Havanın temel fiziksel özellikleri dikkate alınır: hava yoğunluğu, dinamik ve kinematik viskozitesi, özgül ısı kapasitesi, termal iletkenlik, termal yayılma, Prandtl sayısı ve entropi. Havanın özellikleri normal atmosfer basıncındaki sıcaklığa bağlı olarak tablolarda verilmiştir.
Sıcaklığa bağlı olarak hava yoğunluğu
Çeşitli sıcaklıklarda ve normal atmosfer basıncında kuru hava yoğunluğu değerlerinin ayrıntılı bir tablosu sunulmaktadır. Havanın yoğunluğu nedir? Havanın yoğunluğu analitik olarak kütlesinin kapladığı hacme bölünmesiyle belirlenebilir. belirli koşullar altında (basınç, sıcaklık ve nem). İdeal gaz durum denklemi formülünü kullanarak yoğunluğunu da hesaplayabilirsiniz. Bunu yapmak için havanın mutlak basıncını ve sıcaklığını, ayrıca gaz sabitini ve molar hacmini bilmeniz gerekir. Bu denklem havanın kuru yoğunluğunu hesaplamanızı sağlar.
Pratikte, Farklı sıcaklıklarda havanın yoğunluğunun ne olduğunu bulmak için Hazır masaların kullanılması uygundur. Örneğin, aşağıdaki tablo atmosferik havanın sıcaklığına bağlı olarak yoğunluğunu göstermektedir. Tablodaki hava yoğunluğu metreküp başına kilogram cinsinden ifade edilir ve normal atmosfer basıncında (101325 Pa) eksi 50 ila 1200 santigrat derece sıcaklık aralığında verilir.
| t, °С | ρ, kg/m3 | t, °С | ρ, kg/m3 | t, °С | ρ, kg/m3 | t, °С | ρ, kg/m3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
25°C sıcaklıkta havanın yoğunluğu 1,185 kg/m3'tür. Isıtıldığında havanın yoğunluğu azalır - hava genişler (özgül hacmi artar). Sıcaklık örneğin 1200°C'ye yükseldikçe, 0,239 kg/m3'e eşit, oda sıcaklığındaki değerinden 5 kat daha az olan çok düşük bir hava yoğunluğu elde edilir. Genel olarak ısıtma sırasındaki azalma, doğal konveksiyon gibi bir işlemin gerçekleşmesine olanak tanır ve örneğin havacılıkta kullanılır.
Havanın yoğunluğunu 'e göre karşılaştırırsak, hava üç kat daha hafiftir; 4°C sıcaklıkta suyun yoğunluğu 1000 kg/m3 ve havanın yoğunluğu 1,27 kg/m3'tür. Normal şartlarda hava yoğunluğunun değerini de not etmek gerekir. Gazlar için normal koşullar, sıcaklığının 0°C olduğu ve basıncın normal atmosfer basıncına eşit olduğu koşullardır. Yani tabloya göre; normal koşullar altında (NL'de) hava yoğunluğu 1,293 kg/m3'tür.
Farklı sıcaklıklarda havanın dinamik ve kinematik viskozitesi
Termal hesaplamalar yapılırken farklı sıcaklıklarda hava viskozitesinin (viskozite katsayısı) değerinin bilinmesi gerekir. Bu değer, değerleri bu gazın akış rejimini belirleyen Reynolds, Grashof ve Rayleigh sayılarını hesaplamak için gereklidir. Tablo dinamik katsayıların değerlerini göstermektedir μ ve kinematik ν atmosferik basınçta -50 ila 1200°C sıcaklık aralığında hava viskozitesi.
Havanın viskozite katsayısı artan sıcaklıkla önemli ölçüde artar.Örneğin, 20°C sıcaklıkta havanın kinematik viskozitesi 15,06 · 10 -6 m 2 /s'ye eşittir ve sıcaklığın 1200°C'ye yükselmesiyle havanın viskozitesi 233,7 · 10 -6 m'ye eşit olur. 2/s yani 15,5 kat artıyor! 20°C sıcaklıkta havanın dinamik viskozitesi 18,1·10 -6 Pa·s'dir.
Hava ısıtıldığında hem kinematik hem de dinamik viskozite değerleri artar. Bu iki miktar, havanın yoğunluğu aracılığıyla birbiriyle ilişkilidir ve bu gaz ısıtıldığında değeri azalır. Isıtıldığında havanın (diğer gazların yanı sıra) kinematik ve dinamik viskozitesindeki bir artış, hava moleküllerinin denge durumları etrafında daha yoğun bir titreşimiyle ilişkilidir (MKT'ye göre).
| t, °С | μ·10 6 , Pa·s | ν·10 6, m2 /s | t, °С | μ·10 6 , Pa·s | ν·10 6, m2 /s | t, °С | μ·10 6 , Pa·s | ν·10 6, m2 /s |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Not: Dikkatli olun! Hava viskozitesi 10 6'nın kuvveti olarak verilir.
-50 ila 1200°C arasındaki sıcaklıklarda havanın özgül ısı kapasitesi
Çeşitli sıcaklıklarda havanın özgül ısı kapasitesinin bir tablosu sunulmaktadır. Tablodaki ısı kapasitesi kuru haldeki hava için eksi 50 ila 1200°C sıcaklık aralığında sabit basınçta (havanın izobarik ısı kapasitesi) verilmiştir. Havanın özgül ısı kapasitesi nedir? Özgül ısı kapasitesi, sıcaklığını 1 derece artırmak için sabit basınçtaki bir kilogram havaya verilmesi gereken ısı miktarını belirler. Örneğin 20°C'de izobarik bir işlemde bu gazın 1 kg'ını 1°C ısıtmak için 1005 J ısı gerekir.
Havanın özgül ısı kapasitesi artan sıcaklıkla birlikte artar. Ancak havanın kütlesel ısı kapasitesinin sıcaklığa bağımlılığı doğrusal değildir. -50 ila 120°C aralığında değeri pratikte değişmez; bu koşullar altında havanın ortalama ısı kapasitesi 1010 J/(kg derece)'dir. Tabloya göre sıcaklığın 130°C değerinden itibaren önemli bir etki yaratmaya başladığı görülmektedir. Ancak hava sıcaklığı onun özgül ısı kapasitesini viskozitesinden çok daha az etkiler. Böylece, 0'dan 1200°C'ye ısıtıldığında, havanın ısı kapasitesi yalnızca 1,2 kat artar; 1005'ten 1210 J/(kg derece)'ye.
Nemli havanın ısı kapasitesinin kuru havaya göre daha yüksek olduğu unutulmamalıdır. Havayı karşılaştırdığımızda suyun daha yüksek bir değere sahip olduğu ve havadaki su içeriğinin özgül ısı kapasitesinin artmasına neden olduğu açıktır.
| t, °С | C p , J/(kg derece) | t, °С | C p , J/(kg derece) | t, °С | C p , J/(kg derece) | t, °С | C p , J/(kg derece) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Isıl iletkenlik, ısıl yayılım, havanın Prandtl sayısı
Tablo, atmosferik havanın termal iletkenlik, termal yayılma ve sıcaklığa bağlı Prandtl sayısı gibi fiziksel özelliklerini sunmaktadır. Kuru hava için havanın termofiziksel özellikleri -50 ila 1200°C aralığında verilmektedir. Tabloya göre, havanın belirtilen özelliklerinin önemli ölçüde sıcaklığa bağlı olduğu ve bu gazın dikkate alınan özelliklerinin sıcaklığa bağlılığının farklı olduğu görülmektedir.
Bu, çalışma sıvısının, bu durumda havanın sıcaklığını bir derece değiştirmek için gereklidir. Havanın ısı kapasitesi doğrudan sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Aynı zamanda farklı ısı kapasitesi türlerini incelemek için farklı yöntemler kullanılabilir.
Matematiksel olarak havanın ısı kapasitesi, ısı miktarının sıcaklık artışına oranı olarak ifade edilir. Kütlesi 1 kg olan bir cismin ısı kapasitesine genellikle özgül ısı denir. Havanın molar ısı kapasitesi, bir maddenin bir molünün ısı kapasitesidir. Isı kapasitesi J/K olarak belirlenmiştir. Molar ısı kapasitesi sırasıyla J/(mol*K).
Ölçüm sabit koşullar altında gerçekleştirilirse, ısı kapasitesi bir maddenin, bu durumda havanın, fiziksel bir özelliği olarak düşünülebilir. Çoğu zaman bu tür ölçümler sabit basınçta gerçekleştirilir. Havanın izobarik ısı kapasitesi bu şekilde belirlenir. Artan sıcaklık ve basınçla artar ve aynı zamanda bu miktarların doğrusal bir fonksiyonudur. Bu durumda sıcaklık değişimi sabit basınçta meydana gelir. İzobarik ısı kapasitesini hesaplamak için psödokritik sıcaklık ve basıncın belirlenmesi gerekir. Referans verileri kullanılarak belirlenir.
Havanın ısı kapasitesi. Özellikler
Hava bir gaz karışımıdır. Bunları termodinamikte ele alırken aşağıdaki varsayımlar yapılır. Karışımdaki her gaz hacim boyunca eşit şekilde dağıtılmalıdır. Böylece gazın hacmi tüm karışımın hacmine eşittir. Karışımdaki her gazın, kabın duvarlarına uyguladığı kendi kısmi basıncı vardır. Gaz karışımının her bir bileşeni, tüm karışımın sıcaklığına eşit bir sıcaklığa sahip olmalıdır. Bu durumda tüm bileşenlerin kısmi basınçlarının toplamı karışımın basıncına eşittir. Havanın ısı kapasitesinin hesaplanması, gaz karışımının bileşimi ve bireysel bileşenlerin ısı kapasitesi hakkındaki verilere dayanarak gerçekleştirilir.
Isı kapasitesi belirsiz bir şekilde bir maddeyi karakterize eder. Termodinamiğin birinci yasasından, bir cismin iç enerjisinin yalnızca alınan ısı miktarına bağlı olarak değil, aynı zamanda cismin yaptığı işe de bağlı olarak değiştiği sonucuna varabiliriz. Isı transfer sürecinin farklı koşulları altında vücudun çalışması değişebilir. Böylece vücuda verilen aynı miktarda ısı, vücudun sıcaklığında ve iç enerjisinde farklı değişikliklere neden olabilir. Bu özellik yalnızca gaz halindeki maddeler için tipiktir. Katı ve sıvılardan farklı olarak gaz halindeki maddeler hacmi büyük ölçüde değiştirebilir ve iş yapabilir. Bu nedenle havanın ısı kapasitesi termodinamik sürecin doğasını belirler.
Ancak sabit hacimde hava iş yapmaz. Bu nedenle iç enerjideki değişim, sıcaklığındaki değişimle orantılıdır. Sabit basınçlı bir prosesteki ısı kapasitesinin sabit hacimli bir prosesteki ısı kapasitesine oranı, adyabatik proses formülünün bir parçasıdır. Yunanca gama harfiyle gösterilir.
Tarihten
"Isı kapasitesi" ve "ısı miktarı" terimleri özlerini pek iyi tanımlamıyor. Bunun nedeni, modern bilime on sekizinci yüzyılda popüler olan kalori teorisinden gelmeleridir. Bu teorinin takipçileri, ısıyı cisimlerin içerdiği bir tür ağırlıksız madde olarak görüyorlardı. Bu madde ne yok edilebilir ne de yaratılabilir. Vücutların soğutulması ve ısıtılması, sırasıyla kalori içeriğindeki azalma veya artışla açıklandı. Zamanla bu teorinin savunulamaz olduğu görüldü. Bir cismin iç enerjisinde neden aynı değişimin kendisine farklı miktarlarda ısı aktarıldığında elde edildiğini ve aynı zamanda cismin yaptığı işe bağlı olduğunu açıklayamadı.
Altında spesifik ısı kapasitesi maddeler, bir birim maddenin (1 kg, 1 m3, 1 mol) sıcaklığını bir derece değiştirmek için eklenmesi veya çıkarılması gereken ısı miktarını anlar.
Belirli bir maddenin birimine bağlı olarak aşağıdaki spesifik ısı kapasiteleri ayırt edilir:
Kütle ısı kapasitesi İLE 1 kg gaz olarak ifade edilir, J/(kg∙K);
Molar ısı kapasitesi µС 1 kmol gaz olarak ifade edilir, J/(kmol∙K);
Hacimsel ısı kapasitesi İLE', 1 m3 gaza atıfta bulunulur, J/(m3 ∙K).
Spesifik ısı kapasiteleri aşağıdaki ilişkiyle birbiriyle ilişkilidir:
Nerede υ n- normal koşullar altında belirli gaz hacmi (n.s.), m3 /kg; µ - gazın molar kütlesi, kg/kmol.
İdeal bir gazın ısı kapasitesi, ısı sağlama (veya çıkarma) işleminin doğasına, gazın atomikliğine ve sıcaklığa (gerçek gazların ısı kapasitesi aynı zamanda basınca da bağlıdır) bağlıdır.
Kütle izobarik arasındaki ilişki P'li ve izokorik ÖZGEÇMİŞısı kapasiteleri Mayer denklemi ile belirlenir:
C P - C V = R, (1.2)
Nerede R - gaz sabiti, J/(kg∙K).
İdeal bir gaz sabit hacimli kapalı bir kapta ısıtıldığında, ısı yalnızca moleküllerinin hareket enerjisini değiştirmek için harcanır ve sabit basınçta ısıtıldığında gazın genleşmesi nedeniyle eşzamanlı olarak dış kuvvetlere karşı iş yapılır. .
Molar ısı kapasiteleri için Mayer denklemi şu şekildedir:
µС р - µС v = µR, (1.3)
Nerede µR=8314J/(kmol∙K) – evrensel gaz sabiti.
İdeal gaz hacmi Vn normal koşullara indirgenmiş, aşağıdaki ilişkiden belirlenir:
(1.4)
Nerede Rn– normal koşullar altında basınç, Rn= 101325 Pa = 760 mmHg; Tn– normal koşullar altında sıcaklık, Tn= 273,15 K; P t, Vt, T t– gazın çalışma basıncı, hacmi ve sıcaklığı.
İzobarik ısı kapasitesinin izokorik ısı kapasitesine oranı şu şekilde gösterilir: k ve Çağrı yap adyabatik indeks:
(1.5)
(1.2)'den ve (1.5)'i hesaba katarak şunu elde ederiz:
Doğru hesaplamalar için ortalama ısı kapasitesi aşağıdaki formüle göre belirlenir:
(1.7)
Çeşitli ekipmanların termal hesaplamalarında, gazları ısıtmak veya soğutmak için gereken ısı miktarı genellikle belirlenir:
Q = C∙m∙(T 2 - T 1), (1.8)
Q = C′∙V n∙(T 2 - T 1), (1.9)
Nerede Vn– standart koşullardaki gaz hacmi, m3.
Q = µC∙ν∙(T 2 - T 1), (1.10)
Nerede ν – gaz miktarı, kmol.
Isı kapasitesi. Kapalı sistemlerdeki süreçleri tanımlamak için ısı kapasitesinin kullanılması
Denklem (4.56)'ya göre sistemin entropisi S'deki değişim biliniyorsa ısı belirlenebilir. Ancak entropinin doğrudan ölçülememesi, özellikle izokorik ve izobarik süreçleri tanımlarken bazı zorluklar yaratmaktadır. Deneysel olarak ölçülen bir miktar kullanılarak ısı miktarının belirlenmesine ihtiyaç vardır.
Bu değer sistemin ısı kapasitesi olabilir. Isı kapasitesinin en genel tanımı termodinamiğin birinci yasasının (5.2), (5.3) ifadesinden gelir. Buna dayanarak, C sisteminin m tipi işe göre herhangi bir kapasitesi denklemle belirlenir.
C m = dA m / dP m = P m d e g m / dP m , (5.42)
burada Cm sistem kapasitesidir;
Pm ve gm sırasıyla m tipinin genelleştirilmiş potansiyeli ve durum koordinatıdır.
Cm değeri, sistemin m'inci genelleştirilmiş potansiyelini ölçüm birimine göre değiştirmek için belirli koşullar altında m tipinde ne kadar iş yapılması gerektiğini gösterir.
Termodinamikte belirli bir çalışmaya ilişkin bir sistemin kapasitesi kavramı, yalnızca sistem ile çevre arasındaki termal etkileşimi tanımlarken yaygın olarak kullanılır.
Sistemin ısıya bağlı kapasitesine ısı kapasitesi denir ve eşitlikle verilir.
C = d e Q / dT = Td e S ısı / dT. (5.43)
Böylece, Isı kapasitesi, bir sistemin sıcaklığını bir Kelvin değiştirmek için sisteme verilmesi gereken ısı miktarı olarak tanımlanabilir.
Isı kapasitesi, iç enerji ve entalpi gibi, madde miktarıyla orantılı geniş bir miktardır. Uygulamada, bir maddenin birim kütlesi başına ısı kapasitesi kullanılır - spesifik ısı kapasitesi ve maddenin bir molü başına ısı kapasitesi, – molar ısı kapasitesi. SI cinsinden spesifik ısı kapasitesi J/(kg K) cinsinden ve molar kapasite J/(mol K) cinsinden ifade edilir.
Özgül ve molar ısı kapasiteleri aşağıdaki ilişkiyle ilişkilidir:
C mol = C, M'yi yendi, (5.44)
burada M, maddenin moleküler ağırlığıdır.
Ayırt etmek gerçek (diferansiyel) ısı kapasitesi Denklem (5.43)'ten belirlenen ve sıcaklıktaki sonsuz küçük bir değişiklikle temel ısı artışını temsil eden ve ortalama ısı kapasitesi, belirli bir işlemdeki toplam ısı miktarının toplam sıcaklık değişimine oranıdır:
Soru/DT. (5.45)
Gerçek ve ortalama özgül ısı kapasitesi arasındaki ilişki şu ilişkiyle kurulur:
Sabit basınç veya hacimde, ısı ve buna bağlı olarak ısı kapasitesi bir durum fonksiyonunun özelliklerini kazanır; sistemin özellikleri haline gelir. Termodinamikte en yaygın olarak kullanılanlar izobarik C P (sabit basınçta) ve izokorik C V (sabit hacimde) olan bu ısı kapasiteleridir.
Sistem sabit bir hacimde ısıtılırsa, (5.27) ifadesine göre izokorik ısı kapasitesi C V şu şekilde yazılır:
CV = 
. (5.48)
Sistem sabit basınçta ısıtılırsa, denklem (5.32)'ye göre izobarik ısı kapasitesi С Р şu şekilde görünür:
CP = 
. (5.49)
С Р ve С V arasındaki bağlantıyı bulmak için ifadenin (5.31) sıcaklığa göre farklılaştırılması gerekir. İdeal bir gazın bir molü için bu ifade, denklem (5.18) dikkate alınarak şu şekilde temsil edilebilir:
H = U + pV = U + RT. (5.50)
dH/dT = dU/dT + R, (5.51)
ve ideal bir gazın bir molü için izobarik ve izokorik ısı kapasiteleri arasındaki fark sayısal olarak evrensel gaz sabiti R'ye eşittir:
C R - C V = R . (5.52)
Sabit basınçtaki ısı kapasitesi her zaman sabit hacimdeki ısı kapasitesinden daha büyüktür, çünkü bir maddenin sabit basınçta ısıtılmasına gaz genleşme işi eşlik eder.
İdeal bir tek atomlu gazın iç enerjisi ifadesini (5.21) kullanarak, ideal bir tek atomlu gazın bir molü için ısı kapasitesinin değerini elde ederiz:
C V = dU/dT = d(3/2 RT)dT = 3/2 R » 12,5 J/(mol K); (5.53)
CP = 3/2R + R = 5/2 R » 20,8 J/(mol K). (5.54)
Bu nedenle, tek atomlu ideal gazlar için CV ve Cp sıcaklığa bağlı değildir, çünkü sağlanan termal enerjinin tamamı yalnızca hızlanan öteleme hareketine harcanır. Çok atomlu moleküller için öteleme hareketindeki değişimin yanı sıra molekül içi dönme ve titreşim hareketinde de değişiklik meydana gelebilir. Diatomik moleküller için, genellikle ek dönme hareketi dikkate alınır, bunun sonucunda ısı kapasitelerinin sayısal değerleri şöyle olur:
CV = 5/2R » 20,8 J/(mol K); (5.55)
C p = 5/2 R + R = 7/2 R » 29,1 J/(mol K). (5.56)
Yol boyunca, diğer (gaz hariç) toplanma durumlarındaki maddelerin ısı kapasitelerine değineceğiz. Katı kimyasal bileşiklerin ısı kapasitelerini tahmin etmek için, genellikle yaklaşık Neumann ve Kopp katkı kuralı kullanılır; buna göre, katı haldeki kimyasal bileşiklerin molar ısı kapasitesi, içinde bulunan elementlerin atomik ısı kapasitelerinin toplamına eşittir. Belirli bir bileşik. Böylece karmaşık bir kimyasal bileşiğin ısı kapasitesi, Dulong ve Petit kuralı dikkate alınarak aşağıdaki şekilde tahmin edilebilir:
CV = 25n J/(mol K), (5,57)
burada n, bileşiklerin moleküllerindeki atom sayısıdır.
Erime noktasına (kristalleşme) yakın sıvıların ve katıların ısı kapasiteleri hemen hemen eşittir. Normal kaynama noktasına yakın çoğu organik sıvının özgül ısı kapasitesi 1700 - 2100 J/kg K'dir. Bu faz geçiş sıcaklıkları arasındaki aralıklarda sıvının ısı kapasitesi önemli ölçüde farklılık gösterebilir (sıcaklığa bağlı olarak). Genel olarak, katıların ısı kapasitesinin 0 – 290 K aralığındaki sıcaklığa bağımlılığı çoğu durumda düşük sıcaklık bölgesindeki yarı deneysel Debye denklemi (bir kristal kafes için) tarafından iyi bir şekilde aktarılır.
C P » C V = eT 3, (5,58)
burada orantı katsayısı (e) maddenin doğasına bağlıdır (ampirik sabit).
Gazların, sıvıların ve katıların ısı kapasitesinin normal ve yüksek sıcaklıklarda sıcaklığa bağımlılığı genellikle güç serileri biçiminde ampirik denklemler kullanılarak ifade edilir:
CP = a + bT + cT 2 (5,59)
CP = a + bT + c"T -2, (5.60)
burada a, b, c ve c" ampirik sıcaklık katsayılarıdır.
Isı kapasitesi yöntemini kullanan kapalı sistemlerdeki süreçlerin tanımına dönersek, paragraf 5.1'de verilen denklemlerden bazılarını biraz farklı bir biçimde yazalım.
İzokorik süreç. İç enerjiyi (5.27) ısı kapasitesi cinsinden ifade ederek şunu elde ederiz:
dU V = dQ V = U 2 – U 1 = C V dT = C V dT . (5.61)
İdeal bir gazın ısı kapasitesinin sıcaklığa bağlı olmadığı dikkate alındığında denklem (5.61) aşağıdaki şekilde yazılabilir:
DU V = Q V = U 2 - U 1 = C V DT . (5.62)
Gerçek tek ve çok atomlu gazlar için integralin (5.61) değerini hesaplamak için, C V = f(T) tipi (5.59) veya (5.60) fonksiyonel bağımlılığının spesifik formunu bilmeniz gerekir.
İzobarik süreç. Bir maddenin gaz halindeki hali için, bu işlem için termodinamiğin birinci yasası (5.29), genleşme işi (5.35) dikkate alınarak ve ısı kapasitesi yöntemi kullanılarak aşağıdaki şekilde yazılır:
Q P = C V DT + RDT = C P DT = DH (5,63)
Q Р = DH Р = H 2 – H 1 = C Р dT. (5.64)
Sistem ideal bir gazsa ve ısı kapasitesi СР sıcaklığa bağlı değilse, ilişki (5.64) (5.63) olur. Gerçek bir gazı tanımlayan denklem (5.64)'i çözmek için C p = f(T) bağımlılığının özel formunu bilmek gerekir.
İzotermal süreç. Sabit sıcaklıkta meydana gelen bir süreçte ideal bir gazın iç enerjisindeki değişim
dU T = C V dT = 0. (5,65)
Adyabatik süreç. dU = C V dT olduğundan, bir mol ideal gaz için iç enerjideki değişim ve yapılan iş sırasıyla eşittir:
DU = C V dT = CV (T 2 - T 1); (5.66)
A fur = -DU = CV (T 1 - T 2). (5.67)
Aşağıdaki koşullar altında çeşitli termodinamik süreçleri karakterize eden denklemlerin analizi: 1) p = sabit; 2) V = sabit; 3) T = sabit ve 4) dQ = 0 hepsinin genel denklemle temsil edilebileceğini gösterir:
pV n = sabit. (5.68)
Bu denklemde “n” göstergesi farklı süreçler için 0’dan ¥’ye kadar değerler alabilmektedir:
1. izobarik (n = 0);
2. izotermal (n = 1);
3. izokorik (n = ¥);
4. adyabatik (n = g; burada g = C P /C V – adyabatik katsayı).
Ortaya çıkan ilişkiler ideal bir gaz için geçerlidir ve durum denkleminin bir sonucunu temsil eder ve dikkate alınan süreçler, gerçek süreçlerin özel ve sınırlayıcı tezahürleridir. Gerçek süreçler, kural olarak orta düzeydedir, keyfi "n" değerlerinde meydana gelir ve politropik süreçler olarak adlandırılır.
Ele alınan termodinamik işlemlerde üretilen ideal bir gazın genleşme işini V1'den V2'ye hacim değişimiyle karşılaştırırsak, Şekil 2'de görülebileceği gibi. Şekil 5.2'de gösterildiği gibi, en büyük genleşme işi izobarik bir süreçte, daha azı izotermal bir süreçte ve hatta daha az adyabatik bir süreçte gerçekleştirilir. İzokorik bir süreç için iş sıfırdır.
Pirinç. 5.2. P = f (V) - çeşitli termodinamik işlemlere bağımlılık (gölgeli alanlar, ilgili işlemdeki genleşme işini karakterize eder)
SICAKLIK. Hem Kelvin (K) hem de santigrat derece (°C) cinsinden ölçülür. Celsius boyutu ve Kelvin boyutu sıcaklık farklılıkları için aynıdır. Sıcaklıklar arasındaki ilişki:
t = T - 273,15 K,
Nerede T— sıcaklık, °С, T— sıcaklık, K.
BASINÇ. Nemli hava basıncı P ve bileşenleri Pa (Pascal) ve çoklu birimler (kPa, GPa, MPa) cinsinden ölçülür.
Nemli havanın barometrik basıncı pb kuru havanın kısmi basınçlarının toplamına eşit toplu iğne ve su buharı p p :
p b = p c + p p
YOĞUNLUK. Nemli havanın yoğunluğu ρ , kg/m3, hava-buhar karışımının kütlesinin bu karışımın hacmine oranıdır:
ρ = M/V = M in /V + M p /V
Nemli havanın yoğunluğu formülle belirlenebilir.
ρ = 3,488 p b /T - 1,32 p p /T
SPESİFİK YER ÇEKİMİ. Nemli havanın özgül ağırlığı γ - nemli havanın ağırlığının kapladığı hacme oranıdır, N/m3. Yoğunluk ve özgül ağırlık ilişkiyle ilişkilidir
ρ = γ /g,
Nerede G- 9,81 m/s2'ye eşit serbest düşme ivmesi.
HAVA NEMİ. Havadaki su buharı içeriği. iki miktarla karakterize edilir: mutlak ve bağıl nem.
Mutlak hava nemi. 1 m3 havada bulunan su buharı miktarı, kg veya g.
Akraba hava nemi φ
, olarak ifade edildi %. havadaki su buharının kısmi basıncının, su buharı p.p. ile tamamen doyurulduğunda havadaki su buharının kısmi basıncına oranı. :
φ = (p p /p bp) %100
Doymuş nemli havadaki su buharının kısmi basıncı aşağıdaki ifadeden belirlenebilir:
lg p p.n. = 2,125 + (156 + 8,12t h.n.)/(236 + t.n.),
Nerede t v.n.- Doymuş nemli havanın sıcaklığı, °C.
ÇİĞ NOKTASI. Su buharının kısmi basıncının oluştuğu sıcaklık p p Nemli havada bulunan doymuş su buharının kısmi basıncına eşittir p p.n. aynı sıcaklıkta. Çiy sıcaklığında nem havadan yoğunlaşmaya başlar.
d = M p / M in
d = 622p p / (p b - p p) = 6,22φp bp (p b - φp bp /100)
ÖZISI. Nemli havanın özgül ısı kapasitesi c, kJ/(kg * °C), 1 kg kuru hava ve su buharı karışımını 10 oranında ısıtmak için gereken ısı miktarıdır ve 1 kg kuru hava olarak ifade edilir:
c = c c + c p d /1000,
Nerede içeri gir- 0-100°C sıcaklık aralığında alınan kuru havanın ortalama özgül ısı kapasitesi, 1,005 kJ/(kg * °C); c p, su buharının ortalama özgül ısı kapasitesidir ve 1,8 kJ/(kg * °C)'ye eşittir. Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme sistemlerini tasarlarken pratik hesaplamalar için, nemli havanın özgül ısı kapasitesi c = 1,0056 kJ/(kg * °C) (0°C sıcaklıkta ve 1013,3 barometrik basınçta) kullanılmasına izin verilir. not ortalaması)
ÖZEL ENTALPİ. Nemli havanın spesifik entalpisi entalpidir BEN, kJ, 1 kg kuru hava kütlesine göre:
ben = 1,005t + (2500 + 1,8068t)d/1000,
veya I = ct + 2,5d
HACİMSEL GENİŞLEME KATSAYISI. Hacimsel genleşmenin sıcaklık katsayısı
α = 0,00367 °C -1
veya a = 1/273 °C -1.
KARIŞIM PARAMETRELERİ
.
Hava karışım sıcaklığı
t cm = (M 1 t 1 + M 2 t 2) / (M 1 + M 2)
d cm = (M 1 d 1 + M 2 d 2) / (M 1 + M 2)
Hava karışımının spesifik entalpisi
ben cm = (M 1 I 1 + M 2 I 2) / (M 1 + M 2)
Nerede M1, M2- karışık hava kütlesi
FİLTRELER SINIFLARI
| Başvuru | Temizlik sınıfı | Saflaştırma derecesi | ||||
| Standartlar | DIN 24185 DIN 24184 |
EN 779 | EUROVENT4/5 | EN 1882 | ||
| Hava saflığı için düşük gereksinimlerle kaba temizlemeye yönelik filtre | Kaba temizlik | AB1 | G1 | AB1 | — | A% |
| Kaba temizlik, iklimlendirme ve egzoz havalandırması ile yüksek toz konsantrasyonları için kullanılan ve iç mekan hava saflığı gereksinimlerinin düşük olduğu bir filtre. | 65 | |||||
| AB2 | G2 | AB2 | — | 80 | ||
| EU3 | G3 | EU3 | — | 90 | ||
| EU4 | G4 | EU4 | — | |||
| Yüksek hava kalitesi gereksinimi olan odalarda kullanılan havalandırma ekipmanlarındaki ince tozların ayrıştırılması. Çok ince filtreleme için filtre. Hava saflığı için ortalama gereksinimlere sahip odalarda arıtmanın ikinci aşaması (ek arıtma). | İnce temizlik | EU5 | EU5 | EU5 | — | E% |
| 60 | ||||||
| EU6 | EU6 | EU6 | — | 80 | ||
| AB7 | AB7 | AB7 | — | 90 | ||
| AB8 | AB8 | AB8 | — | 95 | ||
| EU9 | EU9 | EU9 | — | |||
| Ultra ince tozdan temizlik. Hava saflığı gereksinimlerinin arttığı odalarda ("temiz oda") kullanılır. Hassas ekipmanların bulunduğu odalarda, cerrahi ünitelerde, yoğun bakım koğuşlarında ve ilaç endüstrisinde son hava temizleme. | Ekstra ince temizlik | — | — | — | EU5 | İLE% |
| 97 | ||||||
| — | — | — | EU6 | 99 | ||
| — | — | — | AB7 | 99,99 | ||
| — | — | — | AB8 | 99,999 | ||
ISITMA GÜCÜNÜN HESAPLANMASI
| Isıtma, °C | ||||||||||
| m3 / saat | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
| 100 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.5 | 1.7 |
| 200 | 0.3 | 0.7 | 1.0 | 1.4 | 1.7 | 2.0 | 2.4 | 2.7 | 3.0 | 3.4 |
| 300 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.6 | 4.1 | 4.6 | 5.1 |
| 400 | 0.7 | 1.4 | 2.0 | 2.7 | 3.4 | 4.1 | 4.7 | 5.4 | 6.1 | 6.8 |
| 500 | 0.8 | 1.7 | 2.5 | 3.4 | 4.2 | 5.1 | 5.9 | 6.8 | 7.6 | 8.5 |
| 600 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.1 | 5.1 | 6.1 | 7.1 | 8.1 | 9.1 | 10.1 |
| 700 | 1.2 | 2.4 | 3.6 | 4.7 | 5.9 | 7.1 | 8.3 | 9.5 | 10.7 | 11.8 |
| 800 | 1.4 | 2.7 | 4.1 | 5.4 | 6.8 | 8.1 | 9.5 | 10.8 | 12.2 | 13.5 |
| 900 | 1.5 | 3.0 | 4.6 | 6.1 | 7.6 | 9.1 | 10.7 | 12.2 | 13.7 | 15.2 |
| 1000 | 1.7 | 3.4 | 5.1 | 6.8 | 8.5 | 10.1 | 11.8 | 13.5 | 15.2 | 16.9 |
| 1100 | 1.9 | 3.7 | 5.6 | 7.4 | 9.3 | 11.2 | 13.0 | 14.9 | 16.7 | 18.6 |
| 1200 | 2.0 | 4.1 | 6.1 | 8.1 | 10.1 | 12.2 | 14.2 | 16.2 | 18.3 | 20.3 |
| 1300 | 2.2 | 4.4 | 6.6 | 8.8 | 11.0 | 13.2 | 15.4 | 17.6 | 19.8 | 22.0 |
| 1400 | 2.4 | 4.7 | 7.1 | 9.5 | 11.8 | 14.2 | 16.6 | 18.9 | 21.3 | 23.7 |
| 1500 | 2.5 | 5.1 | 7.6 | 10.1 | 12.7 | 15.2 | 17.8 | 20.3 | 22.8 | 25.4 |
| 1600 | 2.7 | 5.4 | 8.1 | 10.8 | 13.5 | 16.2 | 18.9 | 21.6 | 24.3 | 27.1 |
| 1700 | 2.9 | 5.7 | 8.6 | 11.5 | 14.4 | 17.2 | 20.1 | 23.0 | 25.9 | 28.7 |
| 1800 | 3.0 | 6.1 | 9.1 | 12.2 | 15.2 | 18.3 | 21.3 | 24.3 | 27.4 | 30.4 |
| 1900 | 3.2 | 6.4 | 9.6 | 12.8 | 16.1 | 19.3 | 22.5 | 25.7 | 28.9 | 32.1 |
| 2000 | 3.4 | 6.8 | 10.1 | 13.5 | 16.9 | 20.3 | 23.7 | 27.1 | 30.4 | 33.8 |
STANDARTLAR VE DÜZENLEMELER
SNiP 2.01.01-82 – İnşaat klimatolojisi ve jeofiziği
Belirli bölgelerin iklim koşulları hakkında bilgi.
SNiP 2.04.05-91* - Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme
Binaların ve yapıların (bundan sonra binalar olarak anılacaktır) binalarında ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme tasarlanırken bu bina kurallarına uyulmalıdır. Tasarım yaparken, ilgili bina ve binaların SNiP'sinin ısıtma, havalandırma ve iklimlendirme gereksinimlerinin yanı sıra Rusya Devlet İnşaat Komitesi tarafından onaylanan ve kabul edilen departman standartları ve diğer düzenleyici belgelere de uymalısınız.
SNiP 2.01.02-85* - Yangın güvenliği standartları
Bina ve yapılara yönelik projeler geliştirilirken bu standartlara uyulmalıdır.
Bu standartlar, binaların ve yapıların, bunların elemanlarının, bina yapılarının, malzemelerinin yangın teknik sınıflandırmasını ve ayrıca çeşitli amaçlara yönelik binaların, binaların ve yapıların tasarım ve planlama çözümlerine yönelik genel yangın güvenliği gerekliliklerini belirler.
Bu standartlar, SNiP Bölüm 2'de belirtilen yangın güvenliği gereklilikleri ve Devlet İnşaat Komitesi tarafından onaylanan veya kabul edilen diğer düzenleyici belgelerle desteklenmekte ve açıklığa kavuşturulmaktadır.
SNiP II-3-79* - İnşaat ısıtma mühendisliği
Yeni ve yeniden inşa edilmiş binaların ve çeşitli amaçlara yönelik yapıların kapalı yapıları (dış ve iç duvarlar, bölmeler, kaplamalar, çatı katı ve katlar arası tavanlar, zeminler, dolgu açıklıkları: pencereler, fenerler, kapılar, kapılar) tasarlanırken bu bina ısıtma mühendisliği standartlarına uyulmalıdır. (konut, kamu, üretim ve yardımcı sanayi işletmeleri, tarım ve depo, standart sıcaklık veya sıcaklık ve iç havanın bağıl nemi ile).
SNiP II-12-77 - Gürültü koruması
Endüstriyel ve yardımcı binalardaki işyerlerinde, endüstriyel işletmelerin sahalarında, konut ve kamu binalarında, ayrıca şehirlerin yerleşim alanlarında ve kabul edilebilir ses basıncı seviyelerini ve ses seviyelerini sağlamak için gürültü koruması tasarlanırken bu standartlar ve kurallara uyulmalıdır. kasabalar, diğer yerleşim yerleri.
SNiP 2.08.01-89* - Konut binaları
Bu norm ve kurallar, yüksekliği 25 metreye kadar olan konut binalarının (yaşlılar için apartmanlar ve tekerlekli sandalye kullanan engelli aileleri de dahil olmak üzere apartman binaları, bundan sonra engelli aileler olarak anılacaktır) tasarımı için geçerlidir. katlar dahildir.
Bu kural ve düzenlemeler envanter ve mobil binaların tasarımı için geçerli değildir.
SNiP 2.08.02-89* - Kamu binaları ve yapıları
Bu kural ve düzenlemeler, kamu binalarının (16 kata kadar dahil) ve yapıların yanı sıra konut binalarına inşa edilen kamu binalarının tasarımı için de geçerlidir. Konut binalarına inşa edilen kamu binalarını tasarlarken, ayrıca SNiP 2.08.01-89* (Konut binaları) tarafından yönlendirilmelisiniz.
SNiP 2.09.04-87* - İdari ve konut binaları
Bu standartlar, 16 kata kadar idari ve konut binaları ile işletme binalarının tasarımı için geçerlidir. Bu standartlar idari binaların ve kamu binalarının tasarımı için geçerli değildir.
İşletmelerin genişletilmesi, yeniden inşası veya teknik olarak yeniden donatılmasıyla bağlantılı olarak yeniden inşa edilen binaların tasarımında, geometrik parametreler açısından bu standartlardan sapmalara izin verilir.
SNiP 2.09.02-85* - Endüstriyel binalar
Bu standartlar endüstriyel binaların ve tesislerin tasarımı için geçerlidir. Bu standartlar, patlayıcıların ve patlatma araçlarının üretimi ve depolanmasına yönelik bina ve tesislerin, yer altı ve mobil (envanter) binaların tasarımı için geçerli değildir.
SNiP 111-28-75 - İşin üretimi ve kabulüne ilişkin kurallar
Kurulu havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinin çalıştırma testleri, havalandırma ve ilgili güç ekipmanlarının mekanik testlerinden sonra SNiP 111-28-75 “İşin üretimi ve kabulüne ilişkin kurallar” gerekliliklerine uygun olarak gerçekleştirilir. Havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinin testlerinin ve ayarlanmasının amacı, çalışma parametrelerinin tasarım ve standart göstergelere uygunluğunu sağlamaktır.
Teste başlamadan önce havalandırma ve iklimlendirme ünitelerinin 7 saat boyunca sürekli ve düzgün çalışması gerekmektedir.
Başlatma testleri sırasında aşağıdakiler gerçekleştirilmelidir:
- Projede benimsenen kurulu ekipmanın parametrelerinin ve havalandırma cihazlarının elemanlarının uygunluğunun yanı sıra imalat ve kurulum kalitesinin TU ve SNiP gerekliliklerine uygunluğunun kontrol edilmesi.
- Hava kanallarında ve diğer sistem elemanlarındaki sızıntıların tespiti
- Genel havalandırma ve iklimlendirme tesisatlarının hava giriş ve hava dağıtım cihazlarından geçen hacimsel hava debilerinin tasarım verilerine uygunluğunun kontrol edilmesi
- Performans ve basınç açısından havalandırma ekipmanının pasaport verilerine uygunluğunun kontrol edilmesi
- Isıtıcıların düzgün ısınmasının kontrol edilmesi. (Yılın sıcak döneminde soğutucu yoksa ısıtıcıların düzgün ısınması kontrol edilmez)
FİZİKSEL MİKTARLAR TABLOSU
| Temel Sabitler | ||
| Avogadro sabiti (sayı) | Yok | 6.0221367(36)*10 23 mol -1 |
| Evrensel gaz sabiti | R | 8.314510(70) J/(mol*K) |
| Boltzmann sabiti | k=R/NA | 1,380658(12)*10 -23 J/K |
| Mutlak sıfır sıcaklık | 0K | -273.150C |
| Normal koşullar altında sesin havadaki hızı | 331,4 m/sn | |
| Yerçekimi ivmesi | G | 9,80665 m/sn 2 |
| Uzunluk (m) | ||
| mikron | μ(μm) | 1 µm = 10 -6 m = 10 -3 cm |
| öfke | - | 1 - = 0,1 nm = 10 -10 m |
| bahçe | yd | 0,9144 m = 91,44 cm |
| ayak | ft | 0,3048 m = 30,48 cm |
| inç | içinde | 0,0254 m = 2,54 cm |
| Alan, m2) | ||
| kare bahçe | yd 2 | 0.8361 m2 |
| metrekare | ft2 | 0,0929 m2 |
| inç kare | 2'de | 6,4516cm2 |
| Hacim, m3) | ||
| yarda küp | yd 3 | 0,7645 m3 |
| kübik ayak | ft3 | 28.3168 dm3 |
| kübik inç | 3'te | 16,3871 cm3 |
| galon (İngilizce) | kız (İngiltere) | 4,5461 dm3 |
| galon (ABD) | kız (ABD) | 3,7854 dm3 |
| bira bardağı (İngilizce) | pt (İngiltere) | 0,5683 dm3 |
| kuru bira bardağı (ABD) | kuru nokta (ABD) | 0,5506 dm3 |
| sıvı bira bardağı (ABD) | sıvı pt (ABD) | 0,4732 dm3 |
| sıvı onsu (İngilizce) | fl.oz (İngiltere) | 29,5737cm3 |
| sıvı onsu (ABD) | fl.oz (ABD) | 29,5737cm3 |
| kile (ABD) | bu (ABD) | 35.2393 dm3 |
| kuru varil (ABD) | varil (ABD) | 115.628 dm3 |
| Ağırlık (kg) | ||
| 1 pound = 0.45 kg. | 1 pound = 0.45 kg | 0,4536 kilo |
| sümüklüböcek | sümüklüböcek | 14,5939 kilo |
| büyükanne | gr | 64.7989 mg |
| ticaret onsu | ons | 28.3495 gram |
| Yoğunluk (kg/m3) | ||
| pound bölü ayak küp | lb/ft3 | 16,0185 kg/m3 |
| pound bölü inç küp | lb/inç 3 | 27680 kg/m3 |
| ayak küp başına sümüklü böcek | sümüklü böcek/ft 3 | 515,4 kg/m3 |
| Termodinamik sıcaklık (K) | ||
| derece Rankine | °R | 5/9K |
| Sıcaklık (K) | ||
| derece Fahrenheit | °F | 5/9K; t°C = 5/9*(t°F - 32) |
| Kuvvet, ağırlık (N veya kg*m/s 2) | ||
| Newton | N | 1 kg*m/sn 2 |
| poundal | pdl | 0,1383 H |
| lbf | lbf | 4.4482H |
| kilogram-kuvvet | kgf | 9.807 saat |
| Özgül Ağırlık (N/m3) | ||
| lbf bölü inç küp | lbf/ft3 | 157.087 N/m3 |
| Basınç (Pa veya kg/(m*s2) veya N/m2) | ||
| paskal | Pa | 1 N/m2 |
| hektopaskal | not ortalaması | 10 2 Pa |
| kilopaskal | kPa | 10 3 Pa |
| çubuk | çubuk | 10 5 N/m2 |
| atmosfer fizikseldir | ATM | 1,013*10 5 N/m2 |
| milimetre cıva | mm Hg | 1.333*10 2 N/m2 |
| kilogram-kuvvet bölü santimetreküp | kgf/cm3 | 9,807*10 4 N/m2 |
| metrekare başına pound | pdl/ft2 | 1,4882 N/m2 |
| metrekare başına lbf | lbf/ft2 | 47.8803 N/m2 |
| lbf bölü inç kare | lbf/inç 2 | 6894,76 N/m2 |
| su ayağı | ftH2O | 2989,07 N/m2 |
| inç su | inH2O | 249.089 N/m2 |
| inç cıva | Hg cinsinden | 3386,39 N/m2 |
| İş, enerji, ısı (J veya kg*m 2 /s 2 veya N*m) | ||
| joule | J | 1 kg*m 2 /s 2 = 1 N*m |
| kalori | cal | 4.187J |
| kilokalori | Kcal | 4187J |
| Kilovat saat | kwh | 3,6*10 6 J |
| İngiliz termal birimi | Btu | 1055.06 J |
| yarım kiloluk | ft*pdl | 0,0421J |
| ft-lbf | ft*lbf | 1.3558J |
| litre atmosfer | l*atm | 101.328J |
| Güç, W) | ||
| saniyede ayak poundu | ft*pdl/s | 0,0421W |
| ft-lbf bölü saniye | ft*lbf/sn | 1,3558W |
| beygir gücü (İngilizce) | hp | 745,7W |
| Saat başına İngiliz termal birimi | Btu/saat | 0,2931W |
| kilogram-kuvvet metre/saniye | kgf*m/sn | 9.807W |
| Kütle akışı (kg/s) | ||
| saniyede pound-kütle | lbm/sn | 0,4536 kg/sn |
| Isı iletkenlik katsayısı (W/(m*K)) | ||
| Saniye başına İngiliz ısı birimi Fahrenheit | Btu/(s*ft*degF) | 6230,64 W/(m*K) |
| Isı transfer katsayısı (W/(m 2 *K)) | ||
| Saniyedeki İngiliz ısı birimi - metrekare Fahrenheit | Btu/(s*ft 2 *degF) | 20441,7 W/(m2 *K) |
| Termal yayılma katsayısı, kinematik viskozite (m 2 /s) | ||
| stoklamak | St. | 10 -4 m2 /s |
| centistokes | cSt (cSt) | 10 -6 m2/sn = 1mm2/sn |
| metrekare bölü saniye | ft2 /sn | 0,0929 m2 /s |
| Dinamik viskozite (Pa*s) | ||
| denge | P(P) | 0,1 Pa*s |
| centipoise cP | (sp) | 10 6 Pa*s |
| metrekare başına pound saniye | pdt*s/ft2 | 1,488 Pa*s |
| pound-kuvvet saniye bölü metrekare | lbf*sn/ft2 | 47,88 Pa*s |
| Özgül ısı kapasitesi (J/(kg*K)) | ||
| gram santigrat derece başına kalori | cal/(g*°C) | 4,1868*10 3 J/(kg*K) |
| Fahrenheit pound derecesi başına İngiliz ısı birimi | Btu/(lb*degF) | 4187J/(kg*K) |
| Spesifik entropi (J/(kg*K)) | ||
| İngiliz ısı birimi/pound derece Rankine | Btu/(lb*dereceR) | 4187J/(kg*K) |
| Isı akısı yoğunluğu (W/m2) | ||
| metrekare başına kilokalori - saat | Kcal/(m2 *saat) | 1.163 W/m2 |
| Metrekare başına İngiliz ısı birimi - saat | Btu/(ft2 *sa) | 3.157 W/m2 |
| Bina yapılarının nem geçirgenliği | ||
| milimetre su sütununun metre başına kilogram başına saat | kg/(h*m*mm H 2 O) | 28,3255 mg(s*m*Pa) |
| Bina yapılarının hacimsel geçirgenliği | ||
| metreküp/saat bölü metre-milimetre su sütunu | m 3 /(h*m*mm H 2 O) | 28.3255*10 -6 m 2 /(s*Pa) |
| Işığın gücü | ||
| şamdan | CD | SI temel birimi |
| Aydınlatma (lx) | ||
| lüks | TAMAM | 1 cd*sr/m 2 (sr - steradyan) |
| ph | ph (ph) | 10 4 lüks |
| Parlaklık (cd/m2) | ||
| stilb | st (st) | 10 4 cd/m2 |
| sirke | nt (nt) | 1 cd/m2 |
INROST Şirketler Grubu
1 numaralı laboratuvar çalışması
Kütle izobarının tanımı
havanın ısı kapasitesi
Isı kapasitesi, bir birim miktar maddeyi 1 K ısıtmak için eklenmesi gereken ısıdır. Bir maddenin birim miktarı normal fiziksel koşullar altında kilogram, metreküp ve kilomol cinsinden ölçülebilir. Bir kilomol gaz, bir gazın kilogram cinsinden kütlesidir ve sayısal olarak moleküler ağırlığına eşittir. Dolayısıyla üç tür ısı kapasitesi vardır: kütle c, J/(kg⋅K); hacimsel s', J/(m3⋅K) ve molar, J/(kmol⋅K). Bir kilomol gazın kütlesi bir kilogramdan μ kat daha büyük olduğundan, molar ısı kapasitesi için ayrı bir tanım getirilmemiştir. Isı kapasiteleri arasındaki ilişkiler:
burada = 22,4 m3/kmol normal fiziksel koşullar altında ideal bir gazın bir kilomolünün hacmidir; – normal fiziksel koşullar altında gaz yoğunluğu, kg/m3.
Bir gazın gerçek ısı kapasitesi, ısının sıcaklığa göre türevidir:
Gaza verilen ısı termodinamik sürece bağlıdır. İzokorik ve izobarik süreçler için termodinamiğin birinci yasası ile belirlenebilir:
İzobarik bir süreçte 1 kg gaza verilen ısı; – gazın iç enerjisindeki değişiklik; – Gazların dış kuvvetlere karşı çalışması.
Temel olarak formül (4), Mayer denkleminin takip ettiği termodinamiğin 1. yasasını formüle eder:
= 1 K koyarsak, yani gaz sabitinin fiziksel anlamı, izobarik bir süreçte sıcaklığı 1 K değiştiğinde 1 kg gazın yaptığı iştir.
1 kilomol gaz için Mayer denklemi şu şekildedir:
burada = 8314 J/(kmol⋅K) evrensel gaz sabitidir.
Mayer denklemine ek olarak, gazların izobarik ve izokorik kütle ısı kapasiteleri adyabatik k üssü aracılığıyla birbiriyle ilişkilidir (Tablo 1):
Tablo 1.1
İdeal gazlar için adyabatik üslerin değerleri
Gazların atomikliği | |
Tek atomlu gazlar | |
İki atomlu gazlar | |
Üç ve çok atomlu gazlar |
İŞİN AMACI
Termodinamiğin temel yasalarına ilişkin teorik bilginin pekiştirilmesi. Enerji dengesine dayalı olarak havanın ısı kapasitesinin belirlenmesine yönelik yöntemin pratik olarak geliştirilmesi.
Havanın özgül kütle ısı kapasitesinin deneysel olarak belirlenmesi ve elde edilen sonucun referans değerle karşılaştırılması.
1.1. Laboratuvar kurulumunun açıklaması
Kurulum (Şekil 1.1), iç çapı d = olan pirinç bir borudan (1) oluşur.
= 0,022 m, ucunda ısı yalıtımlı 10 elektrikli ısıtıcı bulunmaktadır. 3 ile beslenen borunun içinde bir hava akışı hareket eder. Hava akışı, fan hızı değiştirilerek düzenlenebilir. Boru 1, basınç göstergelerine 6 ve 7 bağlanan bir tam basınç tüpü 4 ve aşırı statik basınç 5 içerir. Ayrıca, boru 1'e, tam basınç tüpüyle aynı anda kesit boyunca hareket edebilen bir termokupl 8 monte edilir. Termokuplun emf'sinin büyüklüğü potansiyometre 9 tarafından belirlenir. Borunun içinden geçen havanın ısıtılması, ampermetre 14 ve voltmetre 13'ün okumalarıyla belirlenen ısıtıcının gücü değiştirilerek bir laboratuvar ototransformatörü 12 kullanılarak düzenlenir. Isıtıcının çıkışındaki havanın sıcaklığı termometre 15 ile belirlenir.
1.2. DENEYSEL PROSEDÜR
Isıtıcının ısı akışı, W:
nerede ben – akım, A; U – voltaj, V; = 0,96; =
= 0,94 – ısı kaybı katsayısı.
Şekil 1.1. Deneysel kurulum şeması:
1 – boru; 2 – kafa karıştırıcı; 3 – fan; 4 - dinamik basıncı ölçmek için tüp;
5 – boru; 6, 7 – diferansiyel basınç göstergeleri; 8 – termokupl; 9 – potansiyometre; 10 – yalıtım;
11 – elektrikli ısıtıcı; 12 – laboratuvar ototransformatörü; 13 – voltmetre;
14 – ampermetre; 15 – termometre
Hava tarafından emilen ısı akısı, W:
burada m – kütle hava akışı, kg/s; – deneysel, havanın kütle izobarik ısı kapasitesi, J/(kg K); – ısıtma bölümünün çıkışındaki ve girişindeki hava sıcaklığı, °C.
Kütle hava akışı, kg/s:
. (1.10)
Burada borudaki ortalama hava hızı m/s; d – borunun iç çapı, m; – kg/m3 formülüyle bulunan sıcaklıktaki hava yoğunluğu:
, (1.11)
burada = 1,293 kg/m3 – normal fiziksel koşullar altında hava yoğunluğu; B – basınç, mm. rt. st; – borudaki aşırı statik hava basıncı, mm. su Sanat.
Hava hızları, m/s cinsinden dört eşit bölümdeki dinamik basınçla belirlenir:
dinamik basınç nerede, mm. su Sanat. (kgf/m2); g = 9,81 m/s2 – serbest düşme ivmesi.
Boru kesitindeki ortalama hava hızı, m/s:
Havanın ortalama izobarik kütle ısı kapasitesi, ısı akışının denklem (1.8) ile değiştirildiği formül (1.9) ile belirlenir. Ortalama hava sıcaklığında havanın ısı kapasitesinin tam değeri, ortalama ısı kapasiteleri tablosundan veya J/(kg⋅K) ampirik formülünden bulunur:
. (1.14)
Deneyin bağıl hatası, %:
. (1.15)
1.3. Deneyin yürütülmesi ve işlenmesi
ölçüm sonuçları
Deney aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir.
1. Laboratuvar standı açılır ve sabit mod oluşturulduktan sonra aşağıdaki okumalar alınır:
Eşit boru kesitlerinin dört noktasındaki dinamik hava basıncı;
Borudaki aşırı statik hava basıncı;
Akım I, A ve gerilim U, V;
Giriş hava sıcaklığı, °C (termokupl 8);
Çıkış sıcaklığı, °C (termometre 15);
Barometrik basınç B, mm. rt. Sanat.
Deney bir sonraki mod için tekrarlanır. Ölçüm sonuçları Tablo 1.2'ye girilmiştir. Hesaplamalar tabloda gerçekleştirilir. 1.3.
Tablo 1.2
Ölçüm tablosu
Miktarın adı | |||
Hava giriş sıcaklığı, °C | |||
Çıkış hava sıcaklığı, °C |
|||
Dinamik hava basıncı, mm. su Sanat. | |||
Aşırı statik hava basıncı, mm. su Sanat. |
|||
Barometrik basınç B, mm. rt. Sanat. |
|||
Gerilim U, V |
Tablo 1.3
Hesaplama tablosu
Miktarların adı |
|
|||
Dinamik basınç, N/m2 | ||||
Ortalama giriş akış sıcaklığı, °C |
Yükleniyor...