ความจุความร้อนของน้ำคืออะไร คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของไอน้ำ: ความหนาแน่น ความจุความร้อน การนำความร้อน

วันนี้เราจะมาพูดถึงความจุความร้อน (รวมถึงน้ำ) ว่าเป็นประเภทใดและใช้คำศัพท์ทางกายภาพนี้ที่ใด นอกจากนี้เรายังจะแสดงให้เห็นว่าค่านี้มีประโยชน์ต่อน้ำและไอน้ำอย่างไร เหตุใดคุณจึงจำเป็นต้องรู้ และผลกระทบต่อชีวิตประจำวันของเราเป็นอย่างไร

แนวคิดเรื่องความจุความร้อน

นี้ ปริมาณทางกายภาพมักใช้ในโลกภายนอกและวิทยาศาสตร์อย่างแรกเลยจำเป็นต้องพูดถึงมัน คำจำกัดความแรกสุดจะต้องให้ผู้อ่านมีความพร้อม อย่างน้อยก็ในความแตกต่าง ดังนั้น ความจุความร้อนของร่างกายจึงถูกกำหนดไว้ในฟิสิกส์โดยเป็นอัตราส่วนของการเพิ่มความร้อนในปริมาณที่น้อยมากต่ออุณหภูมิที่มีจำนวนน้อยที่สุดที่สอดคล้องกัน

ปริมาณความร้อน

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งเกือบทุกคนเข้าใจว่าอุณหภูมิคืออะไร จำไว้ว่า "ปริมาณความร้อน" ไม่ใช่แค่วลี แต่เป็นคำที่แสดงถึงพลังงานที่ร่างกายสูญเสียหรือได้รับโดยแลกเปลี่ยนกับสิ่งแวดล้อม ค่านี้วัดเป็นแคลอรี หน่วยนี้คุ้นเคยกับผู้หญิงทุกคนที่ทานอาหาร คุณผู้หญิงทั้งหลาย ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าคุณกำลังเผาอะไรบนลู่วิ่ง และอาหารแต่ละชิ้นที่กินเข้าไป (หรือที่เหลือบนจาน) มีค่าเท่ากับอะไร ดังนั้นร่างกายใด ๆ ที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงจะทำให้ปริมาณความร้อนเพิ่มขึ้นหรือลดลง อัตราส่วนของปริมาณเหล่านี้คือความจุความร้อน

การประยุกต์ใช้ความจุความร้อน

อย่างไรก็ตาม คำจำกัดความที่เข้มงวดของ แนวคิดทางกายภาพไม่ค่อยได้ใช้เอง เราได้กล่าวไว้ข้างต้นว่ามักใช้ใน ชีวิตประจำวัน. บรรดาผู้ที่ไม่ชอบฟิสิกส์ที่โรงเรียนอาจจะงุนงงในขณะนี้ และเราจะเปิดเผยความลับและบอกคุณว่าน้ำร้อน (และแม้กระทั่งเย็น) ในก๊อกน้ำและท่อทำความร้อนจะปรากฏขึ้นด้วยการคำนวณความจุความร้อนเท่านั้น

สภาพอากาศซึ่งกำหนดว่าจะสามารถเปิดฤดูกาลว่ายน้ำได้แล้วหรือควรอยู่บนชายฝั่งในตอนนี้ก็คำนึงถึงค่านี้ด้วย อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนหรือความเย็น (ตัวทำความเย็นน้ำมัน ตู้เย็น) ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานทั้งหมดสำหรับการเตรียมอาหาร (เช่น ในร้านกาแฟ) หรือไอศกรีมซอฟต์ครีมริมถนนจะได้รับผลกระทบจากการคำนวณเหล่านี้ อย่างที่คุณเข้าใจ เรากำลังพูดถึงปริมาณเช่นความจุความร้อนของน้ำ มันคงเป็นเรื่องโง่ถ้าจะถือว่าผู้ขายและผู้บริโภคทั่วไปทำเช่นนี้ แต่วิศวกร นักออกแบบ ผู้ผลิตได้นำทุกอย่างมาพิจารณาและใส่พารามิเตอร์ที่เหมาะสมลงใน เครื่องใช้ในครัวเรือน. อย่างไรก็ตาม การคำนวณความจุความร้อนถูกใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้น: ในกังหันไฮดรอลิกและการผลิตซีเมนต์ ในการทดสอบโลหะผสมสำหรับเครื่องบินหรือรถไฟ ในการก่อสร้าง การหลอม และการหล่อเย็น แม้แต่การสำรวจอวกาศก็ขึ้นอยู่กับสูตรที่มีค่านี้

ประเภทของความจุความร้อน

สรุปว่า การใช้งานจริงใช้ความจุความร้อนสัมพัทธ์หรือจำเพาะ มันถูกกำหนดให้เป็นปริมาณความร้อน (ไม่มีขีดจำกัด คุณคิดอย่างนั้น) เพื่อเพิ่มจำนวนหน่วยของสสารหนึ่งองศา องศาของมาตราส่วนเคลวินและเซลเซียสตรงกัน แต่ในทางฟิสิกส์ เป็นเรื่องปกติที่จะเรียกค่านี้ในหน่วยแรก ขึ้นอยู่กับว่าหน่วยของปริมาณของสารถูกแสดงออกมาอย่างไร มีความจุความร้อนจำเพาะของมวล ปริมาตร และโมลาร์ จำได้ว่าหนึ่งโมลเป็นปริมาณของสารที่มีโมเลกุลประมาณหกคูณสิบถึงยี่สิบสามของโมเลกุล ความจุความร้อนที่สอดคล้องกันถูกใช้ขึ้นอยู่กับงานการกำหนดในฟิสิกส์นั้นแตกต่างกัน ความจุความร้อนมวลแสดงเป็น C และแสดงเป็น J / kg * K, ปริมาตร - C` (J / m 3 * K), กราม - C μ (J / mol * K)

แก๊สในอุดมคติ

หากปัญหาของก๊าซในอุดมคติกำลังได้รับการแก้ไข การแสดงออกของก๊าซนั้นก็จะแตกต่างออกไป จำได้ว่าในสารนี้ไม่มีอยู่จริงอะตอม (หรือโมเลกุล) ไม่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน คุณภาพนี้เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของก๊าซในอุดมคติได้อย่างมาก ดังนั้นวิธีการคำนวณแบบดั้งเดิมจะไม่ให้ผลลัพธ์ที่ต้องการ จำเป็นต้องใช้ก๊าซในอุดมคติเป็นตัวอย่างในการอธิบายอิเล็กตรอนในโลหะ เป็นต้น ความจุความร้อนถูกกำหนดให้เป็นจำนวนองศาอิสระของอนุภาคที่ประกอบด้วย

สถานะของการรวมตัว

ดูเหมือนว่าสำหรับสารทุกอย่าง ลักษณะทางกายภาพเหมือนกันในทุกสภาวะ แต่มันไม่ใช่ เมื่อเปลี่ยนเป็นสถานะการรวมตัวอื่น (ระหว่างการหลอมเหลวและการแช่แข็งของน้ำแข็ง ระหว่างการระเหยหรือการแข็งตัวของอะลูมิเนียมหลอมเหลว) ค่านี้จะเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน ดังนั้นความจุความร้อนของน้ำและไอน้ำจึงแตกต่างกัน อย่างที่เราจะเห็นด้านล่างอย่างมีนัยสำาคัญ ความแตกต่างนี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อการใช้ส่วนประกอบที่เป็นของเหลวและก๊าซของสารนี้

ความจุความร้อนและความร้อน

ตามที่ผู้อ่านได้สังเกตแล้วส่วนใหญ่มักจะอยู่ใน โลกแห่งความจริงความจุความร้อนของน้ำปรากฏขึ้น มันคือแหล่งกำเนิดของชีวิต หากปราศจากมัน การดำรงอยู่ของเราก็เป็นไปไม่ได้ เธอต้องการคน ดังนั้นตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงปัจจุบัน ภารกิจในการส่งน้ำถึงบ้าน อุตสาหกรรม หรือทุ่งนาจึงเป็นสิ่งที่ท้าทายมาโดยตลอด ดีสำหรับประเทศที่มี ตลอดทั้งปีอุณหภูมิบวก ชาวโรมันโบราณสร้างท่อระบายน้ำเพื่อจัดหาทรัพยากรอันมีค่านี้ให้กับเมืองของตน แต่ที่ใดมีฤดูหนาว วิธีนี้ใช้ไม่ได้ผล อย่างที่คุณรู้ น้ำแข็งมีปริมาตรจำเพาะมากกว่าน้ำ ซึ่งหมายความว่าการแช่แข็งในท่อจะทำลายมันเนื่องจากการขยายตัว ดังนั้นก่อนที่วิศวกร ระบบความร้อนกลางและส่งของร้อนและ น้ำเย็นที่บ้านความท้าทายคือวิธีหลีกเลี่ยง

ความจุความร้อนของน้ำโดยคำนึงถึงความยาวของท่อจะให้อุณหภูมิที่ต้องการซึ่งหม้อไอน้ำจะต้องได้รับความร้อน อย่างไรก็ตาม ฤดูหนาวของเราหนาวมาก และที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส การเดือดก็เกิดขึ้นแล้ว ในสถานการณ์เช่นนี้ ความจุความร้อนจำเพาะของไอน้ำจะช่วยได้ ตามที่ระบุไว้ข้างต้น สถานะของการรวมจะเปลี่ยนค่านี้ ในหม้อไอน้ำที่นำความร้อนมาสู่บ้านเรานั้นมีไอน้ำร้อนจัด เนื่องจากมีอุณหภูมิสูงจึงสร้างแรงดันได้อย่างไม่น่าเชื่อ ดังนั้นหม้อไอน้ำและท่อที่นำไปสู่หม้อไอน้ำจึงต้องแข็งแรงมาก ในกรณีนี้ แม้แต่รูเล็กๆ รอยรั่วเล็กๆ น้อยๆ ก็สามารถทำให้เกิดการระเบิดได้ ความจุความร้อนของน้ำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและไม่เชิงเส้น นั่นคือหากต้องการให้ความร้อนจากยี่สิบถึงสามสิบองศาจะต้องใช้พลังงานในปริมาณที่ต่างจากหนึ่งร้อยห้าสิบถึงหนึ่งร้อยหกสิบ

การกระทำใดๆ ที่ส่งผลต่อความร้อนของน้ำ ควรนำมาพิจารณาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ในปริมาณมาก ความจุความร้อนของไอน้ำก็เหมือนกับคุณสมบัติหลายประการ ขึ้นอยู่กับความดัน ที่อุณหภูมิเท่ากับ สถานะของเหลว, ก๊าซมีความจุความร้อนต่ำกว่าเกือบสี่เท่า

ข้างต้น เราได้ยกตัวอย่างมากมายว่าทำไมจึงจำเป็นต้องให้ความร้อนกับน้ำ และความจำเป็นต้องคำนึงถึงมูลค่าความจุความร้อนนั้นเป็นอย่างไร อย่างไรก็ตาม เรายังไม่ได้บอกว่าในบรรดาทรัพยากรที่มีอยู่ทั้งหมดของโลก ของเหลวนี้มีเพียงพอ อัตราสูงต้นทุนพลังงานความร้อน คุณสมบัตินี้มักใช้สำหรับระบายความร้อน

เนื่องจากความจุความร้อนของน้ำสูง พลังงานส่วนเกินจะมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว ใช้ในอุตสาหกรรม อุปกรณ์ไฮเทค (เช่น ในเลเซอร์) ใช่ และที่บ้านเราก็คงจะรู้ดีว่าที่สุด วิธีที่มีประสิทธิภาพไข่ลวกเย็นหรือกระทะร้อน - ล้างออกด้วยน้ำประปาเย็น

และหลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับความจุความร้อนสูงของน้ำ เขตร้อนตามชื่อมีอุณหภูมิสูงอย่างไม่น่าเชื่อ โดยการให้ความร้อนในตัวมันเอง น้ำจะทำให้ระบบเย็นลง ป้องกันไม่ให้ปฏิกิริยาออกจากการควบคุม ดังนั้นเราจึงได้รับกระแสไฟฟ้าที่จำเป็น (ไอน้ำร้อนหมุนกังหัน) และไม่มีภัยพิบัติ

ความร้อนจำเพาะน้ำช่วยให้คุณสะสมและเก็บความร้อนได้เป็นจำนวนมาก

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำคือปริมาณความร้อนที่น้ำสามารถเก็บได้ต่อหน่วยน้ำหนัก
โดยปราศจากความรู้เรื่องความจุความร้อนของน้ำและ วัสดุก่อสร้างสร้างไม่ได้ บ้านที่อบอุ่น.
ความจุความร้อนของน้ำและ โครงสร้างอาคารเรนเดอร์ สำคัญที่ความร้อนจากแสงอาทิตย์และการสะสมของความร้อนจากแสงอาทิตย์ ในเครื่องสะสมดินและน้ำ
ความจุความร้อนจำเพาะต่างๆ ของแข็งจะต้องนำมาพิจารณาเมื่อสร้างบ้านที่อบอุ่น
ค่ามาตรฐานความร้อนจำเพาะที่ใช้ในการก่อสร้างบ้าน
วิธีการกำหนดความจุความร้อนของน้ำ โดยไม่ทราบความจุความร้อนของน้ำ จึงไม่สามารถคำนวณระบบได้ เครื่องทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ที่บ้าน ความจุความร้อนของน้ำมีบทบาทสำคัญในการแก้ปัญหาการจัดเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์
โดยไม่ทราบความจุความร้อนของน้ำ จึงไม่สามารถคำนวณระบบทำความร้อนที่บ้านได้ เนื่องจากมีขนาดใหญ่ ความจุความร้อนของน้ำ ทำให้เราสามารถนำไปใช้ในระบบทำความร้อนและความเย็นได้

ระบบทำความร้อนของบ้าน, อพาร์ทเมนต์สามารถเป็นไฟฟ้า, แก๊ส, เชื้อเพลิงแข็ง, ระบบปิดการให้ความร้อนด้วยน้ำและไอน้ำ ไอน้ำมีความร้อนจำเพาะสูงกว่าน้ำ

ระบบทำความร้อนส่วนใหญ่ของบ้านส่วนตัว อาคารพักอาศัย ไอน้ำหรือ เครื่องทำน้ำอุ่นโดยที่ความจุความร้อนของน้ำทำให้คุณสามารถลดต้นทุนของน้ำหล่อเย็นได้

น้ำร้อนและไอน้ำเป็นตัวพาความร้อนเพื่อให้ความร้อน การกลายเป็นไอเกิดขึ้นอย่างมากหลังจากการเริ่มเดือด ยิ่งแรงดันไอน้ำสูงขึ้น อุณหภูมิและความจุความร้อนก็จะสูงขึ้น

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำที่ 4 °С, 4200 กิโลจูล/กก. °ซ.
แก๊สน้ำอบไอน้ำร้อนของบ้านส่วนตัว, พื้นน้ำ, ความร้อนจะถูกปล่อยออกในระหว่างการทำความเย็นเท่าใดถ้าน้ำหล่อเย็นเป็นน้ำร้อน
ในการทำเช่นนี้ เราจำเป็นต้องทราบค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การกระจายความร้อนของน้ำระหว่างการทำงาน ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนในระบบทำความร้อน
การทำน้ำร้อนในบ้านส่วนตัว ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำเป็นสิ่งสำคัญในการคำนวณระบบ น้ำ และ อบไอน้ำ.
ในฐานะที่เป็นตัวนำความร้อน น้ำในอุดมคติ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนสูง - การนำความร้อน ปริมาตรของน้ำไม่ได้ถูกจำกัดเนื่องจากราคาถูก

วิธีคำนวณและวัดความจุความร้อนของน้ำ วิธีสร้างบ้าน ให้ความร้อนโดยไม่รู้ว่าความจุความร้อนคืออะไร?
เมื่อสร้างบ้านการคำนวณระบบทำความร้อนเงื่อนไขหลักสำหรับความสะดวกสบายของที่อยู่อาศัยคือความร้อนจำเพาะของน้ำและอากาศ
ที่ ความหนาแน่นต่างกันน้ำ kg m3 ความจุความร้อนเปลี่ยนแปลงและปริมาณความร้อนของพลังงานที่อาจเกิดขึ้น
ความร้อนในน้ำจะถูกถ่ายเทโดยการแพร่กระจาย อุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้น ปริมาณความร้อนเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของน้ำลดลง น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะมาก สารหล่อเย็นที่พบมากที่สุดในระบบทำความร้อน
การนำความร้อนที่ดีเยี่ยม พลังงานความร้อนถูกถ่ายโอนเนื่องจากแรงเสียดทานภายในและการชนกันของโมเลกุล
ความจุความร้อนของอากาศมีลำดับความสำคัญต่ำกว่าน้ำ แต่ระบบทำความร้อนด้วยอากาศไม่ได้สูญเสียความสำคัญไป
พลังงานภายในของไอน้ำเนื่องจากความจุความร้อนขนาดใหญ่ พบการใช้งานที่กว้างขวางใน เศรษฐกิจของประเทศ, รับไฟฟ้า.
ความจุความร้อนจำเพาะของของแข็งต่างๆ ที่อุณหภูมิ 20"C

ชื่อ	Cpzh กิโลจูล/กิโลกรัม °C	ชื่อ	Cpzh กิโลจูล/กก.°C
แผ่นซีเมนต์ใยหิน	0,96	หินอ่อน	0,80
หินบะซอลต์	0,84	ดินหินทราย - ปูน	0,96
คอนกรีต	1,00	เซรามิกหินทราย	0,75-0,84
เส้นใยแร่	0,84	หินทรายสีแดง	0,71
ยิปซั่ม	1,09	กระจก	0,75-0,82
ดินเหนียว	0,88	พีท	1,67...2,09
แผ่นหินแกรนิต	0,75	ปูนซีเมนต์	0,80
ดินทราย	1.1...3.2	เหล็กหล่อ	0,55
ไม้โอ๊ค	2,40	กระดานชนวน	0,75
ไม้สน	2,70	ซากปรักหักพัง	0,75...1,00
แผ่นใยไม้อัด	2,30	ดินเปียก

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำที่ อุณหภูมิต่างๆ.

โดยที่ cf = 4.1877 kJ / (kg⋅K) คือความจุความร้อนไอโซบาริกของน้ำ
น้ำ 1 ลิตร อุ่น 1 องศา" = 1 กิโลแคลอรี
1 kW / h = 865 kcal พลังงานนี้เพียงพอที่จะให้ความร้อนกับน้ำ 865 ลิตร 1 องศาหรือ 8.65 ลิตรถึง 100 ° C \
ค่าที่ปัดเศษ 1 kWh = 3600 kJ ~ 860 kcal = 860000 cal
1 kcal ~ 4187 J = 4.187 kJ ~ 0.001163 kWh
ให้น้ำร้อน 1°C 5000 ลิตร *1 Kcal/865 Kcal = 0.578 kWh * ถ้าที่ 60 °C = 290 kWh
ปริมาณความร้อนวัดเป็นแคลอรี่
หนึ่งแคลอรีคือปริมาณความร้อนที่ใช้เพื่อทำให้น้ำหนึ่งกรัมร้อนขึ้น 1 องศาเซลเซียส ที่ความดันบรรยากาศ (101325 Pa) ทุกที่ที่พวกเขาเขียนเป็นเคลวินและคุณสามารถพูดได้เหมือนกัน
แต่ฉันจะบอกว่าการเปลี่ยนแปลงหนึ่งองศาเซลเซียสจะส่งผลให้เกิดความแตกต่างหนึ่งองศาเคลวิน
ความแตกต่างระหว่างเคลวินและเซลเซียสนั้นแตกต่างกันเพียง 273.15 หน่วยเท่านั้น นั่นคือ °C = เคลวิน-273.15
1 แคลอรี = 4.1868 เจ.
1 จูล = 0.2388 แคลอรี
วิธีการแปลงหน่วยวัด
1 แคลอรี = 4.1868 เจ.
1 จูล = 0.2388 แคลอรี
ฉันจะแปลงค่านี้เป็นวัตต์-ชั่วโมงได้อย่างไร
1 แคลอรี่ = 0.001163 วัตต์-ชั่วโมง
1 kcal = 1.163 วัตต์ต่อชั่วโมง

ตามคำนิยาม แคลอรี่คือปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส Gcal ใช้ในการวัดพลังงานความร้อนในวิศวกรรมพลังงานความร้อนและสาธารณูปโภค มีแคลอรี่นับพันล้าน ใน 1 เมตรมี 100 เซนติเมตร จึงมี 1 ลูกบาศก์เมตร- 100 x 100 x 100 = 1000000 CM3 ดังนั้นในการให้ความร้อน M3 ของน้ำ 1 องศา จะต้องใช้ 1,000,000 แคลอรีหรือ 0.001 Gcal
ที่อุณหภูมิน้ำ T1 = 5°C - หากอุ่นขึ้นถึง T2 = 50°C เพื่อให้ความร้อนน้ำ M3 (1,000 กก.) เราพิจารณาพลังงาน Q \u003d C ความจุความร้อนของน้ำ * T1-T2 ความแตกต่างของอุณหภูมิ * 1,000 กก. เรามี 4.183 kJ / (กก. K) * 45 ° C * 1,000 กก. = 188235 กิโลจูล (188.235 MJ.) ในหน่วย kWh = 188235/3600=52.2875 kWh
กล่าวคือ หากต้องการให้ความร้อนกับน้ำ 1 ลูกบาศก์เมตร จาก 5°C ถึง 50°C จำเป็นต้องใช้ก๊าซประมาณ 6 ลูกบาศก์เมตร

ปริมาณความร้อนที่ต้องการเพิ่มอุณหภูมิจาก Tn เป็น Tk ของวัตถุมวล m สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้ Q = C x (Tn - Tk) x m, kJ
โดยที่ ม. - น้ำหนักตัว, กก.; C - ความจุความร้อนจำเพาะ kJ / (กก. * K)

ความจุความร้อนจำเพาะของการวัดอุณหภูมิสารบางชนิดในหน่วยเคลวิน (K) ตารางที่ 1: ค่าความร้อนจำเพาะทั่วไป
นี่คือความจุความร้อนจำเพาะโดยใช้หน่วย	สถานะของการรวมตัว	เฉพาะเจาะจง ความจุความร้อน กิโลจูล/(กก. เค)
อากาศ (แห้ง)	แก๊ส	1,005
อลูมิเนียม	แข็ง	0,930
ทองเหลือง	แข็ง	0,377
ทองแดง	แข็ง	0,385
เหล็ก	แข็ง	0,500
เหล็ก	แข็ง	0,444
เหล็กหล่อ	แข็ง	0,540
แก้วควอตซ์	แข็ง	0,703
น้ำ 373K (100 °C)	แก๊ส	2,020
น้ำ	ของเหลว	4,183

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ ความจุความร้อนจำเพาะของของแข็งต่างๆ ค่าความจุความร้อนจำเพาะทั่วไป

เอนทัลปีเป็นคุณสมบัติของสสารที่ระบุปริมาณพลังงานที่สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้

เอนทัลปีเป็นสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของสารที่บ่งชี้ว่า ระดับพลังงานเก็บไว้ในโครงสร้างโมเลกุล ซึ่งหมายความว่าถึงแม้สสารจะมีพลังงานอยู่บนพื้นฐานของ แต่ก็ไม่สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ทั้งหมด ส่วนหนึ่งของพลังงานภายใน ยังคงอยู่ในสสารเสมอและรักษาโครงสร้างโมเลกุลไว้ ส่วนหนึ่งของสารไม่สามารถเข้าถึงได้เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้อุณหภูมิ สิ่งแวดล้อม. เพราะเหตุนี้, เอนทัลปีคือปริมาณพลังงานที่สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนด หน่วยเอนทาลปี- หน่วยความร้อนอังกฤษหรือจูลสำหรับพลังงานและ Btu/lbm หรือ J/kg สำหรับพลังงานจำเพาะ

ปริมาณเอนทาลปี

ปริมาณ เอนทาลปีของสสารตามอุณหภูมิที่กำหนด อุณหภูมิที่กำหนดเป็นค่าที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรเลือกใช้เป็นพื้นฐานในการคำนวณ นี่คืออุณหภูมิที่เอนทาลปีของสารเป็นศูนย์ J กล่าวคือ สารไม่มีพลังงานที่สามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ อุณหภูมินี้จะแตกต่างกันไปตามสารต่างๆ ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิของน้ำนี้คือจุดสามจุด (0°C) ไนโตรเจนอยู่ที่ -150°C และสารทำความเย็นที่มีเทนและอีเทนอยู่ที่ -40°C

ถ้าอุณหภูมิของสารสูงกว่าอุณหภูมิที่กำหนด หรือเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซ ณ อุณหภูมิที่กำหนด เอนทาลปีจะแสดงเป็น จำนวนบวก. ในทางกลับกัน ที่อุณหภูมิต่ำกว่าเอนทาลปีที่กำหนดของสารจะแสดงเป็นจำนวนลบ เอนทาลปีใช้ในการคำนวณเพื่อกำหนดความแตกต่างของระดับพลังงานระหว่างสองสถานะ นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการตั้งค่าอุปกรณ์และกำหนดผลประโยชน์ของกระบวนการ

เอนทัลปีมักกำหนดเป็น พลังงานทั้งหมดของสสารเนื่องจากมีค่าเท่ากับผลรวมของพลังงานภายใน (u) ในสถานะที่กำหนด พร้อมด้วยความสามารถในการทำงาน (pv) แต่ในความเป็นจริง เอนทาลปีไม่ได้ระบุพลังงานทั้งหมดของสารที่อุณหภูมิที่กำหนดเหนือศูนย์สัมบูรณ์ (-273°C) ดังนั้น แทนที่จะนิยาม เอนทัลปีเป็นความร้อนรวมของสสาร ให้ระบุให้ชัดเจนยิ่งขึ้นว่าเป็นปริมาณพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ของสารที่สามารถแปลงเป็นความร้อนได้
H=U+pV

ตารางแสดงคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของไอน้ำบนเส้นอิ่มตัวตามอุณหภูมิ คุณสมบัติของไอน้ำแสดงไว้ในตารางในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 0.01 ถึง 370 องศาเซลเซียส

แต่ละอุณหภูมิสอดคล้องกับความดันที่ไอน้ำอยู่ในสถานะอิ่มตัว ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิไอน้ำ 200°C ความดันจะอยู่ที่ 1.555 MPa หรือประมาณ 15.3 atm

ความจุความร้อนจำเพาะของไอน้ำ การนำความร้อน และการเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของไอน้ำก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ไอน้ำจะร้อน หนัก และหนืด โดยมีความจุความร้อนจำเพาะสูง ซึ่งมีผลดีต่อการเลือกใช้ไอน้ำเป็นตัวพาความร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนบางประเภท

ตัวอย่างเช่น ตามตาราง ความร้อนจำเพาะของไอน้ำ Cpที่อุณหภูมิ 20°C จะเท่ากับ 1877 J/(กก. องศา) และเมื่อให้ความร้อนถึง 370 องศาเซลเซียส ความจุความร้อนของไอน้ำจะเพิ่มขึ้นเป็นค่า 56520 J/(กก. องศา)

ตารางแสดงคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของไอน้ำที่เส้นอิ่มตัวดังต่อไปนี้:

• ความดันไอที่อุณหภูมิที่กำหนด หน้า 10 -5, ปะ;
• ความหนาแน่นของไอ ρ″ , กก. / ม. 3;
• เฉพาะ (มวล) เอนทัลปี ชม", กิโลจูล/กก.;
• r, กิโลจูล/กก.;
• ความจุความร้อนจำเพาะของไอน้ำ Cp, กิโลจูล/(กก. องศา);
• ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน λ 10 2, W/(ม. องศา);
• การกระจายความร้อน 10 6, m2/s;
• ความหนืดไดนามิก μ 10 6, ปะ ส;
• ความหนืดจลนศาสตร์ วี 10 6, m2/s;
• หมายเลข Prandtl ปรือ.

ความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอ เอนทาลปี การกระจายความร้อน และความหนืดจลน์ของไอน้ำจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ความหนืดไดนามิกและหมายเลข Prandtl ของไอน้ำเพิ่มขึ้นในกรณีนี้

ระวัง! ค่าการนำความร้อนในตารางมีค่าเท่ากับ 10 2 . อย่าลืมหารด้วย 100! ตัวอย่างเช่น ค่าการนำความร้อนของไอน้ำที่อุณหภูมิ 100°C คือ 0.02372 W/(m องศา)

ค่าการนำความร้อนของไอน้ำที่อุณหภูมิและความดันต่างๆ

ตารางแสดงค่าการนำความร้อนของน้ำและไอน้ำที่อุณหภูมิ 0 ถึง 700 องศาเซลเซียส และความดัน 0.1 ถึง 500 atm หน่วยการนำความร้อนคือ W/(m องศา)

บรรทัดด้านล่างค่าในตารางหมายถึงการเปลี่ยนเฟสของน้ำเป็นไอน้ำ นั่นคือตัวเลขที่อยู่ใต้เส้นหมายถึงไอน้ำ และด้านบนคือน้ำ จากตารางจะเห็นได้ว่าค่าสัมประสิทธิ์และไอน้ำจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันที่เพิ่มขึ้น

หมายเหตุ: ค่าการนำความร้อนในตารางมีค่าเท่ากับ 10 3 . อย่าลืมหารด้วย 1000!

การนำความร้อนของไอน้ำที่อุณหภูมิสูง

ตารางแสดงค่าการนำความร้อนของไอน้ำที่แยกจากกันเป็น W/(m องศา) ที่อุณหภูมิ 1400 ถึง 6000 K และความดันตั้งแต่ 0.1 ถึง 100 atm

ตามตารางค่าการนำความร้อนของไอน้ำที่ อุณหภูมิสูงเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในภูมิภาค 3000…5000 K. At ค่านิยมสูงความดันถึงค่าการนำความร้อนสูงสุดที่อุณหภูมิสูงขึ้น

ระวัง! ค่าการนำความร้อนในตารางมีค่าเท่ากับ 10 3 . อย่าลืมหารด้วย 1,000!

ในนั้น วัสดุขนาดเล็กเราจะพิจารณาโดยสังเขปหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของน้ำสำหรับโลกของเรา นั่นคือ ความจุความร้อน.

ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ

มาตีความคำนี้โดยย่อ:

ความจุความร้อนสารคือความสามารถในการสะสมความร้อนในตัวเอง ค่านี้วัดจากปริมาณความร้อนที่ดูดซับเมื่อถูกความร้อน 1 ° C ตัวอย่างเช่น ความจุความร้อนของน้ำคือ 1 cal / g หรือ 4.2 J / g และดิน - ที่ 14.5-15.5 ° C (ขึ้นอยู่กับชนิดของดิน) อยู่ในช่วง 0.5 ถึง 0.6 cal (2 .1-2.5 J ) ต่อหน่วยปริมาตร และตั้งแต่ 0.2 ถึง 0.5 แคล (หรือ 0.8-2.1 J) ต่อหน่วยมวล (กรัม)

ความจุความร้อนของน้ำมีผลกระทบอย่างมากต่อชีวิตของเราในหลาย ๆ ด้าน แต่ในเนื้อหานี้ เราจะเน้นที่บทบาทของมันในการก่อตัว ระบอบอุณหภูมิโลกของเรา นั่นคือ...

ความจุความร้อนของน้ำและภูมิอากาศของโลก

ความจุความร้อนน้ำในค่าสัมบูรณ์มีขนาดค่อนข้างใหญ่ จากคำจำกัดความข้างต้น เราเห็นว่ามันเกินความจุความร้อนของดินในโลกของเราอย่างมาก เนื่องจากความแตกต่างของความจุความร้อนนี้ ดินจึงร้อนขึ้นเร็วกว่ามากเมื่อเทียบกับน้ำในมหาสมุทรโลก และทำให้เย็นลงเร็วขึ้น ต้องขอบคุณมหาสมุทรโลกที่เฉื่อยมากขึ้น ความผันผวนของอุณหภูมิรายวันและตามฤดูกาลของโลกไม่ได้มากเท่ากับที่จะเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีมหาสมุทรและทะเล นั่นคือในฤดูหนาวน้ำอุ่นโลกและในฤดูร้อนจะเย็นลง โดยธรรมชาติแล้ว อิทธิพลนี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนที่สุดในพื้นที่ชายฝั่งทะเล แต่โดยทั่วไปแล้ว อิทธิพลนี้ส่งผลกระทบต่อโลกทั้งใบ

ตามธรรมชาติแล้ว มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความผันผวนของอุณหภูมิรายวันและตามฤดูกาล แต่น้ำเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุด

การเพิ่มขึ้นของความผันผวนของอุณหภูมิรายวันและตามฤดูกาลจะทำให้โลกรอบตัวเราเปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิง

ตัวอย่างเช่น ข้อเท็จจริงที่รู้จักกันดีก็คือหินสูญเสียความแข็งแรงและเปราะเมื่ออุณหภูมิผันผวนอย่างรวดเร็ว เห็นได้ชัดว่าตัวเราเองจะ "ค่อนข้าง" แตกต่างออกไป อย่างน้อยพารามิเตอร์ทางกายภาพของร่างกายของเราจะแตกต่างกันอย่างแน่นอน

คุณสมบัติความจุความร้อนผิดปกติของน้ำ

ความจุความร้อนของน้ำมีคุณสมบัติผิดปกติ ปรากฎว่าเมื่ออุณหภูมิของน้ำเพิ่มขึ้นความจุความร้อนจะลดลงการเปลี่ยนแปลงนี้จะคงอยู่ได้ถึง 37 ° C เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีกความจุความร้อนก็เริ่มเพิ่มขึ้น

ข้อเท็จจริงนี้มีข้อความที่น่าสนใจหนึ่งข้อ ค่อนข้างพูดธรรมชาติตัวเองเป็นตัวแทนของน้ำได้กำหนด 37 ° C เป็นมากที่สุด อุณหภูมิที่สะดวกสบายสำหรับร่างกายมนุษย์แน่นอนว่าปัจจัยอื่น ๆ ทั้งหมดจะถูกสังเกต ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อม อุณหภูมิของน้ำมีแนวโน้มที่จะอยู่ที่ 37°C