U tabeli su prikazana termofizi?ka svojstva vodene pare na liniji zasi?enja u zavisnosti od temperature. Svojstva pare su data u tabeli u temperaturnom opsegu od 0,01 do 370°C.

Svaka temperatura odgovara pritisku pri kojem je vodena para u stanju zasi?enja. Na primjer, pri temperaturi vodene pare od 200°C, njen pritisak ?e biti 1,555 MPa, ili oko 15,3 atm.

Specifi?na toplota pare, toplotne provodljivosti i njenog pove?anja kako temperatura raste. Pove?ava se i gustina vodene pare. Vodena para postaje vru?a, te?ka i viskozna, sa visokim specifi?nim toplotnim kapacitetom, ?to pozitivno uti?e na izbor pare kao nosa?a toplote u nekim vrstama izmenjiva?a toplote.

Na primjer, prema tabeli, specifi?na toplina vodene pare Cp na temperaturi od 20°C jednaka je 1877 J/(kg deg), a kada se zagreje na 370°C, toplotni kapacitet pare raste na vrednost od 56520 J/(kg deg).

Tabela daje sljede?a termofizi?ka svojstva vodene pare na liniji zasi?enja:

• pritisak pare na odre?enoj temperaturi str. 10 -5, Pa;
• gustina pare r? , kg/m 3;
• specifi?na (masena) entalpija h?, kJ/kg;
• r, kJ/kg;
• specifi?ni toplotni kapacitet pare Cp, kJ/(kg deg);
• koeficijent toplotne provodljivosti l 10 2, W/(m stepeni);
• termi?ka difuzivnost a 10 6, m2/s;
• dinami?ki viskozitet m 10 6, Pa s;
• kinemati?ka viskoznost v 10 6, m2/s;
• Prandtl broj Pr.

Specifi?na toplota isparavanja, entalpija, toplotna difuzivnost i kinemati?ka viskoznost vodene pare opadaju sa pove?anjem temperature. Dinami?ki viskozitet i Prandtlov broj pare se u ovom slu?aju pove?avaju.

Budi pazljiv! Toplotna provodljivost u tabeli data je na stepen 10 2 . Ne zaboravite podijeliti sa 100! Na primjer, toplotna provodljivost pare na temperaturi od 100°C je 0,02372 W/(m deg).

Toplotna provodljivost vodene pare pri razli?itim temperaturama i pritiscima

U tabeli su prikazane vrijednosti toplinske provodljivosti vode i pare na temperaturama od 0 do 700°C i tlaku od 0,1 do 500 atm. Jedinica toplotne provodljivosti je W/(m deg).

Crta ispod vrijednosti u tabeli ozna?ava fazni prijelaz vode u paru, odnosno brojevi ispod crte odnose se na paru, a iznad nje na vodu. Prema tabeli, mo?e se vidjeti da vrijednost koeficijenta i vodene pare raste sa pove?anjem pritiska.

Napomena: toplotna provodljivost u tabeli data je na stepen 10 3 . Ne zaboravite podijeliti sa 1000!

Toplotna provodljivost vodene pare na visokim temperaturama

U tabeli su prikazane vrijednosti toplinske provodljivosti disocirane vodene pare u W/(m deg) na temperaturama od 1400 do 6000 K i pritiscima od 0,1 do 100 atm.

Prema tabeli, toplotna provodljivost vodene pare na visokim temperaturama primetno raste u rasponu od 3000 ... 5000 K. Pri visokim pritiscima, maksimalni koeficijent toplotne provodljivosti posti?e se na vi?im temperaturama.

Budi pazljiv! Toplotna provodljivost u tabeli data je na stepen 10 3 . Ne zaboravite podijeliti sa 1000!

Danas ?emo govoriti o tome ?ta je toplinski kapacitet (uklju?uju?i vodu), koje su to vrste i gdje se koristi ovaj fizi?ki izraz. Tako?er ?emo pokazati koliko je ova vrijednost korisna za vodu i paru, za?to je trebate znati i kako uti?e na na? svakodnevni ?ivot.

Koncept toplotnog kapaciteta

Ovo fizi?ka koli?ina se toliko ?esto koristi u vanjskom svijetu i nauci da je prije svega potrebno govoriti o tome. Prva definicija ?e zahtijevati od ?itaoca da ima odre?enu spremnost, barem u razlikama. Dakle, toplinski kapacitet tijela je u fizici definiran kao omjer prirasta beskona?no male koli?ine toplote i odgovaraju?e beskona?no male koli?ine temperature.

Koli?ina toplote

Na ovaj ili onaj na?in, gotovo svi razumiju ?ta je temperatura. Podsjetimo da "koli?ina topline" nije samo fraza, ve? izraz koji ozna?ava energiju koju tijelo gubi ili dobiva u zamjeni sa okolinom. Ova vrijednost se mjeri u kalorijama. Ova jedinica je poznata svim ?enama koje su na dijeti. Drage dame, sada znate ?ta gori na traci za tr?anje i ?emu je jednak svaki pojedeni komad hrane (ili ostavljen na tanjiru). Dakle, svako tijelo ?ija se temperatura mijenja do?ivljava pove?anje ili smanjenje koli?ine topline. Odnos ovih koli?ina je toplotni kapacitet.

Primena toplotnog kapaciteta

Me?utim, rigorozna definicija fizi?kog koncepta koji razmatramo rijetko se koristi sama po sebi. Gore smo rekli da se vrlo ?esto koristi u Svakodnevni ?ivot. Oni koji nisu voljeli fiziku u ?koli sada su vjerovatno zbunjeni. A mi ?emo podi?i veo tajne i re?i vam da se topla (pa ?ak i hladna) voda u slavini i u cijevima za grijanje pojavljuje samo zahvaljuju?i prora?unima toplotnog kapaciteta.

Ovu vrijednost uzimaju u obzir i vremenski uvjeti, koji odre?uju da li je ve? mogu?e otvoriti kupali?nu sezonu ili se za sada isplati ostati na obali. Bilo koji ure?aj povezan sa grijanjem ili hla?enjem ( uljni radijator, fri?ider), svi tro?kovi energije za pripremu hrane (na primjer, u kafi?u) ili uli?ni meki sladoled su pod utjecajem ovih prora?una. Kako mo?e? razumjeti mi pri?amo o takvoj koli?ini kao ?to je toplotni kapacitet vode. Bilo bi glupo pretpostaviti da to rade prodava?i i obi?ni potro?a?i, ali in?enjeri, dizajneri, proizvo?a?i su sve uzeli u obzir i stavili odgovaraju?e parametre u ku?anskih aparata. Me?utim, prora?uni toplotnog kapaciteta se koriste mnogo ?ire: u hidrauli?kim turbinama i proizvodnji cementa, u ispitivanju legura za avione ili ?elezni?ke vozove, u gra?evinarstvu, topljenju i hla?enju. ?ak se i istra?ivanje svemira zasniva na formulama koje sadr?e ovu vrijednost.

Vrste toplotnog kapaciteta

Dakle u svemu prakti?ne primjene koristiti relativni ili specifi?ni toplinski kapacitet. Definira se kao koli?ina topline (bez beskona?no male, imajte na umu) potrebna da se jedini?na koli?ina materije podigne za jedan stepen. Stupnjevi na ljestvici Kelvina i Celzijusa se poklapaju, ali u fizici je uobi?ajeno zvati ovu vrijednost u prvim jedinicama. U zavisnosti od toga kako se izra?ava jedinica koli?ine neke supstance, razlikuju se maseni, zapreminski i molarni specifi?ni toplotni kapaciteti. Podsjetimo da je jedan mol tolika koli?ina tvari koja sadr?i otprilike ?est puta deset do dvadeset i tre?i stepen molekula. Ovisno o zadatku, koristi se odgovaraju?i toplinski kapacitet, njihova oznaka u fizici je razli?ita. Maseni toplotni kapacitet se ozna?ava kao C i izra?ava se u J/kg*K, zapremina - C` (J/m3*K), molarna - C m (J/mol*K).

Idealan gas

Ako se rje?ava problem idealnog plina, onda je izraz za njega druga?iji. Podsjetimo da u ovoj supstanci koja u stvarnosti ne postoji, atomi (ili molekuli) ne stupaju u interakciju jedni s drugima. Ova kvaliteta radikalno mijenja sva svojstva idealnog plina. Zbog toga tradicionalni pristupi prora?uni ne?e dati ?eljeni rezultat. Idealan plin je potreban kao model za opisivanje elektrona u metalu, na primjer. Njegov toplotni kapacitet se definira kao broj stupnjeva slobode ?estica od kojih se sastoji.

Stanje agregacije

?ini se da su za supstancu sve fizi?ke karakteristike iste u svim uslovima. Ali nije. Pri prelasku u drugo agregatno stanje (tokom topljenja i smrzavanja leda, prilikom isparavanja ili skru?ivanja rastopljenog aluminijuma) ova vrijednost se naglo mijenja. Dakle, toplotni kapacitet vode i vodene pare su razli?iti. Kao ?to ?emo vidjeti u nastavku, zna?ajno. Ova razlika uvelike uti?e na upotrebu te?nih i gasovitih sastojaka ove supstance.

Grijanje i toplinski kapacitet

Kao ?to je ?italac ve? primetio, naj?e??e u stvarnom svijetu javlja se toplotni kapacitet vode. To je izvor ?ivota, bez nje na?e postojanje je nemogu?e. Treba joj osoba. Stoga je, od davnina do danas, zadatak isporuke vode u domove i industrije ili polja uvijek bio izazov. dobro za zemlje koje imaju tijekom cijele godine pozitivna temperatura. Stari Rimljani su gradili akvadukte kako bi opskrbili svoje gradove ovim vrijednim resursom. Ali tamo gdje je zima, ova metoda ne bi uspjela. Led, kao ?to znate, ima ve?u specifi?nu zapreminu od vode. To zna?i da, smrzavaju?i se u cijevima, uni?tava ih zbog ?irenja. Dakle, pred in?enjerima centralno grijanje i dostava vru?e i hladnom vodom kod ku?e, izazov je kako to izbje?i.

Toplotni kapacitet vode, uzimaju?i u obzir du?inu cijevi, ?e dati ?eljenu temperaturu na koje je potrebno zagrijati kotlove. Me?utim, na?e zime su veoma hladne. A na sto stepeni Celzijusa ve? dolazi do klju?anja. U ovoj situaciji u pomo? dolazi specifi?ni toplinski kapacitet vodene pare. Kao ?to je gore navedeno, stanje agregacije mijenja ovu vrijednost. Pa, u kotlovima koji dovode toplotu u na?e domove postoji jako pregrijana para. Zbog visoke temperature stvara nevjerovatan pritisak, pa bojleri i cijevi koje vode do njih moraju biti vrlo ?vrste. U ovom slu?aju, ?ak i mala rupa, vrlo malo curenje mo?e dovesti do eksplozije. Toplotni kapacitet vode zavisi od temperature, i to nelinearno. Odnosno, da bi se zagrijao od dvadeset do trideset stepeni, bit ?e potrebna druga koli?ina energije od, recimo, od sto pedeset do sto ?ezdeset.

Kod svake radnje koja uti?e na zagrijavanje vode, to treba uzeti u obzir, posebno kada su u pitanju velike koli?ine. Toplotni kapacitet pare, kao i mnoga njena svojstva, zavisi od pritiska. Na istoj temperaturi kao i te?no stanje, gasovito stanje ima skoro ?etiri puta manji toplotni kapacitet.

Iznad smo naveli mnogo primjera za?to je potrebno zagrijavati vodu i kako je potrebno voditi ra?una o vrijednosti toplinskog kapaciteta. Me?utim, jo? nismo rekli da, me?u svim raspolo?ivim resursima planete, ova teku?ina ima prili?no visoku stopu potro?nje energije za grijanje. Ovo svojstvo se ?esto koristi za hla?enje.

Budu?i da je toplotni kapacitet vode visok, ona ?e efikasno i brzo odnijeti vi?ak energije. Ovo se koristi u industriji, u visokotehnolo?koj opremi (na primjer, u laserima). Da, i kod ku?e to vjerovatno najvi?e znamo efikasan metod hladna tvrdo kuvana jaja ili vru?i tiganj - isperite pod hladnom vodom iz slavine.

A princip rada atomskih nuklearnih reaktora op?enito se temelji na visokom toplinskom kapacitetu vode. Vru?a zona, kao ?to ime govori, ima nevjerovatnu visoke temperature. Samim zagrevanjem voda hladi sistem, spre?avaju?i da reakcija izmakne kontroli. Tako dobijamo potrebnu elektri?nu energiju (zagrijana para rotira turbine) i nema katastrofe.

Voda je jedna od najva?nijih neverovatne supstance. Unato? ?irokoj rasprostranjenosti i ?irokoj upotrebi, prava je misterija prirode. Budu?i da je jedna od jedinjenja kiseonika, ?ini se da voda treba da ima veoma niske karakteristike kao ?to su smrzavanje, toplota isparavanja, itd. Ali to se ne de?ava. Toplotni kapacitet same vode, uprkos svemu, izuzetno je visok.

Voda je u stanju da apsorbuje velika koli?ina toplina, dok se sama prakti?ki ne zagrijava - to je njegova fizi?ka karakteristika. voda je oko pet puta ve?a od toplotnog kapaciteta peska i deset puta ve?a od gvo??a. Stoga je voda prirodno rashladno sredstvo. Njegova sposobnost akumulacije veliki broj energija vam omogu?ava da izgladite temperaturne fluktuacije na povr?ini Zemlje i regulirate toplinski re?im na cijeloj planeti, a to se doga?a bez obzira na doba godine.

to jedinstvena nekretnina voda omogu?ava da se koristi kao rashladno sredstvo u industriji iu svakodnevnom ?ivotu. Osim toga, voda je ?iroko dostupna i relativno jeftina sirovina.

?ta se podrazumeva pod toplotnim kapacitetom? Kao ?to je poznato iz kursa termodinamike, prenos toplote se uvek de?ava sa toplog na hladno telo. U ovom slu?aju govorimo o prijelazu odre?ene koli?ine topline, a temperatura oba tijela, kao karakteristika njihovog stanja, pokazuje smjer te izmjene. U procesu metalnog tijela s vodom jednake mase na istim po?etnim temperaturama, metal mijenja svoju temperaturu nekoliko puta vi?e od vode.

Ako kao postulat uzmemo glavnu tvrdnju termodinamike - iz dva tijela (izolovana od drugih), prilikom razmjene topline, jedno odaje, a drugo prima jednaku koli?inu topline, onda postaje jasno da metal i voda imaju potpuno razli?itu toplinu kapaciteti.

Dakle, toplotni kapacitet vode (kao i bilo koje supstance) je pokazatelj koji karakteri?e sposobnost date supstance da da (ili primi) ne?to tokom hla?enja (zagrevanja) po jedini?noj temperaturi.

Specifi?ni toplinski kapacitet tvari je koli?ina topline potrebna za zagrijavanje jedinice ove tvari (1 kilogram) za 1 stepen.

Koli?ina topline koju tijelo osloba?a ili apsorbira jednaka je proizvodu specifi?nog toplinskog kapaciteta, mase i temperaturne razlike. Mjeri se u kalorijama. Jedna kalorija je ta?no ona koli?ina toplote koja je dovoljna da se 1 g vode zagreje za 1 stepen. Pore?enja radi: specifi?ni toplotni kapacitet vazduha je 0,24 cal/g ?°C, aluminijuma 0,22, gvo??a 0,11, a ?ive 0,03.

Toplotni kapacitet vode nije konstantan. Sa pove?anjem temperature od 0 do 40 stepeni, ona se blago smanjuje (sa 1,0074 na 0,9980), dok se za sve ostale supstance ova karakteristika pove?ava tokom zagrijavanja. Osim toga, mo?e se smanjiti s pove?anjem pritiska (na dubini).

Kao ?to znate, voda ima tri stanje agregacije- te?ni, ?vrsti (led) i gasoviti (para). U isto vrijeme, specifi?ni toplinski kapacitet leda je otprilike 2 puta manji od kapaciteta vode. To je glavna razlika izme?u vode i drugih tvari ?iji se specifi?ni toplinski kapacitet u ?vrstom i rastopljenom stanju ne mijenja. ?ta je tu tajna?

?injenica je da led ima kristalnu strukturu, koja se ne ru?i odmah kada se zagrije. Voda sadr?i male ?estice leda koje se sastoje od nekoliko molekula i nazivaju se saradnicima. Kada se voda zagrije, dio se tro?i na uni?tavanje vodikovih veza u tim formacijama. To obja?njava neobi?no visok toplinski kapacitet vode. Veze izme?u njegovih molekula potpuno su uni?tene tek kada voda pre?e u paru.

Specifi?ni toplotni kapacitet na temperaturi od 100°C gotovo se ne razlikuje od onog kod leda na 0°C, ?to jo? jednom potvr?uje ispravnost ovog obja?njenja. Toplotni kapacitet pare, kao i toplotni kapacitet leda, sada je mnogo bolje shva?en od toplotnog kapaciteta vode, o ?emu nau?nici jo? nisu do?li do konsenzusa.

Entalpija je svojstvo materije koje ukazuje na koli?inu energije koja se mo?e pretvoriti u toplinu.

Entalpija je termodinami?ko svojstvo tvari koje ukazuje nivo energije pohranjene u svojoj molekularnoj strukturi. To zna?i da iako materija mo?e imati energiju zasnovanu na , ne mo?e se sva pretvoriti u toplinu. Part unutra?nja energija uvek ostaje u materiji i odr?ava svoju molekularnu strukturu. Dio tvari je nedostupan kada se njegova temperatura pribli?i temperaturi okru?enje. shodno tome, entalpija je koli?ina energije koja je dostupna za pretvaranje u toplinu pri datoj temperaturi i pritisku. Entalpijske jedinice- Britanska termalna jedinica ili d?ul za energiju i Btu/lbm ili J/kg za specifi?nu energiju.

Koli?ina entalpije

Koli?ina entalpije materije na osnovu zadate temperature. Zadata temperatura je vrijednost koju su nau?nici i in?enjeri odabrali kao osnovu za prora?une. Ovo je temperatura na kojoj je entalpija supstance nula J. Drugim rije?ima, supstanca nema raspolo?ivu energiju koja se mo?e pretvoriti u toplinu. Ova temperatura na razne supstance druga?ije. Na primjer, datu temperaturu voda je trostruka ta?ka (0 °C), du?ik je -150 °C, a rashladna sredstva na bazi metana i etana su -40 °C.

Ako je temperatura tvari iznad zadane temperature ili promijeni stanje u plinovito na datoj temperaturi, entalpija se izra?ava kao pozitivan broj. Obrnuto, na temperaturi ispod date entalpije supstance se izra?ava negativan broj. Entalpija se koristi u prora?unima za odre?ivanje razlike u nivoima energije izme?u dva stanja. Ovo je neophodno za postavljanje opreme i odre?ivanje korisna akcija proces.

entalpija?esto definisan kao ukupna energija materije, budu?i da je jednak zbiru njegove unutra?nje energije (u) u datom stanju, zajedno sa njegovom sposobno??u da obavlja rad (pv). Ali u stvarnosti, entalpija ne pokazuje ukupnu energiju supstance na datoj temperaturi iznad apsolutna nula(-273°C). Stoga, umjesto definisanja entalpija kao ukupna toplota supstance, preciznije se defini?e kao ukupno raspolo?iva energija supstance koja se mo?e pretvoriti u toplotu.
H=U+pV