Tabellen visar de termofysiska egenskaperna hos vatten?nga p? m?ttnadslinjen beroende p? temperatur. ?ngas egenskaper anges i tabellen i temperaturintervallet fr?n 0,01 till 370°C.

Varje temperatur motsvarar det tryck vid vilket vatten?ngan ?r i ett tillst?nd av m?ttnad. Till exempel, vid en vatten?ngtemperatur p? 200°C kommer dess tryck att vara 1,555 MPa eller cirka 15,3 atm.

Specifik v?rme?nga, v?rmeledningsf?rm?ga och dess ?kning n?r temperaturen stiger. Vatten?ngans t?thet ?kar ocks?. Vatten?nga blir het, tung och tr?gflytande, med h?g specifik v?rmekapacitet, vilket har en positiv effekt p? valet av ?nga som kylmedel i vissa typer av v?rmev?xlare.

Till exempel, enligt tabellen, den specifika v?rmekapaciteten f?r vatten?nga C sid vid en temperatur p? 20°C ?r den 1877 J/(kg grader), och n?r den v?rms upp till 370°C ?kar ?ngans v?rmekapacitet till ett v?rde av 56520 J/(kg grader).

Tabellen visar f?ljande termofysiska egenskaper f?r vatten?nga p? m?ttnadslinjen:

• ?ngtryck vid angiven temperatur p·10-5, Pa;
• ?ngdensitet r? kg/m3;
• specifik (mass)entalpi h? kJ/kg;
• r kJ/kg;
• specifik v?rmekapacitet hos ?nga C sid kJ/(kg grader);
• v?rmeledningskoefficient l·10 2 W/(m grader);
• termisk diffusivitetskoefficient a·10 6 m2/s;
• dynamisk viskositet m·10 6, Pa·s;
• kinematisk viskositet n·10 6 m2/s;
• Prandtl nummer Pr.

Vatten?ngans specifika v?rme, entalpi, termisk diffusivitet och kinematisk viskositet minskar med ?kande temperatur. Den dynamiska viskositeten och Prandtl-talet f?r ?ngan ?kar.

Vara f?rsiktig! V?rmeledningsf?rm?gan i tabellen indikeras till styrkan 10 2. Gl?m inte att dividera med 100! Till exempel ?r den termiska ledningsf?rm?gan f?r ?nga vid en temperatur av 100°C 0,02372 W/(m grader).

V?rmeledningsf?rm?ga av vatten?nga vid olika temperaturer och tryck

Tabellen visar v?rmeledningsf?rm?gan f?r vatten och vatten?nga vid temperaturer fr?n 0 till 700°C och tryck fr?n 0,1 till 500 atm. V?rmeledningsf?rm?ga dimension W/(m deg).

Linjen under v?rdena i tabellen betyder fas?verg?ngen av vatten till ?nga, det vill s?ga siffrorna under linjen h?nvisar till ?nga, och de ovanf?r h?nvisar till vatten. Enligt tabellen kan man se att v?rdet p? koefficienten och vatten?ngan ?kar n?r trycket ?kar.

Obs: v?rmeledningsf?rm?gan i tabellen anges i potenserna 10 3. Gl?m inte att dividera med 1000!

V?rmeledningsf?rm?ga av vatten?nga vid h?ga temperaturer

Tabellen visar v?rmeledningsf?rm?gan f?r dissocierad vatten?nga i dimensionen W/(m deg) vid temperaturer fr?n 1400 till 6000 K och tryck fr?n 0,1 till 100 atm.

Enligt tabellen ?kar v?rmeledningsf?rm?gan f?r vatten?nga vid h?ga temperaturer m?rkbart i omr?det 3000...5000 K. Vid h?ga tryckv?rden uppn?s den maximala v?rmeledningskoefficienten vid h?gre temperaturer.

Vara f?rsiktig! V?rmeledningsf?rm?gan i tabellen indikeras till styrkan 10 3. Gl?m inte att dividera med 1000!

Idag kommer vi att prata om vad v?rmekapacitet ?r (inklusive vatten), vilka typer det kommer in och var denna fysiska term anv?nds. Vi kommer ocks? att visa hur anv?ndbart v?rdet av detta v?rde ?r f?r vatten och ?nga, varf?r du beh?ver veta det och hur det p?verkar v?rt dagliga liv.

Begreppet v?rmekapacitet

Detta fysisk kvantitet det anv?nds s? ofta i omv?rlden och vetenskapen att vi f?rst och fr?mst m?ste prata om det. Den allra f?rsta definitionen kommer att kr?va att l?saren har en viss beredskap, ?tminstone i skillnader. S?, v?rmekapaciteten hos en kropp definieras i fysiken som f?rh?llandet mellan inkrement av en o?ndligt liten m?ngd v?rme och motsvarande o?ndliga m?ngd temperatur.

M?ngd v?rme

N?stan alla f?rst?r vad temperatur ?r, p? ett eller annat s?tt. L?t oss komma ih?g att "m?ngd v?rme" inte bara ?r en fras, utan en term som betecknar den energi som en kropp f?rlorar eller vinner i utbyte med milj?n. Detta v?rde m?ts i kalorier. Denna enhet ?r bekant f?r alla kvinnor som g?r p? dieter. K?ra damer, nu vet ni vad ni br?nner p? l?pbandet och vad varje bit mat ni ?ter (eller l?mnar p? tallriken) ?r v?rd. S?ledes upplever varje kropp vars temperatur ?ndras en ?kning eller minskning av m?ngden v?rme. F?rh?llandet mellan dessa kvantiteter ?r v?rmekapaciteten.

Applicering av v?rmekapacitet

En strikt definition av det fysiska konceptet vi ?verv?ger anv?nds dock s?llan p? egen hand. Vi sa ovan att det mycket ofta anv?nds i vardagsliv. De som inte gillade fysik i skolan ?r f?rmodligen f?rvirrade nu. Och vi kommer att lyfta sl?jan av sekretess och ber?tta att varmt (och till och med kallt) vatten i kranen och i v?rmeledningar endast dyker upp tack vare v?rmekapacitetsber?kningar.

?ven v?derf?rh?llandena, som avg?r om bads?songen redan kan ?ppnas eller om det ?r v?rt att stanna p? stranden tills vidare, tar h?nsyn till detta v?rde. Alla enheter associerade med uppv?rmning eller kylning ( oljekylare, kylsk?p), alla energikostnader vid tillagning av mat (till exempel p? ett caf?) eller gatuglass p?verkas av dessa ber?kningar. Hur kan man f?rst? vi pratar om ungef?r en s?dan m?ngd som vattnets v?rmekapacitet. Det skulle vara dumt att anta att detta g?rs av s?ljare och vanliga konsumenter, men ingenj?rer, designers och tillverkare tog h?nsyn till allt och lade in l?mpliga parametrar i hush?llsapparater. V?rmekapacitetsber?kningar anv?nds dock mycket mer allm?nt: i hydrauliska turbiner och cementproduktion, vid testning av legeringar f?r flygplan eller j?rnv?gar, inom konstruktion, sm?ltning och kylning. ?ven utforskning av rymden bygger p? formler som inneh?ller detta v?rde.

Typer av v?rmekapacitet

Allts?, sammantaget praktiska till?mpningar anv?nda relativ eller specifik v?rmekapacitet. Det definieras som m?ngden v?rme (obs, inga o?ndliga m?ngder) som kr?vs f?r att v?rma en enhetsm?ngd av ett ?mne med en grad. Graderna p? Kelvin- och Celsius-skalorna ?r desamma, men inom fysiken ?r det vanligt att kalla detta v?rde i de f?rsta enheterna. Beroende p? hur ett ?mnes kvantitetsenhet uttrycks s?rskiljs massa, volym och mol?r specifik v?rmekapacitet. Kom ih?g att en mol ?r en m?ngd ?mne som inneh?ller ungef?r sex till tio till tjugotredje potens molekyler. Beroende p? uppgiften anv?nds motsvarande v?rmekapacitet i fysik. Massv?rmekapacitet betecknas som C och uttrycks i J/kg*K, volymetrisk v?rmekapacitet ?r C` (J/m 3 *K), mol?r v?rmekapacitet ?r C m (J/mol*K).

Idealisk gas

Om problemet med en idealgas h?ller p? att l?sas, ?r uttrycket f?r det ett annat. L?t oss p?minna dig om att i detta ?mne, som inte finns i verkligheten, interagerar inte atomerna (eller molekylerna) med varandra. Denna kvalitet f?r?ndrar radikalt alla egenskaper hos en idealgas. Det ?r d?rf?r traditionella tillv?gag?ngss?tt till ber?kningarna kommer inte att ge det ?nskade resultatet. En idealgas beh?vs som modell f?r att beskriva elektroner i till exempel en metall. Dess v?rmekapacitet definieras som antalet frihetsgrader f?r de partiklar som den best?r av.

Fysiskt tillst?nd

Det verkar som att f?r ett ?mne ?r alla fysiska egenskaper desamma under alla f?rh?llanden. Men det ?r inte sant. Vid ?verg?ng till ett annat aggregationstillst?nd (under sm?ltning och frysning av is, avdunstning eller stelning av sm?lt aluminium), ?ndras detta v?rde abrupt. S?ledes ?r v?rmekapaciteten f?r vatten och vatten?nga olika. Som vi kommer att se nedan, avsev?rt. Denna skillnad p?verkar i h?g grad anv?ndningen av b?de de flytande och gasformiga komponenterna i detta ?mne.

V?rme och v?rmekapacitet

Som l?saren redan har m?rkt, oftast i verkliga v?rlden vattnets v?rmekapacitet visas. Hon ?r k?llan till livet, utan henne ?r v?r existens om?jlig. En person beh?ver det. D?rf?r har uppgiften att leverera vatten till bost?der och industrier eller f?lt alltid varit en utmaning, fr?n forntida tider till nutid. Bra f?r de l?nder som har ?ret runt positiv temperatur. De gamla romarna byggde akvedukter f?r att f?rse sina st?der med denna v?rdefulla resurs. Men d?r det ?r vinter skulle denna metod inte vara l?mplig. Is har som bekant en st?rre specifik volym ?n vatten. Det betyder att n?r det fryser i r?r s? f?rst?r det dem p? grund av expansion. Allts? inf?r ingenj?rerna centralv?rme och leverans varmt och kallt vatten Utmaningen hemma ?r hur man undviker detta.

Vattnets v?rmekapacitet, med h?nsyn till r?rens l?ngd, kommer att ge ?nskad temperatur, till vilken pannorna m?ste v?rmas upp. V?ra vintrar kan dock vara v?ldigt kalla. Och vid hundra grader Celsius uppst?r redan kokning. I denna situation kommer vatten?ngans specifika v?rmekapacitet till unds?ttning. Som noterats ovan ?ndrar aggregeringsl?get detta v?rde. Tja, pannorna som f?r v?rme till v?ra hem inneh?ller starkt ?verhettad ?nga. Eftersom den har en h?g temperatur skapar den ett otroligt tryck, s? pannorna och r?ren som leder till dem m?ste vara mycket h?llbara. I detta fall kan ?ven ett litet h?l, en mycket liten l?cka leda till en explosion. Vattnets v?rmekapacitet beror p? temperaturen och olinj?rt. Det vill s?ga att v?rma den fr?n tjugo till trettio grader kommer att kr?va en annan m?ngd energi ?n, s?g, fr?n etthundrafemtio till etthundrasextio.

F?r alla ?tg?rder som involverar uppv?rmning av vatten b?r detta beaktas, s?rskilt om vi talar om stora volymer. V?rmekapaciteten hos ?nga, liksom m?nga av dess egenskaper, beror p? trycket. Vid samma temperatur som det flytande tillst?ndet har det gasformiga tillst?ndet n?stan fyra g?nger mindre v?rmekapacitet.

Ovan gav vi m?nga exempel p? varf?r det ?r n?dv?ndigt att v?rma vatten och hur det ?r n?dv?ndigt att ta h?nsyn till storleken p? v?rmekapaciteten. Men vi har ?nnu inte ber?ttat f?r dig att bland alla tillg?ngliga resurser p? planeten har denna v?tska en ganska h?g energif?rbrukning f?r uppv?rmning. Denna egenskap anv?nds ofta f?r kylning.

Eftersom vattnets v?rmekapacitet ?r h?g kommer det effektivt och snabbt att absorbera ?verskottsenergi. Detta anv?nds i produktionen, i h?gteknologisk utrustning (till exempel i laser). Och hemma vet vi nog det mest effektivt s?tt svalna h?rdkokta ?gg eller en het stekpanna - sk?lj under kall rinnande kran.

Och arbetsprincipen f?r atomk?rnreaktorer ?r i allm?nhet baserad p? vattnets h?ga v?rmekapacitet. The Hot Zone, som namnet antyder, har en otrolig h?g temperatur. Genom att v?rma sig sj?lv kyler vattnet systemet, vilket f?rhindrar att reaktionen blir utom kontroll. S?ledes f?r vi den n?dv?ndiga elektriciteten (uppv?rmd ?nga roterar turbinerna), och ingen katastrof intr?ffar.

Vatten ?r en av de mest fantastiska ?mnen. Trots dess utbredda och utbredda anv?ndning ?r det ett verkligt naturmysterium. Eftersom det ?r en av syref?reningarna b?r vatten, det verkar, ha mycket l?ga egenskaper som frysning, f?r?ngningsv?rme, etc. Men detta h?nder inte. Enbart vattnets v?rmekapacitet ?r trots allt extremt h?g.

Vatten kan absorbera enorm m?ngd v?rme, medan praktiskt taget inte v?rms upp - det h?r ?r dess fysisk funktion. vatten ?r ungef?r fem g?nger h?gre ?n v?rmekapaciteten hos sand och tio g?nger h?gre ?n j?rns. D?rf?r ?r vatten ett naturligt kylmedel. Dess f?rm?ga att ackumulera stort antal energi g?r det m?jligt att j?mna ut temperaturfluktuationer p? jordens yta och reglera den termiska regimen ?ver hela planeten, och detta h?nder oavsett tid p? ?ret.

Detta unik egendom vatten g?r att den kan anv?ndas som kylv?tska i industrin och hemma. Dessutom ?r vatten en allm?nt tillg?nglig och relativt billig r?vara.

Vad menas med v?rmekapacitet? Som bekant fr?n termodynamikens g?ng sker v?rme?verf?ring alltid fr?n en varm till en kall kropp. I det h?r fallet talar vi om ?verf?ringen av en viss m?ngd v?rme, och temperaturen hos b?da kropparna, som ?r en egenskap f?r deras tillst?nd, visar riktningen f?r detta utbyte. I processen med en metallkropp med vatten med samma massa vid samma initiala temperaturer ?ndrar metallen sin temperatur flera g?nger mer ?n vatten.

Om vi tar som ett postulat termodynamikens grundl?ggande uttalande - av tv? kroppar (isolerade fr?n de andra), under v?rmev?xling avger den ena och den andra f?r lika mycket v?rme, d? blir det tydligt att metall och vatten har helt olika v?rme kapacitet.

S?lunda ?r v?rmekapaciteten hos vatten (s?v?l som f?r vilket ?mne som helst) en indikator som k?nnetecknar f?rm?gan hos ett givet ?mne att ge (eller ta emot) n?got vid kylning (uppv?rmning) per temperaturenhet.

Den specifika v?rmekapaciteten f?r ett ?mne ?r den m?ngd v?rme som kr?vs f?r att v?rma en enhet av detta ?mne (1 kilogram) med 1 grad.

M?ngden v?rme som frig?rs eller absorberas av en kropp ?r lika med produkten av specifik v?rmekapacitet, massa och temperaturskillnad. Det m?ts i kalorier. En kalori ?r exakt den m?ngd v?rme som r?cker f?r att v?rma 1 g vatten med 1 grad. Som j?mf?relse: luftens specifika v?rmekapacitet ?r 0,24 cal/g ?°C, aluminium - 0,22, j?rn - 0,11, kvicksilver - 0,03.

Vattnets v?rmekapacitet ?r inte konstant. Med en ?kning av temperaturen fr?n 0 till 40 grader minskar den n?got (fr?n 1,0074 till 0,9980), medan f?r alla andra ?mnen ?kar denna egenskap under uppv?rmningsprocessen. Dessutom kan den minska med ?kande tryck (p? djupet).

Vatten har som bekant tre aggregationstillst?nd- flytande, fast (is) och gasformig (?nga). Samtidigt ?r isens specifika v?rmekapacitet ungef?r 2 g?nger l?gre ?n vatten. Detta ?r huvudskillnaden mellan vatten och andra ?mnen, vars specifika v?rmev?rden inte f?r?ndras i fast och sm?lt tillst?nd. Vad ?r hemligheten?

Faktum ?r att is har en kristallin struktur, som inte omedelbart kollapsar n?r den v?rms upp. Vatten inneh?ller sm? ispartiklar som best?r av flera molekyler som kallas associates. N?r vatten v?rms upp g?r en del av det till att f?rst?ra v?tebindningar i dessa formationer. Detta f?rklarar vattnets ovanligt h?ga v?rmekapacitet. Bindningarna mellan dess molekyler f?rst?rs helt f?rst n?r vatten omvandlas till ?nga.

Den specifika v?rmekapaciteten vid en temperatur p? 100°C skiljer sig n?stan inte fr?n den f?r is vid 0°C. Detta bekr?ftar ?terigen riktigheten av denna f?rklaring. V?rmekapaciteten hos ?nga, liksom v?rmekapaciteten hos is, studeras f?r n?rvarande mycket b?ttre ?n vatten, vilket forskarna ?nnu inte har n?tt enighet om.

Entalpi?r en egenskap hos ett ?mne som anger hur mycket energi som kan omvandlas till v?rme.

Entalpi?r en termodynamisk egenskap hos ett ?mne som indikerar energiniv?, bevarad i sin molekyl?ra struktur. Detta inneb?r att ?ven om ett ?mne kan ha energi baserad p? , kan inte allt omvandlas till v?rme. Del inre energi finns alltid kvar i substansen och bibeh?ller sin molekyl?ra struktur. En del av ett ?mne ?r otillg?ngligt n?r dess temperatur n?rmar sig temperaturen milj?. D?rf?r, entalpi?r m?ngden energi som ?r tillg?nglig f?r att omvandlas till v?rme vid en viss temperatur och ett visst tryck. Entalpi enheter- Brittisk termisk enhet eller joule f?r energi och Btu/lbm eller J/kg f?r specifik energi.

Entalpi kvantitet

Kvantitet materiens entalpi baserat p? dess givna temperatur. Denna temperatur- detta ?r det v?rde som v?ljs av forskare och ingenj?rer som grund f?r ber?kningar. Det ?r den temperatur vid vilken entalpin f?r ett ?mne ?r noll J. ?mnet har med andra ord ingen tillg?nglig energi som kan omvandlas till v?rme. Denna temperatur ?r olika ?mnen olik. Till exempel, given temperatur vatten ?r trippelpunkten (0 °C), kv?ve ?r -150 °C och metan- och etanbaserade k?ldmedier ?r -40 °C.

Om temperaturen p? ett ?mne ?r h?gre ?n dess givna temperatur eller ?ndrar tillst?nd till gasform vid en given temperatur, uttrycks entalpi som ett positivt tal. Omv?nt, vid en temperatur under en given entalpi av ett ?mne uttrycks negativt tal. Entalpi anv?nds i ber?kningar f?r att best?mma skillnaden i energiniv?er mellan tv? tillst?nd. Detta ?r n?dv?ndigt f?r att konfigurera utrustningen och avg?ra anv?ndbar ?tg?rd behandla.

Entalpi ofta definieras som materiens totala energi, eftersom det ?r lika med summan av dess inre energi (u) i ett givet tillst?nd tillsammans med dess f?rm?ga att utf?ra arbete (pv). Men i verkligheten indikerar inte entalpi den totala energin f?r ett ?mne vid en given temperatur ovanf?r absolut noll(-273°C). D?rf?r ist?llet f?r att definiera entalpi som den totala v?rmen av ett ?mne, ?r det mer exakt definierat som total kvantitet den tillg?ngliga energin hos ett ?mne som kan omvandlas till v?rme.
H = U + pV