Как читать таблицы водяного пара

Удельная, молярная и объёмная теплоёмкости

Основные статьи: Удельная теплоёмкость, Молярная теплоёмкость и Объёмная теплоёмкость

Очевидно, что чем больше масса тела, тем больше требуется теплоты для его нагревания, и теплоёмкость тела пропорциональна количеству вещества, содержащегося в нём. Количество вещества может характеризоваться массой или количеством молей. Поэтому удобно пользоваться понятиями удельной теплоёмкости (теплоёмкости единицы массы тела):

c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}

и молярной теплоёмкости (теплоёмкости одного моля вещества):

Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}

где ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} — количество вещества в теле; m{\displaystyle m} — масса тела; μ{\displaystyle \mu } — молярная масса. Молярная и удельная теплоёмкости связаны соотношением Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.

Объёмная теплоёмкость (теплоёмкость единицы объёма тела):

C′=CV.{\displaystyle C’={C \over V}.}

Пар или горячая вода?

В данной статье речь пойдет о том, как рассчитать и сравнить коэффициент теплопередачи пара и горячей воды посредством различных типов рабочей среды, в т.ч. с учетом пленочного коэффициента и характеристик самого стенового материала.

На общий коэффициент теплопередачи влияет толщина и теплопроводность рабочей среды, передающей тепло. Чем больше коэффициент, тем легче тепло передается от источника к нагреваемому продукту. В теплообменнике связь между общим коэффициентом теплопередачи (U) и количеством теплоты (Q) может быть определена следующим уравнением,

где

Q = количество теплоты, Вт = ДжА = поверхность теплообмена, м2U = общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м2°C)ΔT_LM = средняя логарифмическая разница температур, ° C

Из этого уравнения следует, что значение U прямо пропорционально Q, скорости теплообмена. Допустим, что поверхность теплопередачи и разница температур остаются неизменными, тогда чем больше значение U, тем больше будет скорость теплопередачи. Другими словами, для определенного теплообменника и продукта большой коэффициент теплопередачи сократит время запуска и увеличит эффективность работы и прибыль.

Что такое насыщенный пар

Водяной пар, пребывающий в термодинамическом равновесии с котловой водой, является насыщенным. Это формулировка дает понимание того, что давление насыщенного пара при температуре может иметь только одно значение

В котлоагрегатах парообразование протекает при постоянном давлении и подводе тепла к котловой воде от уходящих газов. Этот процесс базируется на следующих последовательных стадиях: подпитка котла водой, подогрев ее до температуры точки насыщения, и образование сухого насыщенного пара, когда вся жидкость испаряется из него.

В паровых котлах питательная вода, пройдя через экономайзер, попадает в барабан. Из него более холодные потоки под воздействием силы тяжести опускаются по необогреваемым трубам, а поднимаются по подъёмным топочным экранам обогреваемые более горячими дымовыми газами.

Плотность пароводяной смеси в экранных пакетах уменьшается и становится ниже плотности воды в опускных трубах, что создает напор для движения пароводяной смеси по экранам в барабан, где смесь сепарируется на воду и пар.

В закрытой поверхности нагрева при не меняющейся температуре в точке насыщения устанавливается термодинамическое равновесие между котловой водой и водяным паром. Число молекул пара, выделяющихся из поверхности воды за определенное время, будет равняться числу молекул сконденсированного пара, которые перейдут обратно в воду в барабане котла.

Давление насыщенного пара

Давление насыщения в котле зависит от температуры котловой воды в равновесном термодинамическом состоянии. При росте давления, пар сжимается и баланс нарушается. Плотность пара первоначально несколько возрастает, и из паровой среды в котловую воду будет переходить больше молекул конденсата, чем наоборот.

Поскольку количество молекул, переходящих из воды в единицу времени связано исключительно с температурой, то сжатие паровой среды не будет влиять на изменение этого числа.

Процесс будет протекать пока не возникнет термодинамическое равновесие, а следовательно, и концентрация возвращающихся молекул не достигнет первоначального уровня. Таким образом, Тнп напрямую зависит от давления насыщения в котле.

Таблица насыщенного пара

Характеристики сухого НП, приводятся в Таблице водяного пара. В ней указывают Т (С), при точке кипения котловой воды и давление (кПа и мм. рт.ст.) при которой этот процесс протекает.

Дополнительно в таблице могут указываться и другие параметры пара:

• eдельный объем, м3/кг;
• плотность, кг/м3;
• удельная энтальпия, кДж/кг
• удельная теплота парообразования, кДж/кг.

Плотность насыщенного пара

Плотность НП определяют по формуле.

D st = 216,49 * P / (Z st * (t + 273))

Где:

• D st — плотность насыщенного пара в кг / м3;
• P- абсолютное давление пара в барах;
• t — температура в градусах Цельсия;
• Z st — коэффициент сжимаемости насыщенного пара при Р и t.

В этом уравнении символ «Z st» обозначает коэффициент сжимаемости насыщенного пара при абсолютной величине давления насыщенного водяного пара P, бар. Это удобное уравнение действительно для диапазона давления пара от 0,012 до 165 бар, с соответствующим диапазоном температур насыщения от 10 до 360 С.

Влажность насыщенного пара

Когда котлоагрегат нагревает воду, пузырьки, прорывающиеся через слой воды, захватываются паром. Влажный пар определяется как пар, в котором вода присутствует в виде микрокапель паров воды. В этом случае соотношение может составлять от 0 до 1. Если пар имеет 20 % воды по объему — он считается сухим на 80% или имеет долю сухости 0,8.

Таблицы НП содержит значения, такие как температура, энтальпия и удельный объем для сухого НП, но не для влажного. Для того чтобы их определить потребуется воспользоваться формулами, учитывая соотношение двух сред:

Удельный объем (v) мокрого пара

v = X * v g + (1 — X) * v f

Где:

• X = сухость (% / 100);
• v f = удельный объем жидкости;
• v g = удельный объем НП.

Удельная энтальпия пара сухостью Х:

h = h f + X * h fg

Где:

• X = сухость (%);
• h f = удельная энтальпия жидкости;
• h fg = удельная энтальпия НП.

Чем влажнее пар, тем ниже значения удельного объема, теплосодержание, энтальпия и энтропия. Таким образом сухость пара оказывает существенное влияние на все эти значения.

Задачей теплоэнергетиков является организация процессов парообразования в котле с сухостью 100%. Для этого в барабанах котлов устанавливают специальные сепарационные устройства, отделяющие пар от воды.

Определение

Плотность потока водяного пара — мера способности материала (обычно пароизолятора в форме пленки или ткани) пропускать или задерживать пар через заданную площадь поверхности в единицу времени при заданных влажности и температуре. Плотность потока водяного пара также называют скоростью переноса пара и иногда паропроницаемостью. Соответствующие английские термины — moisture vapor transmission rate (MVTR) и water vapor transmission rate (WVTR).

В метрических единицах плотность потока водяного пара обычно выражают в граммах на квадратный метр в сутки (г/м²/сут). В США плотность потока водяного пара выражают в граммах на 100 кв. дюймов в сутки (г/100 дюйм²/сут). Меньшие значения плотности потока водяного пара указывают на бóльшую способность материала сохранять влажные продукты влажными, а сухие — сухими. Отметим, что если при разговоре о паропроницаемости упоминается влага — речь идет только о воде в ее газообразной форме.

Поддержание заданного уровня плотности потока водяного пара важно в различных отраслях промышленности, таких как промышленность строительных материалов, оптоэлектроника, швейная и текстильная промышленность, фармацевтическая и пищевая промышленность. Поддержание заданного уровня плотности потока водяного пара важно для обеспечения заданного срока хранения и целостности различных товаров, например, фармацевтических, пищевых продуктов и строительных материалов

Материалы с заданной плотностью потока водяного пара используются при упаковке продуктов питания и лекарств, которые не могут храниться влажными. Такие упаковочные материалы обеспечивают высокое качество товаров, их безопасность и длительный срок хранения. При упаковке продуктов часто используются различные комбинированные виды упаковки и покрытий. С другой стороны, паропроницаемость одежды должна быть достаточно высокой для удобства тех, кто ее носит.

В промышленности строительных материалов уделяют особое внимание качеству гидроизоляции строительных элементов для обеспечения требуемой влажности в зданиях и их длительного срока эксплуатации. Гидроизоляционные материалы, такие как пленка или листовой ламинат, могут иметь очень низкие значения плотности потока водяного пара

Однако важно понимать, что швы, складки и отверстия, обусловленные конструкцией, могут серьезно нарушить гидроизоляционные свойства конструкций. Одним из главных факторов, ограничивающих срок службы электронных изделий, является ухудшение параметров электронных компонентов вследствие воздействия влаги и кислорода

В частности, в дисплеях, изготовленных с помощью OLED-технологии (англ. Organic light-emitting diode — органический светодиод), необходимы покрытия с очень низкими уровнями паропроницаемости для обеспечения устойчивости их характеристик в течение всего срока службы

Одним из главных факторов, ограничивающих срок службы электронных изделий, является ухудшение параметров электронных компонентов вследствие воздействия влаги и кислорода. В частности, в дисплеях, изготовленных с помощью OLED-технологии (англ. Organic light-emitting diode — органический светодиод), необходимы покрытия с очень низкими уровнями паропроницаемости для обеспечения устойчивости их характеристик в течение всего срока службы.

Теплоемкость — перегретый пар

Теплоемкость перегретого пара с повышением давления значительно возрастает. С повышением температуры теплоемкость перегретого пара сначала падает ( незначительно при малых давлениях и весьма сильно при высоких давлениях), а затем начинает медленно возрастать.
 

Теплоемкость перегретого пара как реального газа зависит не только от температуры, но и от давления. При одной и той же температуре более высокому давлению соответствует более высокая теплоемкость перегретого пара. Зависимость теплоемкости перегретого пара от температуры не однозначна. В начале перегрева теплоемкость уменьшается, достигая некоторого минимума, При дальнейшем повышении температуры теплоемкость увеличивается как у идеального газа.
 

Теплоемкость перегретого пара сильно зависит от его температуры и давления и поэтому при определении величины s по этой формуле теплоемкость следовало бы брать по специальным таблицам или графикам. Однако практически значения s определяют либо по таблицам пара, либо по диаграмме s — i. Это же относится и к способам определения энтальпии.
 

Теплоемкость перегретого пара примерно вдвое превышает теплоемкость воздуха.
 

Теплоемкость перегретого пара зависит не только от температуры, но и от давления, как это имеет место у реальных газов.
 

Теплоемкость перегретого пара срт зависит от давления и температуры. Аналитическая зависимость срт f ( p, t) дается сложными эмпирическими уравнениями, которые неудобны для практических расчетов и поэтому значения срт раньше приводились в таблицах перегретых паров; в настоящее время все расчеты выполняются через энтальпии и значения срт в таблицах не приводятся.
 

Теплоемкость перегретого пара ср в отличие от идеального газа зависит не только от температуры, но и от давления. Кроме того, Ср не является линейной функцией от температуры ( см. фиг.
 

Теплоемкость перегретого пара срт зависит как от температуры, так и от его давления.
 

Диаграмма теплосодержания влажного воздуха.

Ср — теплоемкость перегретого пара, равная приближенно 0 48 ккал / кГ С.
 

Для определения теплоемкости перегретого пара в разное время, в разных странах, различными авторами было проведено много экспериментов. На их основе составлены таблицы и графики теплоемкости пара, которые и используются на практике. Средние значения теплоемкости для данного постоянного давления вычисляют в интервале температур от температуры насыщения до данной. В приложении 2 даны табличные данные средней теплоемкости перегретого водяного пара.
 

Для определения теплоемкости перегретого пара в разное время, в разных странах, различными авторами было проведено много экспериментов. На их основе составлены таблицы и графики теплоемкости пара, которые и используются на практике. Средние значения теплоемкости для данного постоянного давления вычисляются в интервале температур от температуры насыщения до данной.
 

Изобарная и изохорная теплоемкости перегретого пара — положительные и, следовательно, изобары и изохоры в области перегретого пара в первом приближении есть логарифмические линии, поднимающиеся вверх с увеличением энтропии. Так как ср cv, то изохоры идут круче изобар.
 

В отличие от идеального газа теплоемкость перегретого пара при р const зависит не только от температуры, но и от давления. Аналитические зависимости срт f ( p, t) сложны, и пользоваться ими в повседневных расчетах не представляется возможным. В таблицах водяного пара, выпускавшихся в последние годы, значения срт не приводятся. Пользуясь этими значениями и табличными значениями i, можно по формуле ( 3 — 10) вычислить значения срт в случае, если в них возникает надобность.
 

В отличие от идеального газа теплоемкость перегретого пара при р const зависит не только от температуры, но и от давления. Аналитические зависимости crmf ( p t) сложны, и пользоваться ими в повседневных расчетах не представляется возможным. В таблицах водяного пара, выпускавшихся в последние годы, значения с т не приводятся.
 

Таблицы перенасыщенного пара

Информацию о перенасыщенном паре нельзя получить из обычных таблиц насыщенного пара, для этого существуют специальные таблицы перенасыщенного пара. Происходит это потому, что температура перенасыщенного пара в отличии от температуры насыщенного может существенно меняться при одном и том же давлении.

В действительности, количество возможных комбинаций температуры и давления настолько велико, что даже теоретически не представляется возможным собрать их в одной таблице. В результате для перегретого пара используется общая сводная таблица данных о температуре и давлении.

Пример таблицы перенасыщенного пара

В приведенной выше таблице есть данные об удельном объёме (V_g), удельной энтальпии (H_g) и удельном тепле (S_g) при типичных значениях давления и температуры.

Типы пара

Общий коэффициент теплопередачи

Также на TLV.com

• Таблица свойств насыщенного пара по давлению
• Таблица свойств насыщенного пара по температуре
• Влажный пар или сухой пар: о роли паросодержания
• Паровой бюллетень: Архив — Новостная рассылка

Применение теплоемкости

Однако строгое определение рассматриваемого нами физического понятия достаточно редко используется само по себе. Выше мы говорили, что оно весьма часто применяется в повседневной жизни. Те, кто в школе физику не любили, сейчас, наверное, недоумевают. А мы приподнимем завесу тайны и расскажем, что горячая (и даже холодная) вода в кране и в трубах отопления появляется только благодаря расчетам теплоемкости.

Погодные условия, которые определяют, можно ли уже открыть купальный сезон или пока стоит остаться на берегу, тоже учитывают эту величину. Любой прибор, связанный с нагревом или охлаждением (масляный радиатор, холодильник), все затраты на энергию при приготовлении еды (например, в кафе) или уличного мягкого мороженого оказываются под влиянием этих расчетов. Как можно понять, речь идет о такой величине, как теплоемкость воды. Глупо было бы предполагать, что это делают продавцы и обычные потребители, а вот инженеры, проектировщики, производители все учли и вложили соответствующие параметры в бытовую технику. Однако расчеты теплоемкости используются гораздо шире: в гидротурбинах и производстве цементов, в испытаниях сплавов для самолетов или железнодорожных составов, при строительстве, плавке, охлаждении. Даже исследования космоса опираются на формулы, содержащие эту величину.

Таблицы насыщенного водяного пара

Таблицы насыщенного водяного пара — необходимый инструмент для любого инженера, работающего с паром. Обычно их используют для определения зависимости температуры насыщенного пара от парового давления или, наоборот, давления от температуры насыщенного пара. Кроме этих параметров, таблицы обычно включают и другие показатели, такие как удельная энтальпия (h) и удельный объём (v).

Данные таблиц насыщенного водяного пара всегда отображают информацию о конкретной точке насыщения известной как точка кипения. Это точка, в которой вода (жидкость) и пар (газ) могут сосуществовать при одинаковых температуре и давлении. Так как H₂O может быть и в жидком, и в газообразном состоянии, нам будут необходимы две подборки данных: данные о насыщенной воде (жидкости), которые обычно обозначаются подстрочной буквой f, и данные о насыщенном паре (газе), которые обозначают подстрочной буквой g.

Обозначения:

• P = Давление пара/воды
• T = Точка насыщения пара/воды (точка кипения)
• v_f = Удельный объём насыщенной воды (жидкости)
• v_g = Удельный объём насыщенного пара (газа)
• h_f = Удельная энтальпия насыщенной воды (энергия, необходимая для подогрева воды от 0 °C до точки кипения)
• h_fg = Скрытое тепло испарения (энергия, необходимая для трансформации насыщенной воды в насыщенный пар)
• h_g = Удельная энтальпия насыщенного пара (энергия, необходимая для получения пара из воды с температурой 0 °C)

При нагреве обычно используется скрытое тепло испарения (H_fg). Как видно из таблицы, это скрытое тепло испарения будет выше при более низком давлении. По мере увеличения парового давления скрытое тепло постепенно снижается и достигает 0 при суперкритическом давлении, например, 22.06 МПа.

Полезно знать

Теплоемкость — насыщенный пар

Теплоемкость насыщенного пара в окрестностях критической точки может быть найдена аналогичным образом.
 

СРп — теплоемкость насыщенного пара; Ср — теплоемкост.
 

Если известны теплоемкости насыщенного пара и находящейся с ним в равновесии жидкости, то можно получить общие выражения для энтропии, внутренней энергии и энтальпии.
 

Отрицательный знак теплоемкости насыщенного пара cs означает, что при нагревании пара теплота будет не поглощаться, а выделяться.
 

Отрицательный знак теплоемкости насыщенного пара означает, что при нагреве пара теплота будет не поглощаться, а выделяться.
 

В критической точке сумма теплоемкостей насыщенного пара и находящейся с ним в равновесии жидкости равна, как это было показано в § 3.8, 2cv / и обращается в бесконечность.
 

С уменьшением температуры от ttK теплоемкость насыщенного пара с, оставаясь отрицательной, уменьшается по абсолютной величине. При некоторой температуре с может достичь значения, равного нулю, а затем стать положительной. У воды и ряда других жидкостей с вплоть до крайнего состояния равновесия жидкой и паровой фаз ( определяемого температурой тройной точки tip) имеет отрицательное значение.
 

Таким образом, у всех веществ теплоемкость насыщенного пара в критической точке отрицательна и бесконечно велика.
 

С уменьшением температуры от Т ТК теплоемкость насыщенного пара с, оставаясь отрицательной, уменьшается по абсолютной величине. При некоторой температуре с может достичь значения, равного нулю, а затем стать положительной. Такой ход теплоемкости с обнаруживается, например, у дифенилоксида ( рис. 6 — 33, 6 — 34) и некоторых углеводородов. У воды и ряда других жидкостей с вплоть до крайнего состояния равновесия жидкой и паровой фаз ( определяемого температурой тройной точки 7 Тр) имеет отрицательное значение.
 

Таким образом, у всех веществ теплоемкость насыщенного пара в критической точке отрицательна и бесконечно велика.
 

Таким образом, у всех веществ теплоемкость насыщенного пара в критической точке отрицательна и бесконечно велика.
 

Кривая фа — При температуре Т энтропия насыщенного пара.

С уменьшением температуры от Т Тк теплоемкость насыщенного пара с, оставаясь отрицательной, уменьшается по абсолютной величине. При некоторой температуре с может достичь значения, равного нулю, а затем стать положительной. Такое изменение теплоемкости с обнаруживается, например, у дифенилоксида ( рис. 8.33) и некоторых углеводородов. У воды и ряда других жидкостей с вплоть до крайнего состояния равновесия жидкой и паровой фаз ( определяемого температурой Ттр тройной точки) имеет отрицательное значение.
 

С уменьшением температуры от Т Тк теплоемкость насыщенного пара с, оставаясь отрицательной, уменьшается по абсолютной величине. При некоторой температуре с может достичь значения, равного нулю, а затем стать положительной. Такое изменение теплоемкости с обнаруживается, например, у дифенилоксида ( рис. 6.14) и некоторых углеводородов.
 

Обширные теоретические и экспериментальные исследования, посвященные теплоемкости насыщенных паров, были проведены в работах Н. А. Колосовского и его сотрудников.
 

Два формата: на основе давления и температуры

Так как давление и температура насыщенного пара напрямую связаны друг с другом, таблицы пара обычно доступны в двух форматах: на основе давления и температуры. В обоих содержится одинаковая информация, но классифицирована она по-разному.

Таблица насыщенного водяного пара, основанная на давлении

Давл. (изб.)	Темп.	Удельный объём	Удельная энтальпия
кПа изб.	°C	м3/кг	кДж/кг
P	T	Vf	Vg	Hf	Hfg	Hg
99.97	0.0010434	1.673	419.0	2257	2676
20	105.10	0.0010475	1.414	440.6	2243	2684
50	111.61	0.0010529	1.150	468.2	2225	2694
100	120.42	0.0010607	0.8803	505.6	2201	2707

Таблица насыщенного водяного пара, основанная на температуре

Темп.	Давл. (изб.)	Удельный объём	Удельная энтальпия
°C	кПа изб.	м3/кг	кДж/кг
T	P	Vf	Vg	Hf	Hfg	Hg
100	0.093	0.0010435	1.672	419.1	2256	2676
110	42.051	0.0010516	1.209	461.4	2230	2691
120	97.340	0.0010603	0.8913	503.8	2202	2706
130	168.93	0.0010697	0.6681	546.4	2174	2720
140	260.18	0.0010798	0.5085	589.2	2144	2733
150	374.78	0.0010905	0.39250	632.3	2114	2746

Удельная теплоёмкость

удельная теплоёмкость, удельная теплоёмкость 8 классУде́льная теплоёмкость — отношение теплоёмкости к массе, теплоёмкость единичной массы вещества (разная для различных веществ); физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать единичной массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу.

В Международной системе единиц (СИ) удельная теплоёмкость измеряется в джоулях на килограмм на кельвин, Дж/(кг·К). Иногда используются и внесистемные единицы: калория/(кг·К) и т.д.

Удельная теплоёмкость обычно обозначается буквами c или С, часто с индексами.

На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C.

Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.

); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении (CP) и при постоянном объёме (CV), вообще говоря, различны.

Формула расчёта удельной теплоёмкости: где c — удельная теплоёмкость, Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), m — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, ΔT — разность конечной и начальной температур вещества. Удельная теплоёмкость может зависеть (и в принципе, строго говоря, всегда — более или менее сильно — зависит) от температуры, поэтому более корректной является следующая формула с малыми (формально бесконечно малыми) и :

• 1 Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ
• 2 См. также
• 3 Примечания
• 4 Литература
• 5 Ссылки

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ

воздух (сухой)	газ	1,005
воздух (100 % влажность)	газ	1,0301
алюминий	твёрдое тело	0,903
бериллий	твёрдое тело	1,8245
латунь	твёрдое тело	0,377
олово	твёрдое тело	0,218
медь	твёрдое тело	0,385
молибден	твёрдое тело	0,250
сталь	твёрдое тело	0,462
алмаз	твёрдое тело	0,502
этанол	жидкость	2,460
золото	твёрдое тело	0,129
графит	твёрдое тело	0,720
гелий	газ	5,190
водород	газ	14,300
железо	твёрдое тело	0,444
свинец	твёрдое тело	0,130
чугун	твёрдое тело	0,540
вольфрам	твёрдое тело	0,134
литий	твёрдое тело	3,582
ртуть	жидкость	0,139
азот	газ	1,042
нефтяные масла	жидкость	1,67 — 2,01
кислород	газ	0,920
кварцевое стекло	твёрдое тело	0,703
вода 373 К (100 °C)	газ	2,020
вода	жидкость	4,187
лёд	твёрдое тело	2,060
сусло пивное	жидкость	3,927

асфальт	0,92
полнотелый кирпич	0,84
силикатный кирпич	1,00
бетон	0,88
кронглас (стекло)	0,67
флинт (стекло)	0,503
оконное стекло	0,84
гранит	0,790
талькохлорит	0,98
гипс	1,09
мрамор, слюда	0,880
песок	0,835
сталь	0,47
почва	0,80
древесина	1,7

См. также

• Теплоёмкость
• Объёмная теплоёмкость
• Молярная теплоёмкость
• Скрытая теплота
• Теплоёмкость идеального газа
• Удельная теплота парообразования и конденсации
• Удельная теплота плавления

Примечания

1. ↑ Для неоднородного (по химическому составу) образца удельная теплоемкость является дифференциальной характеристикой , меняющейся от точки к точке.

   Зависит она в принципе и от температуры (хотя во многих случаях изменяется достаточно слабо при достаточно больших изменениях температуры), при этом строго говоря определяется — вслед за теплоёмкостью — как дифференциальная величина и по температурной оси, т.е.

   строго говоря следует рассматривать изменение температуры в определении удельной теплоёмкости не на один градус (тем более не на какую-то более крупную единицу температуры), а на малое с соответствующим количеством переданной теплоты . (См. далее основной текст).

2. ↑ Кельвины (К) здесь можно заменять на градусы Цельсия (°C), поскольку эти температурные шкалы (абсолютная и шкала Цельсия) отличаются друг от друга лишь начальной точкой, но не величиной единицы измерения.

Ссылки

• Таблицы физических величин. Справочник, под ред. И. К. Кикоина, М., 1976.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.
• E. М. Лифшиц Теплоёмкость // под. ред. А. М. Прохорова Физическая энциклопедия. — М.: «Советская энциклопедия», 1998. — Т. 2.

Теория теплоёмкости

Сравнение моделей Дебая и Эйнштейна для теплоёмкости твёрдого тела

Существует несколько теорий теплоёмкости твердого тела:

• Закон Дюлонга — Пти и закон Джоуля — Коппа. Оба закона выведены из классических представлений и с определенной точностью справедливы лишь для нормальных температур (примерно от 15 °C до 100 °C).
• Квантовая теория теплоёмкостей Эйнштейна. Первое применение квантовых законов к описанию теплоёмкости.
• Квантовая теория теплоёмкостей Дебая. Содержит наиболее полное описание и хорошо согласуется с экспериментом.

Существующие теории теплоёмкости не охватывают всех особенностей поведения теплоёмкости различных твёрдых тел. В первую очередь это относится к аномальным пикам на кривых теплоёмкости, а также росту в высокотемпературной области удельной теплоёмкости над уровнем 3R нормальной (колебательной) составляющей. Возникновение некоторых из перечисленных аномалий детально исследовано и имеет своё физическое объяснение. Это в первую очередь относится к лямбда-пикам, связанным с ферромагнитными и ориентационными переходами, а также с переходами от упорядоченных к неупорядоченным структурам. Аномальные отклонения над уровнем 3R кривой теплоёмкости графита и алмаза в высокотемпературной области (Т > 3000 K) обусловлены процессами термодеструкции с переходом в плавление. Аномальные пики на кривых теплоёмкости германия и гафния объясняются процессами в кристаллической решетке, контролируемыми больцмановским фактором exp(-E/RT).

Как образуется пар

Согласно молекулярно-кинетической теории температура вещества определяется усредненной кинетической энергией частиц. Распределение частиц по скоростям, а значит и по энергиям, задается распределением Максвелла. Из графика этого распределения видно, что некоторая доля частиц имеет скорости существенно большие средней.

Рис. 1. Кривая распределения Максвелла для скоростей молекул идеального газа

Быстрые, энергичные молекулы отрываются от поверхности вещества. Переход отдельных молекул из жидкой фазы в газообразную называется испарением. Несмотря на то, что пар находится в газообразном состоянии, его поведение полностью не описывается законами для идеального газа.

Испарение твердых веществ происходит по тем же причинам, но гораздо медленнее и незаметнее. Фиксация этих процессов, например, для обнаружения взрывоопасных веществ, требует использования специальных приборов.

Значения удельной теплоёмкости некоторых веществ

Приведены значения удельной теплоёмкости при постоянном давлении (C_p).

Таблица I: Стандартные значения удельной теплоёмкости

Вещество	Агрегатное состояние	Удельная теплоёмкость, кДж/(кг·K)
Водород	газ	14,304
Аммиак	газ	4,359—5,475
Гелий	газ	5,193
Вода (300 К, 27 °C)	жидкость	4,1806
Сусло пивное	жидкость	3,927
Литий	твёрдое тело	3,582
Этанол	жидкость	2,438
Лёд (273 К, 0 °C)	твёрдое тело	2,11
Водяной пар (373 К, 100 °C)	газ	2,0784
Нефтяные масла	жидкость	1,670—2,010
Бериллий	твёрдое тело	1,825
Азот	газ	1,040
Воздух (100 % влажность)	газ	1,030
Воздух (сухой, 300 К, 27 °C)	газ	1,007
Кислород (O2)	газ	0,918
Алюминий	твёрдое тело	0,897
Графит	твёрдое тело	0,709
Стекло кварцевое	твёрдое тело	0,703
Чугун	твёрдое тело	0,540
Алмаз	твёрдое тело	0,502
Сталь	твёрдое тело	0,462
Железо	твёрдое тело	0,449
Медь	твёрдое тело	0,385
Латунь	твёрдое тело	0,370
Молибден	твёрдое тело	0,251
Олово (белое)	твёрдое тело	0,227
Ртуть	жидкость	0,140
Вольфрам	твёрдое тело	0,132
Свинец	твёрдое тело	0,130
Золото	твёрдое тело	0,129
Значения приведены для стандартных условий (T = +25 °C, P = 100 кПа), если это не оговорено особо.

Таблица II: Значения удельной теплоёмкости для некоторых строительных материалов

Вещество	Удельная теплоёмкостькДж/(кг·K)
Древесина	1,700
Гипс	1,090
Асфальт	0,920
Талькохлорит	0,980
Бетон	0,880
Мрамор, слюда	0,880
Стекло оконное	0,840
Кирпич керамический красный	0,840 — 0,880
Кирпич силикатный	0,750 — 0,840
Песок	0,835
Почва	0,800
Гранит	0,790
Стекло кронглас	0,670
Стекло флинт	0,503
Сталь	0,470