциклопедия / Ред. А. М. Прохоров. — 3-е издание. — М.: Большая Советская Энциклопедия, 1976. — Т. 25. — С. 451.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание 5-е, исправленное. — М.: Физматлит, 2006. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.
• Теплоемкость // Большая российская энциклопедия. — М.: Большая российская энциклопедия, 2016. — Т. 32. — С. 54.

Температура, плотность, удельная теплоемкость, объемный коэффициент теплового расширения, кинематическая вязкость,и число (критерий) Прандтля для сухого воздуха при атмосферном давлении в в диапазоне -150 /+400 oC.

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Рабочие среды / / Воздух (Атмосфера)  / / Температура, плотность, удельная теплоемкость, объемный коэффициент теплового расширения, кинематическая вязкость,и число (критерий) Прандтля для сухого воздуха при атмосферном давлении в в диапазоне -150 /+400 oC. Поделиться:    Температура, плотность, удельная теплоемкость, объемный коэффициент теплового расширения, кинематическая вязкость,и число (критерий) Прандтля для сухого воздуха при атмосферном давлении в в диапазоне -150 /+400 oC. Температура (oC) Плотность (кг/м3) Удельная теплоемкость cp, кДж/(кг* K) Теплопроводность Вт/(м* K) Кинематическая вязкость (м2/с) x 10-6 Объемный коэффициент теплового расширения (1/K) x 10-3 Число (критерий) Прандтля -150 2.793 1.026 0.0116 3.08 8.21 0.76 -100 1.980 1.009 0.0160 5.95 5.82 0.74 -50 1.534 1.005 0.0204 9.55 4.51 0.725 0 1.293 1.005 0.0243 13.30 3.67 0.715 20 1.205 1.005 0.0257 15.11 3.43 0.713 40 1.127 1.005 0.0271 16.97 3.20 0.711 60 1.067 1.009 0.0285 18.90 3.00 0.709 80 1.000 1.009 0.0299 20.94 2.83 0.708 100 0.946 1.009 0.0314 23.06 2.68 0.703 120 0.898 1.013 0.0328 25.23

Изохорная и изобарная теплоемкости воздуха. Пример задачи :: SYL.ru

Термодинамика газов является специальным разделом физики, который изучает и исследует поведение газовых систем при различных внешних условиях. В данной статье рассмотрим вопрос теплоемкости воздуха с использованием модели идеального газа.

Воздух – идеальный газ

Прежде чем раскрывать вопрос теплоемкости воздуха, рассмотрим модель идеального газа. В соответствии с ней полагают, что система состоит из невзаимодействующих друг с другом частиц, которые хаотично движутся в ограниченном объеме пространства. Скорости частиц подчиняются классическому распределению Максвелла-Больцмана. Модель также предполагает, что частицы являются безразмерными.

Насколько точно в приведенную модель вписывается воздушная смесь? Известно, что воздух состоит в основном из молекул азота и кислорода. Эти молекулы являются химически нейтральными. Существующие между ними ван-дер-ваальсовые взаимодействия являются очень слабыми, поэтому их при выполнении термодинамических расчетов можно не учитывать. Что касается размеров молекул, то ими также можно пренебречь, так как расстояния между ними на несколько порядков больше. Таким образом, воздух очень хорошо описывается моделью идеального газа.

Теплоемкость и ее виды

Согласно физическому определению, теплоемкость – это величина, показывающая, сколько нужно на систему затратить теплоты, чтобы ее нагреть на 1 градус Цельсия или на 1 кельвин. Поскольку процессы нагревания и охлаждения являются обратимыми, то при охлаждении системы на 1 градус выделяется количество теплоты, равное ее теплоемкости.

Как физическая величина теплоемкость может быть абсолютной, молярной или массовой. Определение абсолютной теплоемкости для произвольной системы было дано выше. Молярной называется теплоемкость на 1 моль газа, массовой – на 1 кг газа. Молярная величина чаще используется для рассматриваемого агрегатного состояния материи.

В зависимости от изопроцесса, при котором измеряют теплоемкость, она бывает изохорной и изобарной. В первом случае в системе с газом не изменяется объем, во втором случае сохраняется давление.

Формулы изохорной и изобарной теплоемкостей воздуха

Сначала рассмотрим изохорную величину. Обозначим ее C_V. Первое начало термодинамики, которое следует из закона сохранения энергии, для изохорного процесса выглядит следующим образом:

H = dU

То есть все тепло H, подводимое к системе, идет на увеличение ее внутренней энергии. Изменение величины U можно записать так:

dU = C_V*dT

С другой стороны, если воспользоваться универсальным уравнением состояния идеальной газовой системы, то формула для dU запишется в виде:

dU = z/2*n*R*dT

Здесь z – количество степеней свободы молекул, n – количество вещества, R – постоянная, dT – изменение температуры. Выражение выше следует из того факта, что внутренняя энергия идеального газа в точности равна кинетической энергии его молекул.

Из сравнения двух равенств получаем формулу для изохорной теплоемкости:

C_V = z/2*n*R

В случае воздуха z=5, поскольку он на 99 % состоит из двухатомных молекул азота и кислорода (двухатомные молекулы имеют 3 поступательные и 2 вращательные степени свободы). Полагая n=1 моль, приходим к формуле изохорной молярной теплоемкости воздуха:

C_V = 5/2*R = 2,5*R

Напомним, что постоянная R равна 8,314, тогда C_V = 20,785 Дж/(моль*К).

Теперь определим молярную изобарную теплоемкость воздуха. Поскольку в результате изобарного нагрева газ расширяется, то он выполняет некоторую работу. Первое начало термодинамики в этом случае принимает вид:

H = dU + P*dV

Энтальпия H через изобарную теплоемкость C_P для 1 моль вещества запишется так:

H = C_P*dT

Работу газа с использованием уравнения Клапейрона-Менделеева можно записать так:

P*dV = R*dT

Эти выражения позволяют записать следующее соотношение изобарной и изохорной теплоемкостей:

C_P = C_V + R

Подставляя величину C_V для воздуха, получаем изобарную молярную теплоемкость для него:

C_P = 2,5*R + R = 3,5*R = 29,099 Дж/(моль*К)

Таким образом, величина C_P оказывается больше, чем C_V.

Пример решения задачи

В цилиндре под поршнем находятся 3 моль воздуха при атмосферном давлении. В процессе нагрева цилиндра поршень стал подниматься, сохраняя постоянное давление в системе. Чему равна работа газа при расширении, если известно, что его конечная температура стала больше начальной на 10 ^oC?

Воспользуемся первым законом термодинамики для изобарного нагрева:

n*C_P*dT = n*C_V*dT + P*dV

Отсюда работа газа (третье слагаемое) выразится так:

P*dV = n*(C_P – C_V)*dT

Подставляя данные из условия задачи, а также значения молярных теплоемкостей воздуха, получаем ответ: воздух в цилиндре, расширяясь, совершит работу 249,42 Дж.

Таблицы удельной теплоемкости веществ: газов, жидкостей, металлов, продуктов

АБС пластик	1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках	840
Алмаз	502
Аргиллит	700…1000
Асбест волокнистый	1050
Асбестоцемент	1500
Асботекстолит	1670
Асбошифер	837
Асфальт	920…2100
Асфальтобетон	1680
Аэрогель (Aspen aerogels)	700
Базальт	850…920
Барит	461
Береза	1250
Бетон	710…1130
Битумоперлит	1130
Битумы нефтяные строительные и кровельные	1680
Бумага	1090…1500
Вата минеральная	920
Вата стеклянная	800
Вата хлопчатобумажная	1675
Вата шлаковая	750
Вермикулит	840
Вермикулитобетон	840
Винипласт	1000
Войлок шерстяной	1700
Воск	2930
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат, газо- и пенозолобетон	840
Гетинакс	1400
Гипс формованный сухой	1050
Гипсокартон	950
Глина	750
Глина огнеупорная	800
Глинозем	700…840
Гнейс (облицовка)	880
Гравий (наполнитель)	850
Гравий керамзитовый	840
Гравий шунгизитовый	840
Гранит (облицовка)	880…920
Графит	708
Грунт влажный (почва)	2010
Грунт лунный	740
Грунт песчаный	900
Грунт сухой	850
Гудрон	1675
Диабаз	800…900
Динас	737
Доломит	600…1500
Дуб	2300
Железобетон	840
Железобетон набивной	840
Зола древесная	750
Известняк (облицовка)	850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем	1680
Ил песчаный	1000…2100
Камень строительный	920
Капрон	2300
Карболит черный	1900
Картон гофрированный	1150
Картон облицовочный	2300
Картон плотный	1200
Картон строительный многослойный	2390
Каучук натуральный	1400
Кварц кристаллический	836
Кварцит	700…1300
Керамзит	750
Керамзитобетон и керамзитопенобетон	840
Кирпич динасовый	905
Кирпич карборундовый	700
Кирпич красный плотный	840…880
Кирпич магнезитовый	1055
Кирпич облицовочный	880
Кирпич огнеупорный полукислый	885
Кирпич силикатный	750…840
Кирпич строительный	800
Кирпич трепельный	710
Кирпич шамотный	930
Кладка «Поротон»	900
Кладка бутовая из камней средней плотности	880
Кладка газосиликатная	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича	880
Кладка из керамического пустотного кирпича	880
Кладка из силикатного кирпича	880
Кладка из трепельного кирпича	880
Кладка из шлакового кирпича	880
Кокс порошкообразный	1210
Корунд	711
Краска масляная (эмаль)	650…2000
Кремний	714
Лава вулканическая	840
Латунь	400
Лед из тяжелой воды	2220
Лед при температуре 0°С	2150
Лед при температуре -100°С	1170
Лед при температуре -20°С	1950
Лед при температуре -60°С	1700
Линолеум	1470
Листы асбестоцементные плоские	840
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)	840
Лузга подсолнечная	1500
Магнетит	586
Малахит	740
Маты и полосы из стекловолокна прошивные	840
Маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем	840
Мел	800…880
Миканит	250
Мипора	1420
Мрамор (облицовка)	880
Настил палубный	1100
Нафталин	1300
Нейлон	1600
Неопрен	1700
Пакля	2300
Парафин	2890
Паркет дубовый	1100
Паркет штучный	880
Паркет щитовой	880
Пемзобетон	840
Пенобетон	840
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1	1260
Пенополистирол	1340
Пенополистирол «Пеноплекс»	1600
Пенополиуретан	1470
Пеностекло или газостекло	840
Пергамин	1680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки	850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой	860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное	840
Перлитобетон	840
Перлитопласт-бетон	1050
Перлитофосфогелевые изделия	1050
Песок для строительных работ	840
Песок речной мелкий	700…840
Песок речной мелкий (влажный)	2090
Песок сахарный	1260
Песок сухой	800
Пихта	2700
Пластмасса полиэфирная	1000…2300
Плита пробковая	1850
Плиты алебастровые	750
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ДСП, ДВП)	2300
Плиты из гипса	840
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта	1680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем	840
Плиты камышитовые	2300
Плиты льнокостричные изоляционные	2300
Плиты минераловатные повышенной жесткости	840
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем	840
Плиты торфяные теплоизоляционные	2300
Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе	2300
Покрытие ковровое	1100
Пол гипсовый бесшовный	800
Поливинилхлорид (ПВХ)	920…1200
Поликарбонат (дифлон)	1100…1120
Полиметилметакрилат	1200…1650
Полипропилен	1930
Полистирол УПП1, ППС	900
Полистиролбетон	1060
Полихлорвинил	1130…1200
Полихлортрифторэтилен	920
Полиэтилен высокой плотности	1900…2300
Полиэтилен низкой плотности	1700
Портландцемент	1130
Пробка	2050
Пробка гранулированная	1800
Раствор гипсовый затирочный	900
Раствор гипсоперлитовый	840
Раствор гипсоперлитовый поризованный	840
Раствор известково-песчаный	840
Раствор известковый	920
Раствор сложный (песок, известь, цемент)	840
Раствор цементно-перлитовый	840
Раствор цементно-песчаный	840
Раствор цементно-шлаковый	840
Резина мягкая	1380
Резина пористая	2050
Резина твердая обыкновенная	1350…1400
Рубероид	1500…1680
Сера	715
Сланец	700…1600
Слюда	880
Смола эпоксидная	800…1100
Снег лежалый при 0°С	2100
Снег свежевыпавший	2090
Сосна и ель	2300
Сосна смолистая 15% влажности	2700
Стекло зеркальное (зеркало)	780
Стекло кварцевое	890
Стекло лабораторное	840
Стекло обыкновенное, оконное	670
Стекло флинт	490
Стекловата	800
Стекловолокно	840
Стеклопластик	800
Стружка деревянная прессованая	1080
Текстолит	1470…1510
Толь	1680
Торф	1880
Торфоплиты	2100
Туф (облицовка)	750…880
Туфобетон	840
Уголь древесный	960
Уголь каменный	1310
Фанера клееная	2300…2500
Фарфор	750…1090
Фибролит (серый)	1670
Циркон	670
Шамот	825
Шифер	750
Шлак гранулированный	750
Шлак котельный	700…750
Шлакобетон	800
Шлакопемзобетон (термозитобетон)	840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон	840
Штукатурка гипсовая	840
Штукатурка из полистирольного раствора	1200
Штукатурка известковая	950
Штукатурка известковая с каменной пылью	920
Штукатурка перлитовая	1130
Штукатурка фасадная с полимерными добавками	880
Шунгизитобетон	840
Щебень и песок из перлита вспученного	840
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглопорита	840
Эбонит	1430
Эковата	2300
Этрол	1500…1800