Tabellen visar de termofysiska egenskaperna hos vatten?nga p? m?ttnadslinjen beroende p? temperaturen. ?ngegenskaper anges i tabellen i temperaturomr?det 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 v?rmeb?rare i vissa typer av v?rmev?xlare.

Till exempel, enligt tabellen, den specifika v?rmen av vatten?nga Cp vid en temperatur p? 20°C ?r det lika med 1877 J/(kg grader), och vid uppv?rmning till 370°C ?kar v?rmekapaciteten hos ?nga till ett v?rde av 56520 J/(kg grader).

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

• ?ngtryck vid en angiven temperatur sid 10-5, Pa;
• ?ng-densitet r? , kg/m3;
• specifik (mass)entalpi h? kJ/kg;
• r kJ/kg;
• specifik v?rmekapacitet hos ?nga Cp kJ/(kg grader);
• v?rmeledningskoefficient l 10 2 W/(m grader);
• Termisk diffusivitet en 10 6, m2/s;
• dynamisk viskositet m 10 6, Pa s;
• kinematisk viskositet v 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 i detta fall.

Var f?rsiktig! V?rmeledningsf?rm?gan i tabellen ges till effekten 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?rdena f?r v?rmeledningsf?rm?ga f?r vatten och ?nga vid temperaturer fr?n 0 till 700°C och tryck fr?n 0,1 till 500 atm. Enheten f?r v?rmeledningsf?rm?ga ?r 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 ovanf?r det till vatten. Enligt tabellen kan man se att v?rdet p? koefficienten och vatten?ngan ?kar med ?kande tryck.

Notera: den termiska konduktiviteten i tabellen ges till effekten 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 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 intervallet 3000 ... 5000 K. Vid h?ga tryck uppn?s den maximala v?rmeledningskoefficienten vid h?gre temperaturer.

Var f?rsiktig! V?rmeledningsf?rm?gan i tabellen ges till effekten 10 3 . Gl?m inte att dividera med 1000!

Idag kommer vi att prata om vad v?rmekapacitet ?r (inklusive vatten), vilka typer det ?r och var denna fysiska term anv?nds. Vi kommer ocks? att visa hur anv?ndbart 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 anv?nds s? ofta i omv?rlden och vetenskapen att det f?rst och fr?mst ?r n?dv?ndigt att 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

P? ett eller annat s?tt f?rst?r n?stan alla vad temperatur ?r. Kom ih?g att "m?ngden v?rme" inte bara ?r en fras, utan en term som betecknar den energi som kroppen 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 som ?ts (eller l?mnas p? en tallrik) ?r lika med. 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.

V?rmekapacitetstill?mpning

Men en rigor?s definition av det fysiska konceptet vi ?verv?ger anv?nds s?llan av sig sj?lv. Vi sa ovan att det mycket ofta anv?nds i Vardagsliv. De som inte gillade fysik i skolan ?r nog f?rbryllade 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?rmer?ren bara dyker upp tack vare v?rmekapacitetsber?kningar.

V?derf?rh?llanden, som avg?r om det ?r m?jligt att ?ppna sims?songen redan eller om det ?r v?rt att stanna p? stranden f?r tillf?llet, tar ocks? h?nsyn till detta v?rde. Varje apparat ansluten till uppv?rmning eller kylning ( oljekylare, kylsk?p), alla energikostnader f?r matlagning (till exempel p? ett kaf?) eller gatuglass p?verkas av dessa ber?kningar. Hur kan du f?rst? vi pratar ungef?r en s?dan m?ngd som vattnets v?rmekapacitet. Det skulle vara dumt att anta att s?ljare och vanliga konsumenter g?r detta, men ingenj?rer, designers, tillverkare har tagit h?nsyn till allt och lagt de l?mpliga parametrarna i hush?llsprodukter. V?rmekapacitetsber?kningar anv?nds dock mycket mer allm?nt: i hydrauliska turbiner och tillverkning av cement, vid testning av legeringar f?r flygplan eller j?rnv?gst?g, inom konstruktion, sm?ltning och kylning. ?ven utforskning av rymden baseras p? formler som inneh?ller detta v?rde.

Typer av v?rmekapacitet

Allts? i allt praktiska till?mpningar anv?nda relativ eller specifik v?rmekapacitet. Det definieras som m?ngden v?rme (inga o?ndliga sm?, m?rk v?l) som kr?vs f?r att h?ja en enhetsm?ngd materia med en grad. Grader p? Kelvin- och Celsius-skalorna sammanfaller, men inom fysiken ?r det vanligt att kalla detta v?rde i de f?rsta enheterna. Beroende p? hur kvantitetsenheten f?r ett ?mne uttrycks finns det massa, volym och mol?r specifik v?rmekapacitet. Kom ih?g att en mol ?r en s?dan m?ngd av ett ?mne som inneh?ller ungef?r sex g?nger tio till den tjugotredje graden av molekyler. Beroende p? uppgiften anv?nds motsvarande v?rmekapacitet, deras beteckning i fysik ?r annorlunda. Massv?rmekapacitet betecknas som C och uttrycks i J / kg * K, volym - C` (J / m 3 * K), molar - 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. Kom ih?g att i detta ?mne som inte finns i verkligheten interagerar inte atomer (eller molekyler) med varandra. Denna kvalitet f?r?ndrar radikalt alla egenskaper hos en idealgas. Det ?r d?rf?r traditionella tillv?gag?ngss?tt ber?kningar ger inte 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.

Aggregeringstillst?nd

Det verkar som att f?r ett ?mne ?r alla fysiska egenskaper desamma under alla f?rh?llanden. Men det ?r inte. Vid ?verg?ng till ett annat aggregationstillst?nd (under sm?ltning och frysning av is, under 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 flytande och gasformiga best?ndsdelar av detta ?mne.

V?rme och v?rmekapacitet

Som l?saren redan har m?rkt, oftast i verkliga v?rlden vattnets v?rmekapacitet visas. Det ?r livets k?lla, utan den ?r v?r existens om?jlig. Hon beh?ver en person. 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 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 den h?r metoden inte fungera. Is har som ni vet en st?rre specifik volym ?n vatten. Detta inneb?r att n?r det fryser i r?ren, f?rst?r det dem p? grund av expansion. Allts? inf?r ingenj?rerna Centralv?rme och leverans varmt och kallt vatten hemma ?r utmaningen hur man undviker det.

V?rmekapaciteten hos vatten, med h?nsyn till r?rens l?ngd, kommer att ge ?nskad temperatur till vilken det ?r n?dv?ndigt att v?rma pannorna. Men v?ra vintrar ?r v?ldigt kalla. Och vid hundra grader Celsius sker redan kokning. I denna situation kommer vatten?ngans specifika v?rmekapacitet till unds?ttning. Som noterats ovan ?ndrar aggregeringsl?get detta v?rde. Jo, i pannorna som f?r v?rme till v?ra hem finns det starkt ?verhettad ?nga. P? grund av att den har en h?g temperatur skapar den ett otroligt tryck, s? pannorna och r?ren som leder till dem m?ste vara mycket starka. I det h?r fallet, ?ven ett litet h?l, en mycket liten l?cka kan leda till en explosion. Vattnets v?rmekapacitet beror p? temperaturen och icke-linj?rt. Det vill s?ga, f?r att v?rma det fr?n tjugo till trettio grader kommer det att kr?vas en annan m?ngd energi ?n, s?g, fr?n etthundrafemtio till etthundrasextio.

Vid varje ?tg?rd som p?verkar uppv?rmningen av vatten b?r detta beaktas, s?rskilt n?r det g?ller 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 har vi gett 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 v?rmekapacitetens v?rde. Men vi har ?nnu inte ber?ttat 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 ta bort ?verskottsenergi. Detta anv?nds i industrier, i h?gteknologisk utrustning (till exempel i laser). Ja, och hemma vet vi nog det mest effektiv metod kyla h?rdkokta ?gg eller en het stekpanna - sk?lj under kallt kranvatten.

Och principen f?r drift av atomk?rnreaktorer ?r i allm?nhet baserad p? vattnets h?ga v?rmekapacitet. Den heta zonen har, som namnet antyder, en otrolig h?g temperatur. Genom att v?rma sig sj?lv kyler vattnet d?rmed systemet, vilket f?rhindrar att reaktionen hamnar ur kontroll. S?ledes f?r vi den n?dv?ndiga elektriciteten (uppv?rmd ?nga roterar turbinerna), och det finns ingen katastrof.

Vatten ?r en av de mest fantastiska ?mnen. Trots sin breda spridning och utbredda anv?ndning ?r det ett verkligt naturmysterium. Eftersom det ?r en av syref?reningarna verkar det som om vatten borde ha mycket l?ga egenskaper som frysning, f?r?ngningsv?rme, etc. Men detta h?nder inte. V?rmekapaciteten f?r enbart vatten ?r trots allt extremt h?g.

Vatten kan absorberas stor m?ngd v?rme, medan sig sj?lv praktiskt taget inte v?rms upp - det h?r ?r dess fysiskt k?nnetecken. vatten ?r ungef?r fem g?nger h?gre ?n sandens v?rmekapacitet och tio g?nger h?gre ?n j?rn. D?rf?r ?r vatten ett naturligt kylmedel. Dess f?rm?ga att ackumulera Ett stort antal energi g?r att du kan j?mna ut temperaturfluktuationer p? jordens yta och reglera den termiska regimen ?ver hela planeten, och detta h?nder oavsett tid p? ?ret.

Det unik egendom vatten g?r att det kan anv?ndas som k?ldmedium i industrin och i vardagen. 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 ?verg?ngen 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 termodynamikens huvudsakliga uttalande som ett postulat - fr?n tv? kroppar (isolerade fr?n 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 (liksom varje ?mne) en indikator som k?nnetecknar f?rm?gan hos ett givet ?mne att ge (eller ta emot) en del under 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 ?r 0,22, j?rn ?r 0,11 och kvicksilver ?r 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?rmning. 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?rmekapacitet i fast och sm?lt tillst?nd inte f?r?ndras. Vad ?r hemligheten h?r?

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 och kallas associerade. N?r vatten v?rms upp g?r en del ?t 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 passerar in i ?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. ?ngas v?rmekapacitet, liksom isens v?rmekapacitet, ?r nu mycket b?ttre f?rst?dd ?n vatten, som forskarna ?nnu inte har kommit till enighet om.

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

Entalpi?r en termodynamisk egenskap hos ett ?mne som indikerar energiniv? lagras i sin molekylstruktur. Detta inneb?r att ?ven om materia kan ha energi baserad p? , kan inte allt omvandlas till v?rme. Del inre energi finns alltid kvar i materien och bibeh?ller sin molekyl?ra struktur. En del av ett ?mne ?r otillg?nglig n?r dess temperatur n?rmar sig temperaturen milj?. F?ljaktligen, entalpi?r m?ngden energi som ?r tillg?nglig f?r omvandling till v?rme vid en given temperatur och 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 entalpier baserat p? dess givna temperatur. Given temperatur?r det v?rde som valts av forskare och ingenj?rer som grund f?r ber?kningar. Detta ?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 vid olika ?mnen annorlunda. Till exempel, given temperatur vatten ?r trippelpunkten (0 °C), kv?ve ?r -150 °C och k?ldmedier baserade p? metan och etan ?r -40 °C.

Om temperaturen p? ett ?mne ?r ?ver dess givna temperatur, eller ?ndrar tillst?nd till gasformigt vid en given temperatur, uttrycks entalpin 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 st?lla in utrustningen och avg?ra anv?ndbar ?tg?rd bearbeta.

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 hos ett ?mne, definieras det mer exakt som total tillg?nglig energi av ett ?mne som kan omvandlas till v?rme.
H=U+pV