Б. Теплоємність газів

Теплоємність газів - це кількість теплоти, потрібної для нагріву (або охолоджування) одиниці кількості речовини на 1ºС. Розрізняють відповідно масову С [кДж/(кг·К)]; об'ємну С' [кДж/(м³·К) ] і молярну µС [кДж/(кмоль·К)] теплоємності.

Залежно від умов нагріву (або охолоджування) розрізняють відповідно ізохорну С_υ, С_υ_', μC_υ і ізобарну С_p, С_p_', μC_p теплоємності.

Теплоємність - величина змінна і значення теплоємностей ідеальних газів зростають з підвищенням температури. Тому в розрахунках витрати теплоти для нагріву газу використовується не дійсна, а середня теплоємність в заданому інтервалі температур, наприклад:

де Q_Р - кількість підведеної теплоти до М кг газу при нагріві в інтервалі температур від t₁ до t₂ при постійному тиску, КДж;

- середня масова теплоємність при постійному тиску в інтервалі температур від t₁ до t₂, кДж /(кг К),

де і - середні теплоємності при постійному тиску в інтервалі температур від 0 до t₁ і t₂, які визначаються по відповідних таблицях.

В деяких розрахунках, що не вимагають великої точності, можна допустити C=const, тобто теплоємність не залежить від температури, тоді масові і об'ємні теплоємності визначають з молярних теплоємностей, залежних тільки від атомності газів. Зв'язок між молярною, масовою і об'ємною теплоємностями представлений таким чином:

Наближені значення молярних теплоємностей при постійному тиску (C=const) наведені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1.

Параметр	Газ
Одноатомний	двоатомний	трьох- і багатоатомний
μС_v, кДж/(кмоль·К)	12,56	20,93	29,31
μС_p, кДж/(кмоль·К)	20,93	29,31	37,68

Приклад 2. Визначте середню відповідно масову С_v_m и об’ємну С'_vm теплоємність повітря в процесі V =const в межах температур від t₁=200°С до t₂=500°С, вважаючи, що залежність теплоємності від температури криволінійна.

Рішення

Приклад 3. Визначте кількість теплоти, яку потрібно підвести до резервуару місткістю V₀=3м³ CO₂ при Р = 7·10 Н/м², для нагріву від температури t₁=200°С до t₂=700°С в процесі Р =const. Теплоємність прийняти постійною.

Рішення (у двох варіантах):

Варіант 1.

З характеристичного рівняння маса газу де

Варіант 2.

Об'єм газу за нормальних умов з рівняння об'єднаного закону Гей-Люсака і Бойля – Маріота

де Р, V₀ , Т - задані відповідно тиск, об'єм і температура газу ; Р_н, V_н , Т_н - ті ж параметри при нормальних умовах.

Як видно з рішень по обох варіантах, кількості підведеної теплоти приблизно однакові.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.024 сек.