1. Общие сведения
Количество теплоты, которое необходимо для нагревания на 1° единицы количества газа, называется теплоемкостью и обозначается буквой с. В технических расчетах теплоемкость измеряют в килоджоулях. При использовании старой системы единиц теплоемкость выражают в килокалориях (ГОСТ 8550-61) *.В зависимости от того, в каких единицах измеряют количество газа различают: мольную теплоемкость \хс в кдж/(кмолъ х X град); массовую теплоемкость с в кдж/(кг-град); объемную теплоемкость с в кдж/(м3град).При определении объемной теплоемкости необходимо указывать к каким значениям температуры и давления она относится. Принято определять объемную теплоемкость при нормальных физических условиях.Теплоемкость газов, подчиняющихся законам идеального газа, зависит только от температуры.Различают среднюю и истинную теплоемкость газов. Истинная теплоемкость представляет собой отношение бесконечно малого количества подведенной теплоты Дд при увеличении температуры на бесконечно малую величину At:
Средняя теплоемкость определяет среднее количество подведенной теплоты при нагревании единицы количества газа на 1° в интервале температур от tx до t%: где q - количество теплоты, подведенной к единице массы газа при его нагревании от температуры tt до температуры t%.В зависимости от характера протекания процесса, при котором происходит подвод или отвод теплоты, величина теплоемкости газа будет различной.Если газ подогревается в сосуде постоянного объема (V =» = const), то теплота расходуется только на повышение его температуры.Если газ находится в цилиндре с подвижным поршнем, то при подводе теплоты давление газа остается постоянным (р = = const). При этом, подогреваясь, газ расширяется и производит работу против внешних сил при одновременном увеличении его температуры. Для того чтобы разность между конечной и начальной температурами во время нагрева газа в процессе р = const была бы такой же, как и в случае нагрева при V = = const, количество затрачиваемой теплоты должно быть больше на величину, равную совершенной газом работы в процессе р = = const. Из этого следует, что теплоемкость газа при постоянном давлении ср будет больше теплоемкости при постоянном объеме.
Второй член в уравнениях характеризует количество теплоты, затрадиваемой на работу газа в процессе р = = const при изменении температуры на 1°.При проведении приближенных расчетов можно принимать, что теплоемкость рабодего тела постоянна и не зависит от температуры. В этом слудае знадения мольных теплоемкостей при постоянном объеме можно принять для одно-, двух- и многоатомных газов соответственно равными 12,6; 20,9 и 29,3 кдж/(кмоль-град) или 3; 5 и 7 ккал/(кмоль-град).
2. Теплоемкость газовой смеси Если смесь газов задана массовыми долями, то массовая теплоемкость ее равна сумме произведений массовых долей каждого газа на его теплоемкостьi ~n
Ссм= 2 Sfi- (44)Теплоемкость смеси, заданной в объемных долях,i ~n
С'см= 2j riCi- (45)Для вычисления теплоемкости смеси, заданной в киломолях, следует воспользоваться уравнениемi =n
VCMCCM = J] ViCiri-(46)I = 1
3. Количество теплоты, сообщаемой газу при нагревеДля расчета количества теплоты, затрачиваемой на подогрев газа, пользуются средней теплоемкостью, подсчитываемой по приближенным формулам или табличным данным (см. табл. 1).Для определения количества затраченной теплоты при нагревании 1 кг газа в интервале температур от tx до t% определяют количества теплоты qx и q2, которые необходимо израсходовать при нагреве от 0° С соответственно до tx и t2, т. е.. |
