Как найти удельный объем: Расчет удельного объема онлайн калькулятор

alexxlab | 19.06.1999 | 0 | Разное

Содержание

Удельный объем газа – Энциклопедия по машиностроению XXL

Произведение fS есть удельный объем газа. Отсюда  [c.65]

В газгольдер объемом V == = 200 м подается газ по трубопроводу диаметром = 0,1 м со скоростью 3 м/с. Удельный объем газа v = 0,4 м /кг.  [c.14]

V-—удельный объем газа в m Vkt  [c.18]

Удельный объем газа находим из характеристического уравнения  [c.140]

И) — удельный объем газа на входе в сопло.  [c.210]

Удельный объем газа 15, 16  [c.596]


Реальный газ. Молекулы газов в действительности имеют конечные, хотя и весьма малые, геометрические размеры и взаимно притягиваются с силами тем большими, чем меньше среднее расстояние между молекулами, т. е. чем меньше удельный объем газа. На рис. 1.3, а изображена зависимость потенциальной энергии и от взаимодействия двух молекул от расстояния г между центрами молекул. Сила /, действующая на каждую из молекул, равна производной от по г, взятой с обратным знаком эта сила пока-  
[c. 16]

Электрический ток, будучи выведен из канала, может производить полезную работу во внешней цепи. С единицы массы текущего газа на участке канала длиной х может быть снята полезная электрическая мощность, равная произведению силы тока а йх на разность потенциалов между электродами (которыми служат боковые стенки канала) ЕЬ деленному на массу протекающего за единицу времени газа — аЬ (и — удельный объем газа).  [c.611]

Конфигурация профиля сопла Лаваля объясняется относительным характером изменения удельного объема v и скорости потока W при истечении. На участке / (рис. 13.4) при понижении давления от pi до р р скорость газа растет более интенсивно, чем удельный объем, и в соответствии с уравнением неразрывности потока /. j = Mv.Jw2 сечение сопла в направлении движения должно уменьшаться до критического (/щщ)- На участке // продолжается понижение давления газа от рцр до р. = Рс но здесь более интенсивно растет удельный объем газа, что приводит к необходимости увеличения площади сечения сопла в направлении движения.  

[c.16]

Для иллюстрации методики расчета газопроводов рассмотрим часто встречающийся случай движения газа по трубопроводу постоянного поперечного сечения. При движении газа по такому трубопроводу вследствие неизбежных потерь напора давление газа, обычно превышающее атмосферное давление в начальном сечении, по длине трубопровода непрерывно снижается. При этом происходит расширение газа — удельный объем газа увеличивается, а его плотность, наоборот, уменьшается указанное изменение плотности газа, в отличие от случая капельных жидкостей, оказывается весьма существенным и должно обязательно учитываться при расчете.  [c.252]

В общем случае удельный объем газа меняется в зависимости от абсолютного давления р и абсолютной температуры Т, что выражается посредством уравнения Клапейрона — Менделеева  

[c.29]


Здесь Uj — удельный объем газа.  [c.119]

Задача 4.9. В реактивной ступени i аз с начальным давлением Ро = 0,48 МПа и температурой /о = 800°С расширяется до р = = 0,26 МПа. Определить относительный внутренний кпд ступени, если скоростной коэффициент сопла (р = 0,96, скоростной коэффициент лопаток i/ = 0,95, угол наклона сопла к плоскости диска ai = 22°, угол выхода газа из рабочей лопатки 2 = 24°, средний диаметр ступени d=OJl м, частота вращения вала турбины л =6000 об/мин, степень парциальности ступени е= 1, высота лопаток /] = 0,06 м, удельный объем газа v=l,51 м /кг, степень реактивности ступени р = 0,35, расход газа в ступени Л/г=20 кг/с, расход газа на утечки Му, = 0,2 кг/с, показатель адиабаты к =1,4 и газовая постоянная Л = 287 Дж/(кг К).  [c.151]

Рассмотрим работу изменения объема применительно к равновесному процессу расширения газа в цилиндре с поршнем (рис. 2.1,в). В цилиндре находится 1 кг газа, поэтому объем цилиндра, ограниченный поршнем, представляет собой удельный объем газа. На стенки цилиндра и на поршень площадью Р изнутри действует всюду одинаковое давление газа р, которое медленно изменяется по мере того, как поршень редкими, бесконечно малыми толчками перемещается вправо. Такое перемещение поршня возможно в том случае, если извне на него действует сила, почти уравновешивающая давление р системы в этом случае процесс можно считать близким к равновесному (или квазистатическому, представляющему последовательность статических состояний).  

[c.14]

Удельный объем газа при помощи методов термодинамического подобия можно определить с погрешностью около 2 /о (при малых я несколько точнее), а для жидкости— с погрешностью около 3 /о, т. е. на порядок хуже, чем экспериментально. Большое число приближенных методов расчета свойств веществ описано в 5].  

[c.37]

Удельный объем газа при параметрах опыта определяется, таким образом, через известный удельный объем при низких параметрах. Такой метод определения удельных объемов называется относительным.  [c.161]

Пусть, например, измеряется удельный. объем газа при =400°С и р=300-10 Па, причем эти параметры измеряются с абсолютной погрешностью Дг=0,03°С и Ар = = 0,15-10 Па. Следовательно, при проведении опыта температура может быть не 400 °С, а, например (в худшем случае), 400,03°С, давление соответственно 299,85-10 Па. Экспериментатор же, получив значение удельного объема, приписывает его параметрам =400 °С и р=300-10 Па, хотя на самом деле параметры в опыте другие и в пределах отклонений этих параметров удельный объем изменится. Это изменение будет зависеть от интенсивности изменения ИСКОМОЙ величины под влиянием изменения температуры и давления (т. е. от значений частных производных).  [c.171]

Пример 1-10. Найти плотность и удельный объем газа при нормальных условиях (газ Oj).  

[c.275]

Этот закон неприменим к отдельным молекулам или к малому числу их. Нельзя сказать, что в этом случае он неверен, так как он вообше ничего не говорит по поводу поведения отдельной молекулы или малого числа их, ничего не утверждает по той причине, что к отдельной молекуле неприменимо понятие теплоты, ибо понятие это, равно как понятия температуры и энтропии, имеет смысл только по отношению к весьма большому количеству молекул. Это вытекает из феноменологического метода, который положен в основу термодинамики. Феноменологический метод заключается в том, что рабочее тело рассматривают не как дискретное физическое тело, состоящее из отдельных молекул, а как некоторый континуум, т. е. как сплошную среду, физические параметры которой непрерывны и изменяются на бесконечно малую величину при переходе от одной точки пространства к другой. Это дает возможность изучать совокупность действия молекул, проявляющуюся в том, что нами названо параметрами состояния рабочего тела. Так, совокупность импульсов всех молекул газа дает параметр давления совокупность кинетических энергий молекул — внутреннюю энергию газа, совокупность объемов, занимаемых молекулами в их движении, — удельный объем газа. Статистический метод является лишь дополнением к феноменологическому методу и дает свои поправки в тех случаях, когда возможно судить о закономерности поведения отдельных молекул. Примером таких поправок является уравнение состояния реального газа.  

[c.67]


Приведенные рассуждения, отнесенные к одной молекуле, сохраняют значение и при рассмотрении совокупности всех молекул рассматриваемого газа. Среднее значение расстояния г пропорционально удельному объему газа, значит чем больше удельный объем, тем больше и среднее расстояние между молекулами, поскольку следует считать, что молекулы газа по объему распределены равномерно.  [c.41]

При постоянном давлении удельный объем газа изменяется прямо пропорционально его термодинамической температуре.  

[c.42]

На рис. 5.5 представлена изотерма, уравнение которой, как показано раньше, имеет вид pv = onst. Начальная точка изотер мического процесса /, причем ветвь гиперболы 1-2 представляет собой расширение газа, а 1-3 — сжатие. Проведем произвольную изобару р выше точки / в точке а пересечения изобары с изотермой удельный объем газа равен причем температура газа от сжатия не изменилась. Если произвести сжатие газа до этого давления адиа-батно, то работа сжатия увеличит внутреннюю энергию газа и повысит температуру его. Следовательно, объем газа после адиабатного сжатия до давления р будет больше, чем при изотермическом сжатии, и точка пересечения адиабаты с изобарой будет лежать пра-  [c.58]

Молекулы газов в действительности имеют конечные, хотя и весьма малые (порядка 10 см), геометрические размеры и взаимно притягиваются с силами, тем большими, чем меньше среднее расстояние между молекулами, т. е. чем меньше удельный объем газа. На рис. 1.3, а изображена зависимость потенциальной энергии иц взаимодействия двух молекул от расстояния г между центрами молекул сила (рис. 1.3, б), действующая на каждую из молекул, равна производной от Un по г, взятой с обратным знаком. В области от г = О до г = do потенциальная энергия взаимодействия двух молекул положительна, а в области от г = do до г = оо отрицательна. Производная dunldr при г сила отталкивания и притом, как это видно из быстрого изменения Un при малых г, резко возрастающая до бесконечности с уменьшением расстояния между моле кулами. При расстояниях между молекулами больших чем dmini производная дип/дг имеет положительный знак т. е. между молекулами на этих расстояниях действуют силы притяжения. Эти силы быстро убывают с ростом рас стояния между молекулами и при г порядка 10 см прак тически обращаются в нуль. В точке г = dmm сила взаи модействия молекул равна нулю.  

[c.16]

С единицы массы текущего газа на участке канала длиной dx может быть снята полезная электрическая мощность, равная произведению силы тока ja dx на разность потенщ1алов между электродами, которыми служат боковые стенки канала, деленному на массу протекающего за единицу времени газа (w/v) аЬ (где v — удельный объем газа), т. е.  [c.586]

При переходе вещества из жидкого состояния в пар теплота парооОразования г положительна и удельный объем вещества увеличивается, т. е. Ао = о”—о >0. Тогда из (1.8) следует, что ф/й 7 н>0, и кривая насыщения всегда образует положительный угол с осью температур, т. е. давление насыщенного пара с ростом температуры для всех веществ возрастает. Аналогичная зависимость будет и для перехода вещества из твердой фазы в газ, так как теплота сублимации положительна, а удельный объем газа всегда больше объема твердого вещества и, следовательно, =  [c.13]

Если при движении по трубопроводу газ или пар встречает по пути какое-нибудь сужение (рис. 3-17), давление его в месте сужения падает. При этом как до сужения, так и после него происходит нихреобразование, сопровождающееся необратимым преобразованием кинетической энергии газа в тепловую энергию. Такое прохождение газа через сужение носит в технике название дросселирования или мятия газа. При изучении истечения мы рассматривали состояние газа и вычисляли его скорость в выходном сечении сужения. Здесь же мы рассмотрим состояние газа в том месте, где он, пройдя сужение, снова занимает полное сече ние. В выходной части суженного сечения газ обладает большей скоростью, чем в полном сечении трубопровода при подходе к сужению, но после того как он опять начнет двигаться по всему сечеиик трубы, скорость его станет прежней или почти прежней (некоторое изменение скорости произойдет, так как вследствие падения давления удельный объем газа изменяется).  

[c.136]

Найти молекулярную массу (относительную) и газовую постоянную. Найти плотность и удельный объем газа при — = 7Ь0мм рт. ст. и = 800° С.  [c.276]

Как известно, реальные газы при охлаждении их ниже так называемой критической температуры и при последующем сжатии могут быть переведены в жидкое состояние. В состояниях, близких к жидкой фазе, удельный объем газа значительно уменьшается и в связи с этим (см. 4.1) приходится учитывать влияние сил взаимодействия между молекулами на изменение запаса внутренней энергии, т. е. ди/дифО, и уравнение состояния pv = RT не отражает действительной связи между параметрами.  [c.52]


Удельный объем водяного пара – Энциклопедия по машиностроению XXL

Определить плотность и удельный объем водяного пара при нормальных условиях, принимая условно, что в этом состоянии пар будет являться идеальным газом,  [c.23]

При понижении ра от 5 до 3 кПа удельный объем водяного пара возрастает на 40%.  [c.244]

Удельный объем водяного пара может быть легко определен по уравнению состояния идеального газа, которое является при низких давлениях достаточно точным  [c.115]


Удельный объем водяного пара описывается уравнением состояния Коха  [c.146]

Удельный объем водяных паров Vg значительно больше удельного объема воды VI. Поэтому мы можем положить Vg — У л Vg и найти воспользовавшись уравнением состояния идеального газа  [c.252]

При удельном весе водяных паров Ув = ,804 кг нм полный объем водяных паров составит  [c.296]

При отсутствии внешних воздействий на систему состояние чистого вещества однозначно определено, если заданы два интенсивных независимых параметра. Любой другой параметр является однозначной функцией двух заданных параметров. Если, например, рассматривается водяной пар при температуре 250° С и давлении 98 кПа (10 кгс/см ), то удельный объем такого пара может иметь только одно значение (i =0,2375 м /кг). Таким образом, удельный объем данного вещества однозначно определяется величиной давления р и температуры Т, т. е.  [c.8]

Низкое теплосодержание ртутного пара в единице веса требует значительных объемов его для получения определенной мощности турбины. Удельный вес ртутного пара примерно в 5 раз превышает удельный вес водяного пара в рабочем интервале давлений, но общий объем ртутного пара для турбины данной мощности примерно в 3 раза больше, чем у турбины водяного пара.  [c.62]

Согласно закону Дальтона, объем каждого компонента газовой смеси равен объему всей смеси следовательно, абсолютная влажность воздуха численно равна удельному весу водяного пара в смеси в г м .  [c.242]

Зная удельный вес водяного пара, равный 0,805 кг/нж , определим искомый объем водяных паров Уе.  [c.216]

Задача 30. Рассчитать КПД паросиловой установки, работающей по циклу, изображенному иа рис. 86, без перегрева пара (1-2-3-4-5-1). Воду считать несжимаемой жидкостью, а ее удельный объем — значительно меньшим удельного объема водяного пара.  [c.179]

Определить состояние водяного пара, если давление его р = 0,6 МПа, а удельный объем у = 0,3 м /кг.  [c.177]

Определить состояние водяного пара, если его давление 4,5 МПа, а удельный объем 0,0707 м /кг.  [c.62]

Состояние водяного пара характеризуется давлением 9 МПа и влажностью 20 %. Найти удельный объем, внутреннюю энергию, энтропию и энтальпию пара.  [c.62]

Пользуясь si-диаграммой, определить параметры состояния водяного пара, если а) температура пара 100 °С, а удельный объем 1,4 м /кг б) давление пара 0,2 МПа, а температура 250 °С в) температура пара 170 С  [c.63]


Влажный водяной пар при давлении pi = 3 МПа и влажности 1 — = 10 % дросселируется до давления Ра = 0,2 МПа, Используя таблицы Приложения, определить интегральный дроссель-эффект, а также температуру и удельный объем пара после дросселирования,  [c.110]

Важным преимуществом пароэжекторных холодильных установок является применение в них такого доступного, дешевого и абсолютно безвредного вещества, как вода. Пароэжекторная машина, использующая в качестве хладоагента водяной пар, позволяет без особых затрат понизить температуру до 1—3°С. Однако при температуре 1°С давление насыщения составляет всего 0,000663 МПа, а удельный объем сухого насыщенного пара равен 194 м /кг. Естественно, что компрессор, сжимающий пар такой малой плотности, был бы весьма громоздким, а поддерживать столь низкое давление в нем было бы достаточно сложно.  [c.225]

Количество воды, залитой в сосуд, различно. При этом оно выбрано так, чтобы в одном сосуде удельный объем был меньше критического объема водяного пара (ок= =0,00317 м /кг), а в другом сосуде — больше. Поэтому характер изменения давления и температуры в сосудах будет различен (см. рис. 1.10). Процесс нагревания следует ограничить для сосуда, где удельный объем воды меньше критического, максимальным давлением (около 25 МПа), а для сосуда, где удельный объем больше критического,— максимальной температурой (около 350°С)..  [c.137]

Удельный объем пара в конечном состоянии = vJЪ= 0,2113 м /кг. Из табл. П. 2 приложения для насыщенного водяного пара при = 150 С  [c.70]

Задача 5.3. До какого давления должно выполняться дросселирование водяного пара с начальными параметрами Pi = 10 МПа и ij = 500 °С, чтобы удельный объем пара увеличился в 1,5 раза Определить снижение температуры при дросселировании и потерю работоспособности 1 кг пара, приняв низшую температуру в системе 7 =  [c.101]

Кроме того, пароэжекторная машина позволяет использовать весьма низкие давления ря без значительного увеличения габаритов установки. Это последнее обстоятельство делает возможным применение в пароэжекторных холодильных машинах воды, являющейся наиболее дешевым и по ряду свойств достаточно совершенным холодильным агентом. Так, например, в пароэжекторной холодильной машине, работающей на водяном паре, без особых затруднений удается достигнуть температуры 0° С, при которой давление Ря составляет всего 0,0062 бар, а удельный объем сухого насыщенного пара 206,3 м 1кг. При таких давлениях ни турбокомпрессор, ни тем более поршневой компрессор использовать невозможно.  [c.484]

Водяной пар, поглощаемый атмосферой в процессе переноса скрытой теплоты, играет очень важную роль в глобальном тепловом балансе. Благодаря присутствию в воздухе водяного пара уменьшается скорость падения температуры с высотой из-за конденсации влаги. В результате этой конденсации образуются облака, а они, как уже подчеркивалось, существенно влияют и на альбедо Земли, и на по-глощение длинноволнового излучения атмосферой. Кроме того, от содержания водяного пара зависит удельный объем воздуха влажный воздух менее плотен, чем сухой, поэтому он активнее участвует в образовании областей низкого барометрического давления с восходящими воздушными потоками.  [c.296]

Уравнения (32) и (33) определяют теплосодержание, удельный объем и энтропию водяного пара.  [c.33]

Эти величины определяются по таблицам для насыщенного водяного пара при давлении рз влияние влажности пара на удельный объем, а также возможный перегрев не учитываются.  [c.68]

Удельный объем (р в м кг) и энтальпия (t в ккал/кг) перегретого водяного пара  [c.191]

Влагосодержание дутья оказывает влияние на температурный уровень, понижая его, так как на разложение влаги в окислительной зоне расходуется тепло. В то же время при увеличении влаги в дутье несколько повышается концентрация суммарного кислорода (свободного и связанного) и уменьшается количество продуктов горения на единицу углерода и увеличивается на единицу дутья, как это имеет место при обогащении дутья кислородом. Например, при содержании в воздухе по объему 10% водяных паров суммарное содержание Ог = 22,23% против Ог = 21% для сухого воздуха. Удельный вес воздуха и продуктов горения уменьшается за счет замещения части азота водородом. Учитывая вышеизложенное, следует предполагать, что при увеличении влаги в дутье фурменная зона в целом будет сокращаться, но ее окислительная часть и область исчезновения СОг  [c.358]


После паровой машины пар поступает в конденсатор (точка 2). В конденсаторе происходит отвод энергии 2 от рабочего тела (охлаждение) при постоянном давлении р2 = idem (изобарный процесс 2-3). Изобара 2-3 одновременно является и изотермой при температуре кипения жидкости t,2, соответствующей давлению рг = idem. При охлаждении удельный объем водяного пара уменьшается. В точке 3 изобарно-изотермический процесс отвода тепловой энергии от рабочего тела заканчивается. Точка 3 (окончание процесса) выбирается таким образом, чтобы в процессе адиабатического сжатия влажного пара процесс заканчивался в точке О, соответствующей начальному состоянию рабочего тела в цикле.  [c.230]

Одно из таких уравнений — уравнение Вукаловича (147) приведено выше. Для облегчения расчета, как уже отмечалось, обычно пользуются таблицами или диаграммами. К книге приложена диаграмма is водяного пара по ВТИ, с помощью которой, наряду с другими параметрами, может быть достаточно просто по заданным давлению р и температуре определен удельный объем перегретого пара.  [c.130]

Разделив вес водяных паров на их удельный вес, при нормальных условиях равный 0,804 кг1нм , получим минимальный, или теоретический, объем водяных паров  [c.46]

Из приведенных соотношений следует, что вся теплота, подводимая к кипяш,ей жидкости для получения пара любого состояния (сухого, насыш,енного, влажного или перегретого), идет на увеличение энтальпии пара. Энтропия перегретого пара может рассматриваться как сумма энтропий кипящей жидкости, процессов парообразования и перегрева пара. При высоком перегреве пара, когда его температура значительно выше температуры парообразования, водяной пар приближается по своим свойствам к идеаль ному газу. В этом случае его параметры удовлетворяют уравнению Клапейрона. Удельный объем перегретого пара можно прибли женно определять по уравнению Клапейрона  [c.47]

Теплота парообразования г в этом случае может быть найдена следующим образом. Известно, что при температуре t = = 100 С давление насыщенного пара воды равно 101,3 кПа, а при 101 °С оно равно 104,9 кПа. Следовательно, в первом приближении можно считать, что dpjdT = 3,6 кПа/К. Объем 1г воды равен v =l см , а объем 1 г насыщенного водяного пара равен ц”=1674 см следовательно, v”—п =1673 см /г Т = = 273,15-1-100 = 373,15 К. Используя уравнение (7.20), получаем численное значение удельной теплоты парообразования  [c.94]

Удельный объем пара для двух-трех состояний на каждой изохоре в области, где вещество находится в однофазном состоянии. Пользуясь таблицами воды и водяного пара [13], определяют удельный объем при измеренных температуре и давлении этих состояний.  [c.80]

Экспериментальный стенд. Для исследования изохорного процесса водяной пар нагревается в закрытом сосуде при постоянном объеме сосуда V. При нагревании масса вещества т также остается постоянной, и поэтому удельный объем о=У/т неизменен о=сопз1.  [c.139]

Значение удельного объема определяется из данных проведенного эксперимента с помощью таблиц водяного пара [38]. Для этого необходимо выбрать на изохоре в однофазной области точку на кривой насыщения и по давлению и температуре в этой точке определить из таблиц удельный объем. Для повышения точности нужно повторить это определение, взяв несколько различных точек на изохоре (но не вблизи кривой насыщения, где неравновесный процесс нагревания оказывает большее влияние на результат эксперимента).  [c.164]

Если провести линии через точки одинаковых характерных состояний (рис. 3-1), то получим три кривые /, // и ///. Линия / соединит все точки, характеризующие состояние воды при 0° С и разных давлениях. Так как мы исходим из предположения, что вода несжимаема, эта линия должна быть параллельна оси ординат. Линия II представляет собой геометрическое место точек, характеризующих воду в состоянии кипения при разных давлениях, а линия III — точек, характеризующих сухой насыщенный пар. Эти две линии соединяются в точке /сухой насыщенный пар обладают одними и теми же параметрами состояния. Эта точка называется критической точкой. Все параметры ее называются критическими и имеют для водяного пара следующие значения критическое давление = 221,145 бар критическая температура 4р = 374,116° С критический удельный объем у р = 0,003145 м 1кг, критическая энтальпия /кр = == 2094,8 кдж1кг.  [c.110]

Каждому давлению насыщения (или температуре кипения у отвечают вполне определенные значения удельных объемов v и v”. Изменение удельного объема сухого насыщенного водяного пара v” в зависимости от давления насыщения показано на рис. 11.5. В области малых давлений удельный объем сухого насыщенного пара во много раз больше удельного объема жидкости, из которого он получен. Так, для водяного пара удельный объем v” при р=0,1 МПа в 1630 раз больше удельного объема жидкости v, а при р = Ъ кПа (0,005 МПа) — в 28 000 раз. Из рассмотренного выше процесса парообразования следует, что удельный объем двухфазной системы ( жидкость—пар ), называемой влажным насьщенным паром, находится в пределах от v до v”.  [c.160]

Если для упрощения допустить с очень малой погрешностью, что находящийся в воздухе водяной пар, подобно идеальному газу, подчиняется закону Бойля — Мариотта, и учесть, что плотности и удельные объе-Л1Ь1 газов явдяются величинами обратными, то можно будет записать (см. рис, 10-29).  [c.130]


Свойства воды и водяного пара на линии насыщения. Приведенные здесь таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара на линии насыщения подготовлены А. А. Александровым и М. С. Трахтенгерцем по данным [1, 5, 7, 19]. Таблицы П. 1.1, П.1.2 получены расчетом по соответствующим соотношениям. Отклонения полученных значений от рекомендованных составляют температура насыщения до 0,02 К удельный объем до 0,05% энтальпия до 0,2 кДж/кг удельный объем воды до 0,08% энтальпия пара до 0,9 кДж/кг удельный объем пара до 0,1% теплоемкость воды до температуры 350 °С до 0,15% свыше 350 °С до 1—2% теплоемкость пара до температуры 360 С до 0,2% при температуре 373 °С до 10—12% динамическая вязкость воды при температуре до 330 °С — до 0,3%, при 330—370 С до 0,8%, при более высоких температурах до 6% динамическая вязкость пара при температуре до 300 °С — до 0,3%, при температурах от 300 до 350 °С до 0,5%, от 350 до 370 °С до 0,1%, свыше 370 °С до 6% теплопроводность воды до 0,6% теплопроводность пара при температурах ниже 340 °С до 0,7%, при более высоких температурах до 3% коэффициент поверхностного натяжения при температурах ниже 260 °С до 0,1%, при более высоких температурах (до 365 °С) до 4%.  [c.199]

Конвертер удельного объема • Механика • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыИмпульс (количество движения)Импульс силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Вещество в парообразном состоянии расширяется и вращает турбины этой электростанции, которая работает на газе.

Общие сведения

Цикл охлаждения, шаг 1. Горячий хладагент, сжатый компрессором, охлаждается окружающим воздухом и конденсируется в теплообменнике оконного кондиционера

Удельный объем — это объем на единицу массы. Это свойство веществ часто используется в термодинамике. Удельный объем — величина, обратная плотности. Его находят, разделив объем на массу. Удельный объем газов можно найти также по их плотности, температуре и молекулярной массе. Величину объема на единицу массы используют чаще, но иногда, говоря об удельном объеме, подразумевают отношение объема к молекулярной массе. Обычно из контекста понятно, о каком удельном объеме идет речь. Единицы удельного объема по массе отличаются от единиц удельного объема по молекулярной массе, поэтому можно понять, о каком удельном объеме идет речь, глядя на единицы, в которых эта величина измеряется. Удельный объем по массе измеряют в м³/кг, л/кг, или фут³/фунт, в то время как удельный объем по молекулярной массе измеряют в м³/моль и производных единицах. В некоторых случаях удельный объем по молекулярной массе называют молярным объемом или удельным молярным объемом.

Использование удельного объема

Если сравнить твердые вещества, жидкости и газы, то легко заметить, что изменить плотность или удельный объем газов проще всего. Кстати, когда говорят о твердых веществах и жидкостях, чаще всего используют плотность, а говоря о газах чаще используют удельный объем. Удельный объем также обычно используют при работе с системами, в которых вещество или вещества присутствуют в нескольких разных агрегатных состояниях.

Цикл охлаждения, шаг 2. Охлажденный хладагент в форме жидкости проходит через капиллярную трубку и попадает в испаритель (теплообменник, показанный на иллюстрации). Теплый воздух из комнаты проходит через холодный испаритель, где охлаждается

Двухфазные системы

Двухфазные системы — это системы, которые состоят из вещества, находящегося в двух разных агрегатных состояниях, например жидкость–газ, или жидкость–твердое тело. Смесь льда и воды в чашке — хороший пример системы жидкость–твердое тело. Системы жидкость–газ можно найти в котельной электростанции, которая работает на газе, в атомном реакторе или в кондиционере. В некоторых случаях интересно наблюдать за двухфазной системой, например чтобы узнать, как она изменяется при изменении температуры или давления. Нередко интерес представляют изменения в объеме вещества при изменении агрегатного состояния этого вещества. В этом случае используют удельный объем. В общем, удельный объем удобно использовать, чтобы описать свойства двухфазной системы.

Вначале рассмотрим примеры двухфазных систем и их применения в повседневной жизни и в технике. Затем обсудим применение удельного объема.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Цикл охлаждения, шаг 3. Хладагент в газообразном состоянии выходит из испарителя и попадает в компрессор, где его сжимают. При этом давление в хладагенте увеличивается. После он попадает в конденсатор (теплообменник), и цикл охлаждения повторяется

В большинстве установок отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК или по-английски HVAC) используются на двухфазные системы. При отоплении воду иногда нагревают до тех пор, пока она не превращается в пар, который подается по трубам системы отопления для нагрева помещения, конденсируется в радиаторах отопления в возвращается в котел в виде жидкости. Во многих системах отопления по трубам циркулирует горячая вода. В таких системы отопления для нагрева воды используют бойлеры. Воду в бойлере нагревают, сжигая топливо. Часто это ископаемое топливо, например уголь или природный газ.

С другой стороны, в процессе охлаждения используют вещество, называемое холодильным агентом или хладагентом. В процессе работы это вещество находится попеременно в двух фазах — жидкой и газообразной. Вначале газообразный хладагент охлаждают в теплообменнике, называемом конденсатором, до тех пор, пока он не переходит в жидкое состояние. Конденсатор находится вне охлаждаемого помещения. При этом хладагент конденсируется на стенках теплообменника, отдавая тепло в окружающую среду. После этого хладагент сжимают компрессором и пропускают по трубам через находящийся в охлаждаемом помещении другой теплообменник, называемый испарителем. В нем жидкий хладагент превращается в газ. На это преобразование требуется очень много тепла, которое и отбирается в охлаждаемом помещении. В газообразном состоянии хладагент возвращается в первый теплообменник, и весь процесс повторяется.

Уличный блок сплит-системы кондиционирования воздуха

Переход жидкости в газообразное состояние требует большое количество энергии. В процессе охлаждения система забирает тепло из комнаты для нагрева хладагента, и благодаря этому охлаждает помещение. Конденсатор в кондиционере охлаждает газ (хладагент), отдавая тепло в окружающую среду, то есть на улицу.

Домашние холодильники и промышленные холодильные камеры работают по такому же принципу. Некоторые устройства отопления, вентиляции и кондиционирования объединены в одну систему. В других случаях обогреватель и кондиционер представляют собой отдельные устройства.

Солнечные коллекторы используют для охлаждения

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы работают по похожему принципу. Панели солнечных коллекторов собирают солнечную энергию, которая используется для нагрева воздуха или жидкости, например воды или антифриза. Полученную тепловую энергию используют для обогрева помещений или для нагрева воды.

Тепловые трубки — это высокоэффективные теплопередающее устройства. Их высокая теплопередача обеспечивается благодаря большому количеству энергии, которая расходуется на парообразование и выделяется при конденсации жидкости внутри них

Тепловые трубки

Процесс работы тепловых трубок похож на работу кондиционера, с разницей в том, что вместо охлаждения воздуха охлаждают твердые поверхности, например металлические. Тепло этих поверхностей нагревает жидкость в трубках до тех пор, пока эта жидкость не испаряется. В остальном процесс идентичен: газ охлаждается и конденсируется, и его снова возвращают в трубки для нагревания. Примеры охлаждающих веществ — это гелий, спирт, и ртуть. Нередко такие системы используют внутри электронных приборов, например компьютеров, для охлаждения электронных элементов, подверженных сильному нагреванию. Также эти системы используют в космосе в экстремальных температурных условиях.

Устройство и работа двухфазных систем

При определенных условиях вещество в двухфазных системах обычно может находиться в этой системе одновременно в двух разных фазах. Если же эти условия не соблюдены, то вещество в системе может быть только в одном агрегатном состоянии, как мы подробно опишем ниже.

В двухфазных системах изменения температуры вызваны изменением давления, а не удельного объема. Иногда, наоборот, давление и температура постоянные, а удельный объем изменяется. Это происходит, когда при постоянном давлении в системе поддерживается температура, которая позволяет веществу существовать одновременно в двух фазах. При таких условиях, как только система достигает нужной температуры, если эта температура не изменяется, то жидкость постепенно переходит в газообразное состояние, и удельный объем в результате увеличивается. Конечно, при этом изменяется и общий объем вещества в системе. Сама система также должна быть рассчитана на такое увеличение объема. С другой стороны, в системах с ограниченным объемом и массой, где невозможно изменять удельный объем, ситуация выглядит иначе. Ниже мы рассмотрим принцип работы такой системы на примере скороварки. Но вернемся к нашей системе, которая допускает изменения в удельном объеме. Удельный объем в ней будет увеличиваться до тех пор, пока вся жидкость не испарится и система вновь не достигнет равновесия.

Чтобы спроектировать котлы и турбины, используемые в электростанциях, например работающих на природном газе, как на фотографии, необходимо понимание теплового обмена и изменения давления в двухфазных системах

Только что мы познакомились с системами с неизменным давлением. Теперь рассмотрим систему с неизменной температурой и изменяющимся давлением. Для каждого вещества существует диапазон давлений, при которых оно может находиться только в газообразном состоянии. Также существует диапазон давлений, при котором вещество может быть одновременно и жидкостью и газом. Стоит заметить, что при изменении давления изменяется также и удельный объем.

Порог, после которого вещество не может быть одновременно в двух агрегатных состояниях, существует также и для жидкости. Порог температуры называют критической температурой, а порог давления — критическим давлением. Сочетание температуры и давления, при которых исчезают различия в свойствах жидкой и газообразной фаз вещества, в термодинамике называют критической точкой.

Температура, давление и удельный объем

В термодинамике давление, температура и удельный объем — три величины, связанные между собой и зависящие друг от друга. Так как эти величины легко найти, их удобно использовать для описания термодинамических систем. Как мы описали выше, если вещество находится в одной фазе, то изменение давления или изменение температуры вызывают увеличение или уменьшение удельного объема. Как этот удельный объем изменяется, зависит от вещества, но для большинства газов увеличение давления при постоянной температуре вызывает уменьшение удельного объема. С другой стороны, увеличение температуры при постоянном давлении чаще всего увеличивает удельный объем. Такая зависимость также позволяет контролировать давление или температуру при помощи изменения удельного объема. Именно по такому принципу и работает скороварка.

Температура кипения воды в скороварке увеличивается до 121 °C (250 °F) на уровне моря при давлении, которое выше атмосферного давления на уровне моря на 1 бар или примерно 15 фунтов на квадратный дюйм

Удельный объем в скороварке

Чаще всего еда в скороварке — в форме жидкости. Конечно, часто в скороварке находятся и продукты питания в твердом состоянии, например мясо и овощи, но для успешной работы скороварки необходима жидкость. Когда крышка скороварки плотно закрыта, пар выходит из нее только через специальный патрубок, на который надет регулятор давления. Поэтому во время приготовления пищи в скороварке легко поддерживать постоянный удельный объем, что и делается. Главная цель приготовления еды в скороварке — приготовить еду с использованием более высокой температуры, и с наименьшим испарением жидкости. Такой способ ускоряет процесс приготовления пищи. Некоторое количество пара нам, все же, необходимо, так как именно горячий пар используется в скороварке для тепловой обработки продуктов. Теплоемкость пара намного выше теплоемкости воздуха, то есть он намного лучше воздуха хранит энергию. Высокая теплоемкость пара и тот факт, что скороварка позволяет нам поддерживать в ней температуру до 120° С означает, что еда в ней готовится намного быстрее и с меньшими затратами энергии, чем если бы ее готовили в кипящей воде или в духовом шкафу.

Чтобы поддерживать массу и объем неизменными, из скороварки почти не выпускают пар во время приготовления пищи. Это также помогает поддерживать более-менее постоянный удельный объем. Как уже обсуждалось ранее, если давление, температура или удельный объем постоянны, то величина двух других переменных зависит друг от друга. То есть, при увеличении температуры, как в начальной стадии приготовления пищи в скороварке, давление внутри скороварки также увеличится. Через некоторое время система достигнет равновесия между давлением и температурой. При дальнейшем увеличении наружной температуры жидкость в скороварке начнет испаряться. Эта температура — максимально возможная для данных давления и удельного объема. Как только наша система достигла этой температуры, мы убавляем огонь, чтобы поддерживать постоянную температуру и давление до конца процесса приготовления пищи.

Использование скороварки не только позволяет сберечь электроэнергию. Как мы упоминали выше, время приготовления пищи в скороварке намного меньше, чем если бы мы использовали другие методы приготовления, поэтому кухня нагревается намного меньше, что особенно важно в жаркую погоду. К тому же, еда, приготовленная в скороварке, намного полезнее для здоровья, чем, например, жареная еда, так как в скороварке не нужно масло, которое необходимо для жарения.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

2.4.1 Удельный объем и удельная площадь кузова

Удельным объемом называется отношение объема кузова к грузоподъемности, то есть величина объема кузова, приходящаяся на тонну грузоподъемности,

где V— полный или геометрический объем кузова, м³ Р — грузоподъемность вагона, т.
Кроме полного объема, различают погрузочный объем кузова

где φ — коэффициент использования геометрического объема кузова.

У крытых и изотермических вагонов обычно φ < 1, у цистерн φ = 1, а у полувагонов при загрузке их выше уровня стен (с шапкой) φ > 1.

Для платформ вместо удельного объема определяют удельную площадь пола

где F— полная площадь пола, м³

Н—высота погрузки, м.

Высота погрузки сыпучих грузов определяется высотой бортов платформы и углом естественного откоса груза с учетом его уменьшения во время движения, а для остальных грузов — очертаниями верхних линий габаритов подвижного состава.

От величины удельных объемов и удельных площадей зависит использование объема и грузоподъемности вагонов, а следовательно, себестоимость перевозок, размер и стоимость парка вагонов, необходимых для данного объема перевозок.

При перевозке в вагоне одного вида груза с объемной массой ρ, т/м³ целесообразные удельный объем и удельная площадь составляют:

Исследования показали, например, что для крытых четырехосных вагонов целесообразно иметь удельный объем кузова, равный (2—2,1)м³/т. Среднее использование грузоподъемности при этом составляет 85 %, тогда как у ранее построенных крытых вагонов cvy=1,5 м³/т грузоподъемность использовалась в среднем на 73 %. Такое увеличение коэффициента использования грузоподъемности имеет важное значение и поэтому предусмотрено пополнение вагонного парка крытыми вагонами с увеличенным объемом кузова.

Большое значение имеет также стремление обеспечить уплотненную погрузку грузов, позволяющую повысить использование грузоподъемности вагонов, увеличить их статическую нагрузку.

Статическая нагрузка определяет количество груза, которое загружается в вагон. Для каждого вида груза i

где Р — грузоподъемность вагона;

λi — коэффициент использования грузоподъемности для i-го груза. Для грузов, у которых использование грузоподъемности вагона определяется объемом кузова, статическую нагрузку можно вычислить по формуле

Эта формула справедлива при vy ≤ vy.r, поскольку из условия прочности вагона необходимо обеспечивать Рci < Р.

Средняя статическая нагрузка для каждого типа вагона, в котором перевозятся различные грузы,

где аi — абсолютное количество или доля i-го груза в общем объеме грузов, перевозимых рассматриваемым типом вагона.

Статическая нагрузка определяет количество груза в вагоне без учета расстояния его перевозки. Для учета этого расстояния пользуются другим показателем — средней динамической нагрузкой вагона рассматриваемого типа:

где li — среднее расстояние перевозки i-го груза.

Следует отличать рассматриваемые в данной главе статические и динамические нагрузки вагона, представляющие собой величину массы груза, загружаемого и перевозимого в вагоне, от статических и динамических нагрузок, изучаемых в других учебниках при оценке прочности и динамических качеств вагона и являющихся величиной сил, действующих на вагон или его части при медленно или быстро изменяющихся процессах.

Удельный объем: определение, формулы, примеры

Удельный объем определяется как количество кубических метров, занимаемое одним килограммом вещества. Это отношение объема материала к его массе, равное обратной величине его плотности. Другими словами, удельный объем обратно пропорционален плотности. Удельный объем можно рассчитать или измерить для любого состояния вещества, но чаще всего он используется в расчетах с газами.

Стандартной единицей удельного объема является кубический метр на килограмм (м 3 /кг), хотя он может быть выражен в миллилитрах на грамм (мл/г) или кубических футах на фунт (фут 3 /фунт).

Внутренняя и интенсивная

«Удельная» часть удельного объема означает, что она выражена в единицах массы. Это внутреннее свойство материи, что означает, что оно не зависит от размера выборки. Точно так же удельный объем – это интенсивное свойство вещества, на которое не влияет количество вещества или место его отбора.

Формулы удельного объема

Для расчета удельного объема (ν) используются три общие формулы:

  1. ν = V / m где V — объем, а m — масса
  2. ν = 1 /ρ = ρ -1 где ρ плотность
  3. ν = RT / PM = RT / P где R — постоянная идеального газа, T — температура, P — давление, M — молярность

Второе уравнение обычно применяется к жидкостям и твердым телам, поскольку они относительно несжимаемы.Уравнение можно использовать при работе с газами, но плотность газа (и его удельный объем) может резко измениться при небольшом повышении или понижении температуры.

Третье уравнение применимо только к идеальным газам или к реальным газам при относительно низких температурах и давлениях, приближающихся к идеальным газам.

Таблица общих значений удельного объема

Инженеры и ученые обычно обращаются к таблицам конкретных значений объема. Эти репрезентативные значения относятся к стандартной температуре и давлению (STP), то есть к температуре 0 °C (273.15 К, 32 °F) и давление 1 атм.

Вещество Плотность Удельный объем
(кг/м 3 ) 3 /кг)
Воздух 1,225 0,78
Лед 916,7 0,00109
Вода (жидкая) 1000 0,00100
Соленая вода 1030 0.00097
Меркурий 13546 0,00007
Р-22* 3,66 0,273
Аммиак 0,769 1,30
Углекислый газ 1,977 0,506
Хлор 2,994 0,334
Водород 0,0899 11.12
Метан 0.717 1,39
Азот 1,25 0,799
Пар* 0,804 1,24

Вещества, отмеченные звездочкой (*), не входят в STP.

Поскольку материалы не всегда находятся в стандартных условиях, существуют также таблицы для материалов, в которых указаны конкретные значения объема в диапазоне температур и давлений. Вы можете найти подробные таблицы для воздуха и пара.

Использование определенного тома

Удельный объем чаще всего используется в технике и в термодинамических расчетах для физики и химии.Он используется для прогнозирования поведения газов при изменении условий.

Рассмотрим герметичную камеру, содержащую заданное количество молекул:

  • Если камера расширяется, а количество молекул остается постоянным, плотность газа уменьшается, а удельный объем увеличивается.
  • Если камера сжимается, а количество молекул остается постоянным, плотность газа увеличивается, а удельный объем уменьшается.
  • Если объем камеры остается постоянным при удалении некоторых молекул, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.
  • Если объем камеры поддерживается постоянным при добавлении новых молекул, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.
  • При удвоении плотности его удельный объем уменьшается вдвое.
  • Если удельный объем удваивается, плотность уменьшается вдвое.

Удельный объем и удельный вес

Если известны удельные объемы двух веществ, эту информацию можно использовать для расчета и сравнения их плотностей. Сравнение плотности дает значения удельного веса.Одним из применений удельного веса является предсказание того, будет ли вещество плавать или тонуть, если его поместить на другое вещество.

Например, если вещество А имеет удельный объем 0,358 см 3 /г, а вещество В имеет удельный объем 0,374 см 3 /г, взяв обратное значение каждого значения, мы получим плотность. Таким образом, плотность А равна 2,79 г/см 3 , а плотность В равна 2,67 г/см 3 . Удельный вес при сравнении плотности А и В равен 1.04 или удельный вес В по сравнению с А составляет 0,95. А плотнее В, поэтому А тонет в В или В плавает на А.

Пример расчета

Известно, что давление образца пара составляет 2500 фунтов силы/дюйм 2 при температуре 1960 по Ренкину. Чему равен удельный объем пара, если газовая постоянная равна 0,596?

ν = RT / P

ν = (0,596)(1960)/(2500) = 0,467 дюйм 3 /фунт

Источники

  • Моран, Майкл (2014). Основы инженерной термодинамики , 8-е изд. Уайли. ISBN 978-1118412930.
  • Силверторн, Ди (2016). Физиология человека: комплексный подход . Пирсон. ISBN 978-0-321-55980-7.
  • Уокер, Джер (2010) л. Основы физики, 9-е изд. Холлидей. ISBN 978-0470469088​.

Удельный объем Определение и примеры

Удельный объем — это свойство материи, которое представляет собой отношение ее объема к массе или обратное значение ее плотности.

Удельный объем — это физическое свойство вещества, которое представляет собой отношение его объема к его массе. Это то же самое, что и обратная величина его плотности. Другими словами, удельный объем обратно пропорционален плотности. Удельный объем относится ко всем состояниям или материи, но находит практическое применение для расчетов с газами.

Единицей удельного объема в СИ является кубический метр на килограмм (м 3 /кг). Однако он может быть выражен в других единицах объема на массу, включая миллилитры на грамм (мл/г) или кубические футы на фунт (ft 3 /lb).

Формулы удельного объема

Существуют три общие формулы удельного объема:

  1. ν = V / m  где V — объем, а m — масса
  2. ν = 1 /ρ = ρ -1 плотность
  3. ν = RT / PM где R — постоянная идеального газа, T — температура, P — давление и M — молярная масса

Первое уравнение применимо ко всем состояниям вещества.

Второе уравнение относится в основном к газам и жидкостям, поскольку они относительно несжимаемы, поэтому их плотность не сильно зависит от температуры или давления.

Третье уравнение применимо к идеальным газам или к приблизительному поведению реальных газов при низких температурах и давлениях.

Удельный объем является внутренним и интенсивным

Поскольку удельный объем относится к единице массы, его значение не зависит от размера выборки. Таким образом, это внутреннее и интенсивное свойство материи. Значения удельного объема одинаковы, независимо от того, где вы пробуете вещество.

Пример расчета

У вас есть 5 кг воздуха в 0,037 м резервуаре 3 .Каков удельный объем воздуха?

ν = В/м
ν = 0,037 м 3 / 5 кг = 0,0074 м 3 /кг

Плотность серебра 10,49 г/см 3 . Каков его удельный объем?

ν = 1 /ρ
ν = 1 /(10,49 г/см 3 ) = 0,095 см 3

значения плотности. В большинстве случаев значения приведены при стандартной температуре и давлении (STP), что составляет 0 °C (273.15 К, 32 °F) и 1 атм.

Вещество Плотность Удельный объем
(кг / м 3 ) 3 / кг)
Воздух 1,225 0,78
Ice 916,7 0,00109
Вода (жидкость) 1000 0,00100
Соль Вода 1030 0.00097
Ртуть 13546 0,00007
Р-22 * 3,66 0,273
Аммиак 0,769 1,30
Диоксид углерода 1,977 0,506
Хлор 2,994 0,334
Гиддена 0,0899 11,12
Метатан07074.717 1,39
азот 1,25 0,799
Стором* 0,804 1,24 0,804 1,24
0,804 1.24
0,804 1,24
0,804. значений температуры и давления существуют для хладагентов, воздуха и пара.

Особый объем Применение

Особый объем находит применение в технике, химии и физике. Хотя эта концепция применима к любому состоянию материи, ее обычно используют для прогнозирования поведения газов в изменяющихся условиях.Он применяется к расчетам объема, молярного объема и парциального молярного объема.

Например, рассмотрим герметичную камеру, содержащую фиксированное количество молекул газа:

  • Если плотность газа удвоится, его удельный объем уменьшится вдвое.
  • Если удельный объем удваивается, плотность уменьшается вдвое.
  • Если камера расширяется (увеличивается объем), а количество молекул остается постоянным, плотность газа уменьшается, а удельный объем увеличивается.
  • Если камера сжимается (уменьшается объем), а количество молекул остается постоянным, плотность газа увеличивается, а удельный объем уменьшается.
  • Если некоторые молекулы удаляются, но объем остается постоянным, плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается.
  • Если добавляют несколько молекул, но объем остается постоянным, плотность увеличивается, а удельный объем уменьшается.

Удельный объем в зависимости от удельного веса

Удельный вес – это отношение плотности одного вещества к плотности другого вещества. Поскольку удельный объем является обратной величиной плотности, его можно использовать для определения удельного веса.

Например, удельный вес позволяет предсказать, будет ли одно вещество плавать или тонуть в другом веществе. Если вещество А имеет удельный объем 0,358 см 3 /г, а вещество В имеет удельный объем 0,374 см 3 /г, взятие обратной величины каждого значения дает плотность. Итак, плотность А равна 2,79 г/см 3  , а плотность В равна 2,67 г/см 3 . Удельный вес по сравнению с плотностью А и В равен 1,04 или удельный вес В по сравнению с А равен 0.95. A плотнее B, поэтому A тонет в B или B плавает на A.

Ссылки

  • Moran, Michael (2014). Основы инженерной термодинамики , 8-е изд. Уайли. ISBN 978-1118412930.
  • Сильверторн, Ди (2016). Физиология человека: комплексный подход . Пирсон. ISBN 978-0-321-55980-7.
  • Уокер, Джер (2010). Основы физики (9-е изд.). Холлидей. ISBN 978-0470469088​.

Похожие сообщения

Как найти удельный объем газовой смеси? – Кухня

Удельный объем идеального газа также равен газовой постоянной (R), умноженной на температуру, а затем разделенной на давление, умноженное на молярную массу этого идеального газа.Для расчета удельного объема необходимо знать объем (V) и массу (m). Удельный объем равен объему, деленному на массу.

Как найти удельный объем смеси?

Удельный объем в смешанной области составляет В/м, который можно найти, разделив уравнение [1] на общую массу, м.куб. Мы определяем качество x как массовую долю пара в смешанной области.

Как рассчитать удельный объем газа?

Формулы удельного объема Для расчета удельного объема (ν) используются три общие формулы: ν = V / m, где V — объем, а m — масса.ν = 1 /ρ = ρ 1 , где ρ – плотность. ν = RT / PM = RT / P, где R — постоянная идеального газа, T — температура, P — давление и M — молярность.

Каков объем смеси газов?

Таким образом, общий объем смеси газов равен сумме парциальных объемов ее компонентов. Таким образом, объемная доля компонента смеси идеальных газов равна мольной доле этого компонента.

Как найти конкретный том?

Для расчета удельного объема необходимо знать объем (V) и массу (m). Удельный объем равен объему, деленному на массу. Обычно объем измеряется в кубических метрах (м3), а масса измеряется в килограммах. Затем удельный объем рассчитывается как объем, деленный на массу.

Какая формула объема?

В то время как основная формула площади прямоугольной формы — длина × ширина, основная формула объема — длина × ширина × высота.

Что такое удельный объем вещества?

Удельный объем – это свойство материалов, определяемое как количество кубических метров, занимаемое одним килограммом определенного вещества. Стандартной единицей измерения является кубический метр на килограмм (м 3 /кг или м 3 · кг 1 ). Небольшие изменения температуры окажут заметное влияние на удельные объемы.

Что подразумевается под удельным объемом?

: объем на единицу массы вещества: величина, обратная плотности.

Что такое объем в газах?

Объем газа, образующегося во время химической реакции, можно измерить, собрав газ в перевернутый контейнер, наполненный водой. Газ вытесняет воду из сосуда, а объем вытесненной жидкости является мерой объема газа. Объем некоторых газов не может быть измерен этим методом.

Что такое объемная доля газовой составляющей в смеси?

В химии объемная доля φ i определяется как объем компонента V i , деленный на объем всех компонентов смеси V до смешивания: будучи безразмерным, его единица измерения равна 1; выражается числом, т.е.г., 0,18.

Каков объем O2 на STP?

1/4 моль Ch5 потребует = 1/4 × 2 моль O2 = 0,5 моль O2 для полного сгорания. Таким образом, для полного сгорания 4 г Ch5 требуется 11,2 л O2.

Как рассчитать PPM по объему?

Для преобразования объемных частей на миллион в массовых частей на миллион умножьте на плотность частиц. Для минеральных зерен (размеры глины, ила и песка) это обычно составляет 2,65 г/см3. Например, образец с объемной концентрацией 25 мкл/л будет иметь массовую концентрацию 25*2.65 = 66 мг/л.

Как определить процентное содержание раствора в данной смеси?

Объемные проценты: объемные проценты используются для выражения концентрации раствора, когда объем растворенного вещества и объем раствора даны: объемные проценты = объем растворенного вещества объем раствора × 100%

Как найти объем, зная давление и температуру?

Во-первых, давайте рассмотрим закон идеального газа, PV = nRT. В этом уравнении «P» — давление в атмосферах, «V» — объем в литрах, «n» — количество частиц в молях, «T» — температура в градусах Кельвина, а «R» — постоянная идеального газа. (0.0821 литр атмосферы на моль Кельвина).

Глава 3 | Термодинамика


Диаграммы фазового перехода и свойств

В этой главе мы рассмотрим значения свойств и отношения чистого вещества (например, воды), которое может существовать в трех фазах – твердом, жидком и газообразном. Мы не будем рассматривать твердую фазу в этом курсе. Чтобы представить довольно сложные взаимодействия фазового превращения, которые происходят в чистых веществах, мы рассмотрим эксперимент, в котором у нас есть жидкая вода в поршне-цилиндре при температуре 20 ° C и давлении 100 кПа.К цилиндру добавляется тепло, в то время как давление поддерживается постоянным до тех пор, пока температура не достигнет 300°C, как показано на следующей диаграмме T-v (температура в зависимости от удельного объема):

При переходе от состояния (1) к состоянию (2) вода сохраняет свою жидкую фазу, а ее удельный объем очень незначительно увеличивается до тех пор, пока температура не приблизится к 100°C (состояние (2) – насыщенная жидкость ). По мере добавления тепла вода постепенно меняет фазу с жидкой на водяной пар (пар), поддерживая температуру на уровне 100°C ( Температура насыщения – T насыщенность ) до тех пор, пока в цилиндре не останется жидкости (Состояние (4 ) – Насыщенный пар ).Если нагрев продолжается, то температура водяного пара увеличивается (T > T sat ) и считается, что перегрета (состояние (5)).

Обратите внимание, что в течение всего этого процесса удельный объем воды увеличился более чем на три порядка, что потребовало использования логарифмической шкалы для оси удельного объема.

Мы можем повторить этот же эксперимент при другом давлении, чтобы получить больше кривых, как показано на рисунке ниже.

Как видите, по мере увеличения давления область постоянной температуры между насыщенной жидкостью и насыщенным паром становится все меньше и меньше, пока полностью не исчезает в критической точке, выше которой нет четкого различия между жидкостным и паровым состояниями.

Линии насыщения можно провести, соединив точки точек насыщенной жидкости и насыщенного пара, как показано на рисунке ниже.

Линии насыщения определяют области
интерес, как показано на диаграмме, представляет собой область Compressed Liquid до
слева область Quality , обведенная линиями насыщения, и Superheated
область (которая также включает закритическую область ) справа от
линии насыщенного пара и выше критической точки.Мы будем использовать таблицы свойств
, связанные с регионами, чтобы оценить различные
характеристики. Обратите внимание, что мы предоставили таблицы свойств пара, хладагента
. R134a и двуокись углерода, которые из-за экологических проблем, связанных с R134a
вероятно, станет широко используемым хладагентом в будущем.

Область качества

Область качества , также называемая
областью смеси насыщенных жидкостей и паров , представляет собой область, заключенную между
линией насыщенной жидкости и линией насыщенного пара.В любой точке
этой области качество смеси (иногда называемое коэффициентом сухости
) определяется как масса пара, деленная на общую массу жидкости,
, как показано на следующей диаграмме:

Обратите внимание, что свойства, относящиеся к насыщенной жидкости, имеют нижний индекс f, а свойства, относящиеся к насыщенному пару, имеют нижний индекс g. Для оценки качества рассмотрим объем V, содержащий массу m насыщенной парожидкостной смеси. Обратите внимание, что из таблиц свойств пара мы также включили три новых свойства: внутреннюю энергию u [кДж/кг], энтальпию h [кДж/кг] и энтропию s [кДж/кг].K] все они будут определены по мере необходимости в будущих разделах. На данном этапе мы отмечаем, что 3 уравнения, связывающие качество и удельный объем, также могут быть оценены с точки зрения этих трех дополнительных свойств.

P-v Диаграмма для воды

Вышеприведенное обсуждение было сделано с точки зрения температуры
(T) и удельного объема (v). Однако вы можете вспомнить из главы 1, когда мы определяли постулат состояния
, что любые два независимых интенсивных свойства
могут использоваться для полного определения всех других интенсивных свойств состояния
.Это означает, что мы также можем оценить вещество с точки зрения давления
(P) и удельного объема (v), как показано ниже:

Обратите внимание, что из-за чрезвычайно большого диапазона интересующих значений давления и удельного объема это можно сделать только на логарифмическом графике. Это крайне неудобно, поэтому диаграммы T-v и P-v 405 обычно не вычерчиваются в масштабе, а зарисовываются только для того, чтобы помочь определить проблему, которая затем решается в терминах паровых таблиц.Этот подход иллюстрируется следующими решенными задачами.

Решенный пример

Два килограмма воды при температуре 25°C помещают в устройство с поршневым цилиндром под давлением 100 кПа, как показано на схеме (состояние (1)). К воде при постоянном давлении добавляется тепло до тех пор, пока поршень не достигнет упоров при общем объеме 0,4 м 3 (Состояние (2)). Затем добавляется больше тепла при постоянном объеме, пока температура воды не достигнет 300°C (состояние (3)). Определить (а) качество жидкости и массу пара в состоянии (2) и (б) давление жидкости в состоянии (3).

Шаг 1: Всегда рисуйте полную диаграмму состояний и процессов проблемы и включайте в диаграмму всю необходимую информацию. В этом случае есть три состояния и два процесса (постоянное давление и постоянный объем).

Этап 2: В случае закрытой системы с жидкостью с фазовым переходом, всегда рисует диаграмму T-v или P-v с указанием всех соответствующих состояний и процессов на диаграмме.Как упоминалось выше, эта диаграмма не будет нарисована в масштабе, однако она поможет определить проблему и подход к решению. В случае с паром, когда мы определяем различные значения из таблиц пара, мы добавляем эти значения к диаграмме, как показано ниже:

Обратите внимание, что диаграмма T-v основана исключительно на интенсивных свойствах, поэтому масса на диаграмме не указана. Таким образом, на диаграмме мы указываем, что для определения качества в состоянии (2) нам необходимо сначала оценить удельный объем v 2 , который затем можно сравнить со значениями насыщения v f и v g при давление 100 кПа.

Таким образом v 2 = = = 0,2

Качество x 2 =

масса водяного пара в состоянии 2:

Что касается состояния (3), то в постановке задачи не указано, что оно находится в области перегрева. Нужно было сначала определить удельный объем насыщенного пара v г при 300°С. Это значение составляет 0,0216 , что намного меньше удельного объема v 3 , равного 0,2 , таким образом помещая состояние (3) далеко в перегретую область. Таким образом, двумя интенсивными свойствами, которые мы используем для определения давления в состоянии (3), являются T 3 = 300°C и v 3 = 0.2 . Сканируя таблицы перегрева, мы обнаруживаем, что самые близкие значения находятся где-то между 1,2 МПа и 1,4 МПа, поэтому мы используем методы линейной интерполяции для определения фактического давления P 3 , как показано ниже:

Решенный пример реального мира

При варке пищи температура приготовления ограничивается примерно 100°C (в зависимости от высоты над уровнем моря). Скороварки позволяют быстрее готовить за счет повышения температуры кипения воды с помощью повышенного давления. Давление внутри герметичной плиты можно варьировать, используя различные грузы для герметизации вентиляционного отверстия.Скороварка, содержащая 4 кг воды, должна использоваться для приготовления картофеля при температуре 150 ° C. Определите (а) какое давление необходимо для поддержания желаемой температуры кипения и (б) массу груза, который необходимо использовать для поддержания температуры. давление, определенное в части (а), учитывая круглое отверстие диаметром 1 см, (в) если скороварка имеет объем 10 л, каково качество пара внутри скороварки в момент, когда он достигает температуры, прежде чем любой пар (при условии, что к этому моменту из скороварки был удален весь воздух); горелка.

Шаг 1

Чтобы поддерживать постоянную температуру, мы знаем, что нам нужно давление, при котором точка кипения воды будет точно равна 150 ° C. Чтобы найти это давление, мы обратимся к таблицам пара, чтобы найти давление насыщенного пара при желаемая температура, в данном случае это 476,16 кПа.

Шаг 2

Чтобы решить часть (b), нам нужно найти вес, необходимый для точного противодействия давлению пара, пытающегося покинуть вентиляционное отверстие. Поскольку сила — это давление, умноженное на площадь, мы должны определить площадь вентиляционного отверстия:

   

Затем мы умножаем это значение на давление, найденное в части (а), чтобы найти требуемый вес, и делим на г, чтобы найти массу, необходимую для создания этого веса:

   

Шаг 3

Для части (c) мы будем использовать формулу для x как отношения удельных объемов, перечисленных выше:

   

Получаем значения v f и v g из паровых таблиц и вычисляем v из объема скороварки и общей массы воды:

   

Подставив эти значения в наше уравнение для x, мы получим:

   

Шаг 4

Решение для части (d) снова возвращает нас к паровым столам.На этот раз мы смотрим на удельную энтальпию насыщенного пара при заданной температуре, которая в данном случае указана как 2113,7. Затем мы должны умножить это значение на общую массу воды (4 кг), чтобы найти общую необходимую энергию:

   

И, наконец, нам нужно разделить эту энергию на тепловложение горелки (7000 Вт), чтобы найти время, необходимое для передачи необходимой энергии воде:

   


Уравнение состояния идеального газа

Продолжая наше обсуждение чистых веществ,
мы находим, что для чистого вещества в области перегрева при удельных
объемах, намного превышающих критическую точку, соотношение P-v-T может быть удобно очень точно выражено уравнением идеального газа штата
следующим образом:

   

где: R является константой для конкретного вещества и называется газовой постоянной .

Обратите внимание, что для уравнения идеального газа и давление P, и температура T должны быть выражены в абсолютных величинах.

Рассмотрим, например, диаграмму T-v для воды, как показано ниже:

Заштрихованная зона на диаграмме указывает область, которая может быть представлена ​​уравнением идеального газа с погрешностью менее 1%. Обратите внимание, что в критической точке ошибка составляет 330%.

где: Универсальная газовая постоянная и

– молярная масса вещества.

Для воздуха:

пар:

Три наиболее часто используемых формата для выражения уравнения состояния идеального газа:

Решенный пример

Цилиндр-поршень содержит 0,5 кг насыщенной жидкой воды под давлением 200 кПа. Добавляется тепло, и пар расширяется при постоянном давлении, пока не достигнет температуры 300°C.

  1. Нарисуйте схему процесса, показывающую начальное и конечное состояния системы.
  2. Зарисуйте этот процесс на диаграмме T-v (температурно-удельный объем) относительно линий насыщения, критической точки и соответствующих линий постоянного давления, четко указав начальное и конечное состояния.
  3. Используя таблицы паров, определите начальную температуру пара перед нагревом.
  4. С помощью таблиц пара определить конечный объем пара после нагрева
  5. Используя уравнение состояния идеального газа, определите конечный объем пара после нагрева. Определите процентную ошибку использования этого метода по сравнению с использованием паровых таблиц.

Примечание. Данные о критической точке и постоянная идеального газа для пара можно найти на первой странице таблиц пара.

Подход к решению:

Даже если бы вопросы а) и б) не требовались, это всегда должно быть первоочередным пунктом при решении термодинамической задачи.

c) Поскольку состояние (1) определяется как насыщенная жидкость при 200 кПа, мы используем таблицы насыщенного пара, чтобы определить, что T 1 = T насыщения при 200 кПа = 120,2°C.

d) Из диаграммы T-v мы определяем, что состояние (2) находится в области перегрева, поэтому мы используем таблицы перегретого пара, чтобы определить, что v 2 = v 200 кПа, 300°C = 1.3162 . Таким образом, V 2 = mv 2 = (0,5 кг)(1,3162) = 0,658 м 3 (658 литров).

e) Определить V 2 из уравнения состояния идеального газа

       T ДОЛЖЕН быть абсолютным!

Обратите внимание, что при проверке юнитов мы обнаруживаем, что следующее преобразование появляется так часто, что мы чувствуем, что его следует добавить в наш Набор выживания для преобразования юнитов (вспомните главу 1):

Наконец, мы определяем процентную ошибку использования уравнения идеального газа в состоянии (2):


Неидеальное поведение газа

На приведенной выше диаграмме T-v для воды мы заметили, что газы могут значительно отклоняться от уравнения состояния идеального газа в областях, близких к критической точке, и было рекомендовано использовать множество уравнений состояния для учета этого неидеального поведения. .Однако это неидеальное поведение может быть объяснено поправочным коэффициентом, называемым коэффициентом сжимаемости Z, определяемым следующим образом:

   

, таким образом, когда коэффициент сжимаемости Z приближается к 1, газ ведет себя как идеальный газ. Обратите внимание, что при тех же условиях температуры и давления коэффициент сжимаемости может быть выражен как:

   

Различные жидкости имеют разные значения давления и температуры в критической точке, данные PCR и TCR, которые можно определить из Таблицы данных о критических точках для различных веществ.К счастью, принцип соответствия состояний показывает, что мы можем нормализовать значения давления и температуры с критическими значениями следующим образом:

   

   

Все жидкости, нормализованные таким образом, демонстрируют одинаковое неидеальное поведение газа в пределах нескольких процентов, поэтому все они могут быть нанесены на Обобщенную диаграмму сжимаемости. Доступно несколько таких диаграмм, однако мы предпочитаем использовать диаграмму сжимаемости Ли-Кеслера (логарифмическую).Использование диаграммы сжимаемости показано в следующем примере.

Решенный пример

Углекислый газ

хранится в 100-литровом резервуаре при давлении 6 МПа и температуре 30°C. Определите массу CO 2 в резервуаре на основе (а) значений, полученных из таблиц данных CO 2 , (b) уравнения состояния идеального газа и (c) обобщенной диаграммы сжимаемости. Сравните (b) и (c) с (a) и определите процентную ошибку в каждом случае.

Подход к решению:

Сначала мы определяем данные о критических точках для CO 2 из Таблицы данных о критических точках различных веществ

После оценки приведенного давления и приведенной температуры мы наносим их на обобщенную диаграмму сжимаемости, чтобы определить коэффициент сжимаемости, как показано ниже. Фактическое значение удельного v a получено из таблиц перегрева CO 2 .Общее правило состоит в том, что если P CR или если T >> T CR , то вы, вероятно, имеете дело с идеальным газом. Если вы сомневаетесь , всегда проверяйте Коэффициент сжимаемости Z на Таблице сжимаемости.

Жесткий контейнер имеет объем и содержит пар при температуре C. 1/4 объема находится в жидкой форме, а оставшаяся часть – в виде пара. Определить давление пара, качество насыщенной смеси и плотность смеси.

Дано:

Объем (В) =

Температура (T)=C

Найти:

  1. Давление пара.
  2. Качество насыщенной смеси.
  3. Плотность смеси.


Раствор

Линейная интерполяция

Линейная интерполяция Вверх: Возврат

Линейная интерполяция — это способ заполнить «дыры» в таблицах. В виде Например, если вы хотите найти давление насыщения воды при температуре 40С можно посмотреть в таблице Б.1.1, (стр.674), для 40С в первой колонке. Соответствующее желаемое давление находится в следующем столбце; в данном случае 7.384 кПа. Но что, если вы хотите найти давление насыщения при 38C вместо 40С?

Температуры 38С нет в таблице. Вы могли бы, конечно просто игнорируйте разницу между 38C и 40C, и по-прежнему считать давление насыщения равным 7,384 кПа. Но это не приемлемо в этом классе; это слишком неточно. Чтобы получить точную значение, вы должны использовать линейную интерполяцию. (Хотя беря ближайший значение, 40C, конечно, лучше, чем ничего, если вы забыл, как делать линейную интерполяцию во время экзамена.)

Введем несколько символов. Пусть г будет вашим заданным значением, 38C в этом примере. Пусть г 1 и г 2 будут двумя ближайшими приближения к г в табл. Взгляд на Таблицу B.1.1 показывает что два ближайших значения, которые вы можете найти в таблице, равны 35C. и 40°С, поэтому в нашем примере г 1 = 35°С и г 2 =40°С. (Желаемое значение находится между этими двумя, поэтому “in” в “interpolation.”)

Также пусть d будет нашим желаемым значением, в нашем примере это насыщенный давление. Пусть d 1 и d 2 будут приблизительными желаемыми значениями. соответствует г 1 и г 2 . В нашем примере таблица B.1.1 дает давление насыщения при 90 593 г 90 311 1 90 314 90 594 = 35°C будет равно 90 593 d 90 311 1 90 314 90 594 = 5,628 кПа и давление насыщения при 90 593 г 90 311 2 90 314 90 594 =40°C будет равно 90 593 d 90 311 2 90 314 90 594 =7.384 кПа. Оба d 1 и d 2 являются приближениями к нашему желаемому давлению, но ни то, ни другое не является достаточно точным.

Формула линейной интерполяции:

Так, в нашем примере желаемое давление насыщения d при 38С является:

Вам нужны две переменные для считывания сжатой жидкости или столы с перегретым паром. В следующем примере мы найдем удельный объем пара при заданной температуре 100°С и при давлении 20 кПа.

Пар (перегретый водяной пар) указан в таблице Б.1.3. У нас нет трудно найти заданные 100C в этой таблице, но мы не можем найти заданное давление 20 кПа. Ближайшие давления в таблице составляют 10 кПа и 50 кПа.

Итак, в формуле линейной интерполяции из предыдущего раздела

устанавливаем заданное значение г равным 20 кПа, а ближайшую таблицу значений г 1 и г 2 до 10 кПа и 50 кПа.

Требуемое количество d теперь представляет собой удельный объем при 100°С. и 20 кПа. Задаем значение d 1 удельного объема г 1 =10 кПа (и 100°С), т.е. таблицы, а d 2 к удельному объему при г 2 =50 кПа (и 100С,) поэтому d 2 =3,41833 м 3 /кг.

Затем наша формула дает удельный объем при 20 кПа и 100°C. в виде:

Вы можете спросить, что происходит с последним примером, если ни давление, ни заданная температура не указаны в таблице.Например, чтобы найти удельный объем при 20 кПа и 110С, ни 20 кПа ни 110C не указаны в таблице B.1.4. Я не думаю, что мы бы сделали это Вам во время экзамена. Но ответ будет состоять в том, чтобы сделать три линейных интерполяции: сначала интерполируйте определенный объем при 110C и 10 кПа (заполните «дыру» 110C в данных 10 кПа), затем интерполируйте конкретный объем при 110°C и 50 кПа (заполните “дыра” 110C в данных 50 кПа) и, наконец, линейная интерполируйте эти значения 110C так же, как мы делали для 100С в предыдущем разделе.

Другая проблема возникает, если вы пытаетесь интерполировать определенный объем пара при 11 кПа и 50°С. Вы можете использовать запись B.1.3 для 50C и г 1 = 10 кПа, что дает d 1 = 14,86920 м 3 /кг. Но к сожалению, данные 50 кПа начинаются с 81,33°C; нет 50С пар при 50 кПа существует. Ключ, чтобы найти вторую запись в таблице, чтобы дать you g 2 и d 2 , заключается в том, чтобы признать, что перегретый пар заканчивается на насыщенность, которая находится в таблице Б.1.1. Вы можете найти нужную секунду запись таблицы там; в частности, B.1.1 при 50°С дает второй давление г 2 =12,350 и удельный объем d 2 =12,0318. Что значит что формула

дает удельный объем пара при 11 кПа и 50 ° C как:


Вверх: Возврат

Глава 3: Чистые вещества – термодинамика

В этой главе мы рассмотрим значения свойств и отношения чистого вещества (например, воды), которое может существовать в трех фазах – твердом, жидком и газообразном.Мы не будем рассматривать твердую фазу в этом курсе. Чтобы представить довольно сложные взаимодействия фазового превращения, которые происходят в чистых веществах, мы рассмотрим эксперимент, в котором у нас есть жидкая вода в поршне-цилиндре при температуре 20 ° C и давлении 100 кПа. К цилиндру добавляется тепло, в то время как давление поддерживается постоянным до тех пор, пока температура не достигнет 300°C, как показано на следующей диаграмме T-v (температура в зависимости от удельного объема):



При переходе от состояния (1) к состоянию (2) вода сохраняет свою жидкую фазу, а ее удельный объем очень незначительно увеличивается до тех пор, пока температура не приблизится к 100°C (состояние (2) — насыщенная жидкость ).По мере добавления тепла вода постепенно меняет фазу с жидкой на водяной пар (пар), поддерживая температуру на уровне 100°C ( Температура насыщения – T насыщенность ) до тех пор, пока в цилиндре не останется жидкости (Состояние (4 ) – Насыщенный пар ). Если нагрев продолжается, то температура водяного пара увеличивается (T > T sat ) и считается, что перегрета (состояние (5)).

Обратите внимание, что в течение всего этого процесса удельный объем воды увеличился более чем на три порядка, что потребовало использования логарифмической шкалы для оси удельного объема.

Мы можем повторить этот же эксперимент при другом давлении, чтобы получить больше кривых, как показано на рисунке ниже.



Как видите, по мере увеличения давления область постоянной температуры между насыщенной жидкостью и насыщенным паром становится все меньше и меньше, пока полностью не исчезает в критической точке, выше которой нет четкого различия между жидкостным и паровым состояниями.

Линии насыщения можно провести, соединив точки точек насыщенной жидкости и насыщенного пара, как показано на рисунке ниже.



Линии насыщения определяют интересующие области
, как показано на диаграмме: область Compressed Liquid до
слева, область Quality , заключенная в линии насыщения, и область Superheated
(которая также включает область Закритическая ) справа от
линии насыщенного пара и выше критической точки. Мы будем использовать таблицы свойств
, связанные с регионами, для оценки различных свойств
.Обратите внимание, что мы предоставили таблицы свойств пара, хладагента
R134a и двуокиси углерода, которые из-за экологических соображений, связанных с R134a
, скорее всего, станут широко используемыми хладагентами в будущем.


Область качества , также называемая
областью
смеси насыщенных жидкостей и паров , представляет собой область, заключенную между
линией насыщенной жидкости и линией насыщенного пара. В любой точке
этой области качество смеси (иногда называемое коэффициентом сухости
) определяется как масса пара, деленная на общую массу жидкости,
, как показано на следующей диаграмме:









Обратите внимание, что свойства, относящиеся к насыщенной жидкости, имеют нижний индекс f, а свойства, относящиеся к насыщенному пару, имеют нижний индекс g.Для оценки качества рассмотрим объем V, содержащий массу m насыщенной парожидкостной смеси.











Обратите внимание на таблицы свойств пара, что мы также включили три новых свойства: внутреннюю энергию u [кДж/кг], энтальпию h [кДж/кг] и энтропию s [кДж/кг·К], все из которых будут определены как необходимо в будущих разделах. На данном этапе мы отмечаем, что 3 уравнения, связывающие качество и удельный объем, также могут быть оценены с точки зрения этих трех дополнительных свойств.


Вышеприведенное обсуждение было сделано с точки зрения температуры
(T) и удельного объема (v). Однако вы можете вспомнить из главы 1, когда мы определяли постулат состояния
, что любые два независимых интенсивных свойства
могут использоваться для полного определения всех других интенсивных свойств состояния
. Это означает, что мы также можем оценить вещество с точки зрения давления
(P) и удельного объема (v), как показано ниже:



Обратите внимание, что из-за очень большого диапазона интересующих значений давления и удельного объема это можно сделать только на логарифмическом графике.Это крайне неудобно, поэтому диаграммы T-v и P-v 405 обычно не вычерчиваются в масштабе, а зарисовываются только для того, чтобы помочь определить проблему, которая затем решается в терминах паровых таблиц. Этот подход иллюстрируется следующими решенными задачами.

Решенный пример

Два килограмма воды при температуре 25°C помещают в устройство с поршневым цилиндром под давлением 100 кПа, как показано на схеме (состояние (1)). К воде при постоянном давлении добавляется тепло до тех пор, пока поршень не достигнет упора при общем объеме 0.4 м 3 (Штат (2)). Затем добавляется больше тепла при постоянном объеме, пока температура воды не достигнет 300°C (состояние (3)). Определить (а) качество жидкости и массу пара в состоянии (2) и (б) давление жидкости в состоянии (3).









Шаг 1: Всегда рисуйте полную диаграмму состояний и процессов проблемы и включайте в диаграмму всю необходимую информацию.В этом случае есть три состояния и два процесса (постоянное давление и постоянный объем).

Этап 2: В случае закрытой системы с жидкостью с фазовым переходом, всегда рисует диаграмму T-v или P-v с указанием всех соответствующих состояний и процессов на диаграмме. Как упоминалось выше, эта диаграмма не будет нарисована в масштабе, однако она поможет определить проблему и подход к решению. В случае с паром, когда мы определяем различные значения из таблиц пара, мы добавляем эти значения к диаграмме, как показано ниже:









   

   

Обратите внимание, что диаграмма T-v основана исключительно на интенсивных свойствах, поэтому масса на диаграмме не указана.Таким образом, на диаграмме мы указываем, что для определения качества в состоянии (2) нам необходимо сначала оценить удельный объем v 2 , который затем можно сравнить со значениями насыщения v f и v g при давление 100 кПа.

Таким образом  = = 0,2

Качество

масса водяного пара в состоянии 2:

Что касается состояния (3), то в постановке задачи не указано, что оно находится в области перегрева. Нужно было сначала определить удельный объем насыщенного пара v г при 300°С.Это значение составляет 0,0216 , что намного меньше удельного объема v 3 , равного 0,2 , таким образом помещая состояние (3) далеко в перегретую область. Таким образом, двумя интенсивными свойствами, которые мы используем для определения давления в состоянии (3), являются T 3 = 300°C и v 3 . Сканируя таблицы перегрева, мы обнаруживаем, что самые близкие значения находятся где-то между 1,2 МПа и 1,4 МПа, поэтому мы используем методы линейной интерполяции для определения фактического давления P 3 , как показано ниже:







Решенный пример реального мира

При варке пищи температура приготовления ограничивается примерно 100°C (в зависимости от высоты над уровнем моря).Скороварки позволяют быстрее готовить за счет повышения температуры кипения воды с помощью повышенного давления. Давление внутри герметичной плиты можно варьировать, используя различные грузы для герметизации вентиляционного отверстия. Скороварка, содержащая 4 кг воды, должна использоваться для приготовления картофеля при температуре 150 ° C. Определите (а) какое давление необходимо для поддержания желаемой температуры кипения и (б) массу груза, который необходимо использовать для поддержания температуры. давление, определенное в части (а), учитывая круглое отверстие диаметром 1 см, (в) если скороварка имеет объем 10 л, каково качество пара внутри скороварки в момент, когда он достигает температуры, прежде чем любой пар (при условии, что к этому моменту из скороварки был удален весь воздух); горелка.

Шаг 1

Чтобы поддерживать постоянную температуру, мы знаем, что нам нужно давление, при котором точка кипения воды будет точно равна 150 ° C. Чтобы найти это давление, мы обратимся к таблицам пара, чтобы найти давление насыщенного пара при желаемая температура, в данном случае это 476,16 кПа.

Шаг 2

Чтобы решить часть (b), нам нужно найти вес, необходимый для точного противодействия давлению пара, пытающегося покинуть вентиляционное отверстие. Поскольку сила — это давление, умноженное на площадь, мы должны определить площадь вентиляционного отверстия:

   

Затем мы умножаем это значение на давление, найденное в части (а), чтобы найти требуемый вес, и делим на г, чтобы найти массу, необходимую для создания этого веса:

   

Шаг 3

Для части (c) мы будем использовать формулу для x как отношения удельных объемов, перечисленных выше:

   

Получаем значения v f и v g из паровых таблиц и вычисляем v из объема скороварки и общей массы воды:

   

Подставив эти значения в наше уравнение для x, мы получим:

   

Шаг 4

Решение для части (d) снова возвращает нас к паровым столам.На этот раз мы смотрим на удельную энтальпию насыщенного пара при заданной температуре, которая в данном случае указана как 2113,7. Затем мы должны умножить это значение на общую массу воды (4 кг), чтобы найти общую необходимую энергию:

   

И, наконец, нам нужно разделить эту энергию на тепловложение горелки (7000 Вт), чтобы найти время, необходимое для передачи необходимой энергии воде:

   


Продолжая наше обсуждение чистых веществ,
мы находим, что для чистого вещества в области перегрева при удельных объемах
значительно превышающих критическую точку отношение P-v-T может быть
очень точно выражено уравнением идеального газа штата
следующим образом:

   

где: R является константой для конкретного вещества и называется газовой постоянной .

Обратите внимание, что для уравнения идеального газа и давление P, и температура T должны быть выражены в абсолютных величинах.

Рассмотрим, например, диаграмму T-v для воды, как показано ниже:














Заштрихованная зона на диаграмме указывает область, которая может быть представлена ​​уравнением идеального газа с погрешностью менее 1%. Обратите внимание, что в критической точке ошибка составляет 330%.

где: Универсальная газовая постоянная и

– молярная масса вещества.

Для воздуха:

пар:

Три наиболее часто используемых формата для выражения уравнения состояния идеального газа:



Решенный пример

Цилиндр-поршень содержит 0,5 кг насыщенной жидкой воды под давлением 200 кПа. Добавляется тепло, и пар расширяется при постоянном давлении, пока не достигнет температуры 300°C.

  1. Нарисуйте схему процесса, показывающую начальное и конечное состояния системы.
  2. Зарисуйте этот процесс на диаграмме T-v (температурно-удельный объем) относительно линий насыщения, критической точки и соответствующих линий постоянного давления, четко указав начальное и конечное состояния.
  3. Используя таблицы паров, определите начальную температуру пара перед нагревом.
  4. С помощью таблиц пара определить конечный объем пара после нагрева
  5. Используя уравнение состояния идеального газа, определите конечный объем пара после нагрева.Определите процентную ошибку использования этого метода по сравнению с использованием паровых таблиц.

Примечание. Данные о критической точке и постоянная идеального газа для пара можно найти на первой странице таблиц пара.

Подход к решению:

Даже если бы вопросы а) и б) не требовались, это всегда должно быть первоочередным пунктом при решении термодинамической задачи.

 















   





c) Поскольку состояние (1) определяется как насыщенная жидкость при 200 кПа, мы используем таблицы давления насыщенного пара, чтобы определить, что T 1 = T насыщения при 200 кПа = 120.2°С.

d) Из диаграммы T-v мы определяем, что состояние (2) находится в области перегрева, поэтому мы используем таблицы перегретого пара, чтобы определить, что v 2   v 200 кПа, 300°C . Таким образом V 2  (658 литров).

e) Определить V 2 из уравнения состояния идеального газа

      T ДОЛЖЕН быть абсолютным!

Обратите внимание, что при проверке юнитов мы обнаруживаем, что следующее преобразование появляется так часто, что мы чувствуем, что его следует добавить в наш Набор выживания для преобразования юнитов (вспомните главу 1):

Наконец, мы определяем процентную ошибку использования уравнения идеального газа в состоянии (2):

ошибка%


На приведенной выше диаграмме T-v для воды мы заметили, что газы могут значительно отклоняться от уравнения состояния идеального газа в областях, близких к критической точке, и было рекомендовано использовать множество уравнений состояния для учета этого неидеального поведения. .Однако это неидеальное поведение может быть объяснено поправочным коэффициентом, называемым коэффициентом сжимаемости Z, определяемым следующим образом:

   

, таким образом, когда коэффициент сжимаемости Z приближается к 1, газ ведет себя как идеальный газ. Обратите внимание, что при тех же условиях температуры и давления коэффициент сжимаемости может быть выражен как:

   

Различные жидкости имеют разные значения давления и температуры в критической точке, данные PCR и TCR, которые можно определить из Таблицы данных о критических точках для различных веществ.К счастью, принцип соответствия состояний показывает, что мы можем нормализовать значения давления и температуры с критическими значениями следующим образом:

   

   

Все жидкости, нормализованные таким образом, демонстрируют одинаковое неидеальное поведение газа в пределах нескольких процентов, поэтому все они могут быть нанесены на Обобщенную диаграмму сжимаемости. Доступно несколько таких диаграмм, однако мы предпочитаем использовать диаграмму сжимаемости Ли-Кеслера (логарифмическую).Использование диаграммы сжимаемости показано в следующем примере.

Решенный пример

Углекислый газ

хранится в 100-литровом резервуаре при давлении 6 МПа и температуре 30°C. Определите массу CO 2 в резервуаре на основе (а) значений, полученных из таблиц данных CO 2 , (b) уравнения состояния идеального газа и (c) обобщенной диаграммы сжимаемости. Сравните (b) и (c) с (a) и определите процентную ошибку в каждом случае.

Подход к решению:

Сначала мы определяем данные о критических точках для CO 2 из Таблицы данных о критических точках различных веществ







После оценки приведенного давления и приведенной температуры мы наносим их на общую диаграмму сжимаемости, чтобы определить коэффициент сжимаемости, как показано ниже









Фактическое значение удельного v a получено из таблиц перегрева CO 2 .












Общее правило состоит в том, что если P << P CR или если T >> T CR , то вы, вероятно, имеете дело с идеальным газом. Если вы сомневаетесь , всегда проверяйте Коэффициент сжимаемости Z на Таблице сжимаемости.

Глава 2b: Чистые вещества: идеальный газ (обновлено 17.01.11)

Глава 2b: Чистые вещества: идеальный газ (обновлено 17.01.11)

Глава 2: Чистые вещества

б) Уравнение состояния идеального газа

Мы продолжаем наш разговор о чистых веществах.

Находим, что для чистого вещества в перегретом области, при удельных объемах значительно выше, чем при критическом точки, соотношение P-v-T может быть удобно выражено идеалом . Уравнение состояния газа в высокой степени точности следующим образом:

Пв = Р Т
где: R является постоянным для конкретного вещество и называется газом . Константа

Обратите внимание, что для уравнения идеального газа обе давление P и температура T должны быть выражены в абсолютных количества.

Рассмотрим, например, диаграмму T-v для воды. как показано ниже:

Заштрихованная зона на диаграмме указывает на регион которое может быть представлено уравнением идеального газа с ошибкой менее чем 1%. Обратите внимание, что в критической точке ошибка составляет 330%.

Газовая постоянная R может быть выражена следующим образом:

Три наиболее часто используемых формата для выражения идеала Уравнение состояния газа:

Решенная проблема 2.5 – А поршне-цилиндровое устройство содержит 0,5 кг насыщенной жидкой воды при давление 200 кПа. Подводится тепло, и пар расширяется при постоянном давление до тех пор, пока оно не достигнет 300°C.

  • а) Нарисуйте схему представляющий процесс, показывающий начальное и конечное состояния система.

  • б) Нарисуйте это процесс на телевизоре (температурно-удельный объем) диаграмма относительно линии насыщения, критическая точка и соответствующее постоянное давление линии, четко обозначающие начальное и конечное состояния.

  • c) Использование паровых таблиц определить начальную температуру пара перед нагревом.

  • d) Использование паровых столов определить конечный объем пара после нагрева

  • e) Использование уравнения состояния идеального газа определить конечный объем пара после нагрева. Определить процентная ошибка использования этого метода по сравнению с использованием паровые столы.

Примечание. Данные о критической точке и идеальном газе константу для пара можно найти на первой странице пара таблицы .

Подход к решению:

Даже если бы вопросы а) и б) не требовались, это всегда должна быть первоочередной задачей при решении термодинамической проблема.

c) Поскольку состояние (1) задано как насыщенная жидкость при 200 кПа мы используем насыщенный таблицы пара давления , чтобы определить, что Т 1 = Т сат@ 200 кПа = 120,2°С.

г) Из диаграммы T-v определяем, что состояние (2) находится в перегретой области, поэтому мы используем перегретый паровые таблицы , чтобы определить, что v 2 = v 200 кПа, 300°C = 1.3162 м 3 /кг. Таким образом, V 2 = m,v 2 = (0,5 кг).(1,3162 m 3 /кг) = 0,658 м 3 (658 литров)

Обратите внимание, что при проверке единиц измерения мы обнаруживаем, что следующее преобразование появляется так часто, что мы чувствуем, что его следует добавить к нашему набору выживания для преобразования единиц измерения (вспомним главу 1 ):

Наконец, мы определяем процентную ошибку использования уравнение идеального газа в состоянии (2)

Задача 2.6 – Рассмотрим жесткая емкость объемом 100 литров, заполненная паром при исходное состояние 400 кПа и 300°С. Затем пар охлаждается пока не достигнет температуры 90°С.

  • а) Нарисуйте схему представляющий процесс, показывающий начальное и конечное состояния система.

  • b) Использование паровых столов определить массу пара в сосуде. [0,153 кг]

  • c) Использование идеального Уравнение состояния газа определяет массу пара в сосуде.[0,151 кг]
    Определить процентная ошибка использования этого метода по сравнению с использованием паровые столы. [1%]

  • d) Зарисуйте это процесс на телевизоре (температурно-удельный объем) диаграмма относительно линии насыщения, критическая точка и соответствующее постоянное давление линии, четко обозначающие начальное и конечное состояния.

  • e) Используя паровые таблицы, определите окончательный давление и качество жидкостной смеси после охлаждения.[70,2 кПа, X = 0,277]

Примечание. Данные критической точки и постоянная идеального газа для пара можно найти на первой странице пара таблицы .

Решенная проблема 2.7 – An автомобильная шина объемом 100 литров накачана до калибра давление 210 кПа. Определить а) массу воздуха в шине, если температура 20°С, и б) увеличение манометрического давления, если температура в шине достигает 50°C. Предположим, что атмосферный давление 100 кПа.

Подход к решению:

Мы всегда начинаем термодинамическую задачу с эскиз с указанием всей необходимой информации на эскизе, таким образом:

Для часть б) температура в шине повышается до 50°С (323К), однако объем и масса воздуха в шине остаются постоянными, таким образом:
(Примечание для оспариваемого SI – изначально давление было 30 фунтов на квадратный дюйм, а затем поднялось до 35 фунтов на квадратный дюйм. Попробуйте проверить эти значения)

Решенная проблема 2.8 – В конструкции самолета обычно указывается стандарт распределение температуры в атмосфере вблизи поверхности земли (до высоты z 10000 м) как T(z) = (T 0 + a.z)°C, где T 0 на поверхности земли равно 15°C, а Скорость падения температуры (= -0,00651°C / м). Используя уравнение состояния идеального газа, определите давление на высоте 3000 м при z = 0 P = 101 кПа.

Подход к решению:

Сначала мы разрабатываем решение с точки зрения Уравнение гидростатики для элементарной высоты столба воздуха, Уравнение состояния идеального газа и уравнение скорости падения температуры, следующим образом:

Решенная проблема 2.9 – Ты может задаться вопросом, почему мы должны знать ценность воздуха давление на высоте 3000 м. В следующем примере мы продолжаем вышеупомянутая разработка, чтобы оценить полезную нагрузку, которая может быть поднят на высоту 3000м с помощью небольшого монгольфьера (объем =1000 м 3 ) с массой пустого 100 кг. Предположим, что температура воздуха в баллоне 100°С.

Подход к решению:

В этом случае мы разрабатываем решение с точки зрения силовой баланс между силой плавучести (весом перемещаемого воздух) и сила тяжести, включая вес горячего воздуха, масса пустого воздушного шара и масса полезной нагрузки.Максимальная высота возникает когда эти две силы равны, следующим образом:


Наконец – грузоподъемностью 154 кг как минимум 2 человека могут разделить и насладиться этим замечательным опытом. К сожалению, они не смогут насладиться приличной чашкой английского языка. чай. При давлении 69,9 кПа вода будет кипеть (не дай бог) < 90°С! (Температура насыщения T sat от Steam Таблицы ). Быстрый викторина: определить температуру чашки чай в Денвере, штат Колорадо (высота 5000 футов), или на пиках Скалистые горы (высота 14000 футов. Подсказка : используйте набор для выживания отрядов, представленный в , глава 1 . сначала преобразовать из футов в метров)
________________________________________________________________

Неидеальное поведение газа

Заметили в вышеприведенном Т-в диаграмма для воды, что газы могут отклоняться значительно из уравнения состояния идеального газа в областях, близких критическая точка, и было много уравнений состояния рекомендуется использовать для учета этого неидеального поведения.Однако, это неидеальное поведение можно объяснить поправочным коэффициентом называется сжимаемостью Коэффициент Z определяется следующим образом:


таким образом когда коэффициент сжимаемости Z приближается к 1, газ ведет себя как идеальный газ. Отметим, что при одинаковых условиях температуры и давление, коэффициент сжимаемости можно выразить как:

Различные жидкости имеют разные значения критических данные о точечном давлении и температуре P CR и T CR , и их можно определить по таблице . данных о критических точках различных веществ. К счастью, принцип Соответствующих государств говорится, что мы может нормировать значения давления и температуры с критическими следующие значения:

Все жидкости, нормализованные таким образом, имеют сходные неидеальное поведение газа в пределах нескольких процентов, поэтому все они могут быть нанесен на диаграмму обобщенной сжимаемости. Некоторые из них диаграммы доступны, однако мы предпочитаем использовать Lee-Kesler (логарифмическая) Диаграмма сжимаемости , Использование диаграммы сжимаемости показано в следующем примере.

Решенная проблема 2.10 Углекислый газ хранится в 100-литровом баллоне при температуре 6 МПа и 30°С. Определить массу CO 2 в резервуаре на основании (а) значений, полученных из таблиц данных CO 2 , (b) уравнения состояния идеального газа и (c) обобщенная диаграмма сжимаемости. Сравните (b) и (c) с (a) и определить процентную ошибку в каждом случае.

Подход к решению:

Сначала мы определяем данные критической точки для CO 2 из таблицы . данных о критических точках различных веществ

После оценки пониженного давления и пониженного Температуру мы наносим на Generalized Таблица сжимаемости для того, чтобы определите коэффициент сжимаемости, как показано ниже

Фактическое значение удельного объема v a получено из CO 2 Таблицы перегрева

Общее правило состоит в том, что если P << P CR или если T >> T CR , то вы, вероятно, имеете дело с идеальный газ.Если есть сомнения всегда проверяйте коэффициент сжимаемости Z на диаграмме сжимаемости.

__________________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли находится под лицензией Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.