Entalpiya ko'rsatuvchi moddaning termodinamik xossasidir energiya darajasi, molekulyar tuzilishida saqlanib qolgan. Bu shuni anglatadiki, modda ga asoslangan energiyaga ega bo'lsa ham, uning hammasi ham issiqlikka aylantirilmaydi. Ichki energiyaning bir qismi har doim moddada qoladi va uning molekulyar tuzilishini saqlaydi. Harorat haroratga yaqinlashganda moddaning bir qismiga etib bo'lmaydi muhit. Demak, entalpiya ma'lum bir harorat va bosimda issiqlikka aylantirilishi mumkin bo'lgan energiya miqdori. Entalpiya birliklari- Energiya uchun ingliz termal birligi yoki jouli va o'ziga xos energiya uchun Btu/lbm yoki J/kg.
Entalpiya miqdori
Miqdori moddaning entalpiyasi berilgan haroratga asoslanadi. Bu harorat- bu olimlar va muhandislar tomonidan hisob-kitoblar uchun asos sifatida tanlanadigan qiymatdir. Bu moddaning entalpiyasi nolga teng bo'lgan haroratdir J. Boshqacha qilib aytganda, moddada issiqlikka aylanadigan mavjud energiya yo'q. Bu harorat turli moddalar boshqacha. Masalan, suvning bu harorati uch nuqta (0 ° C), azot -150 ° C, metan va etan asosidagi sovutgichlar esa -40 ° C dir.Agar moddaning harorati berilgan haroratdan yuqori bo'lsa yoki ma'lum haroratda gaz holatiga o'tsa, entalpiya musbat son sifatida ifodalanadi. Aksincha, undan past haroratda moddaning entalpiyasi manfiy son sifatida ifodalanadi. Entalpiya ikki holat o'rtasidagi energiya darajasidagi farqni aniqlash uchun hisob-kitoblarda qo'llaniladi. Bu uskunani sozlash va aniqlash uchun kerak foydali harakat jarayon.
Entalpiya ko'pincha sifatida belgilanadi materiyaning umumiy energiyasi, chunki u ish bajarish qobiliyati (pv) bilan birga berilgan holatdagi ichki energiyasi (u) yig'indisiga teng. Ammo, aslida, entalpiya mutlaq noldan (-273 ° C) yuqori ma'lum bir haroratda moddaning umumiy energiyasini ko'rsatmaydi. Shuning uchun, belgilash o'rniga entalpiya moddaning umumiy issiqligi sifatida, u issiqlikka aylanishi mumkin bo'lgan moddaning mavjud energiyasining umumiy miqdori sifatida aniqroq aniqlanadi.
H = U + pV
Jadvalda haroratga qarab to'yinganlik chizig'idagi suv bug'ining termofizik xususiyatlari ko'rsatilgan. Bug'ning xossalari 0,01 dan 370 ° S gacha bo'lgan harorat oralig'ida jadvalda keltirilgan.
Har bir harorat suv bug'ining to'yingan holatida bo'lgan bosimga mos keladi. Masalan, 200 ° S suv bug'ining haroratida uning bosimi 1,555 MPa yoki taxminan 15,3 atm bo'ladi.
Bug'ning solishtirma issiqlik sig'imi, uning issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik o'tkazuvchanligi harorat oshishi bilan ortadi. Suv bug'ining zichligi ham ortadi. Suv bug'i issiq, og'ir va yopishqoq bo'lib, yuqori o'ziga xos issiqlik quvvatiga ega bo'lib, ba'zi turdagi issiqlik almashtirgichlarda bug'ni sovutish suvi sifatida tanlashga ijobiy ta'sir qiladi.
Masalan, jadvalga ko'ra, suv bug'ining o'ziga xos issiqlik quvvati C p 20 ° S haroratda u 1877 J / (kg gradus) ni tashkil qiladi va 370 ° S ga qadar qizdirilganda bug'ning issiqlik sig'imi 56520 J / (kg gradus) qiymatiga oshadi.
Jadvalda to'yinganlik chizig'idagi suv bug'ining quyidagi termofizik xususiyatlari ko'rsatilgan:
- belgilangan haroratda bug 'bosimi p·10 -5, Pa;
- bug 'zichligi ρ″ , kg/m 3;
- o'ziga xos (massa) entalpiya h″, kJ/kg;
- r, kJ/kg;
- bug'ning solishtirma issiqlik sig'imi C p, kJ/(kg gradus);
- issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti l·10 2, Vt/(m deg);
- termal tarqalish koeffitsienti a·10 6, m 2 / s;
- dinamik yopishqoqlik m·10 6, Pa·s;
- kinematik yopishqoqlik n·10 6, m 2 / s;
- Prandtl raqami Pr.
Suv bug'ining o'ziga xos issiqligi, entalpiyasi, termal diffuziyasi va kinematik yopishqoqligi harorat oshishi bilan kamayadi. Bug'ning dinamik viskozitesi va Prandtl soni ortadi.
Ehtiyot bo'ling! Jadvaldagi issiqlik o'tkazuvchanligi 10 2 quvvatga ko'rsatilgan. 100 ga bo'lishni unutmang! Masalan, 100 ° S haroratda bug'ning issiqlik o'tkazuvchanligi 0,02372 Vt / (m deg).
Har xil harorat va bosimdagi suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanligi
Jadvalda 0 dan 700 ° C gacha bo'lgan haroratda va 0,1 dan 500 atmgacha bo'lgan bosimdagi suv va suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanlik qiymatlari ko'rsatilgan. Issiqlik o'tkazuvchanligi o'lchami Vt/(m deg).
Jadvaldagi qiymatlar ostidagi chiziq suvning bug'ga fazali o'tishini anglatadi, ya'ni chiziq ostidagi raqamlar bug'ga, uning ustidagi raqamlar esa suvga tegishli. Jadvalga ko'ra, bosimning oshishi bilan koeffitsient va suv bug'ining qiymati ortib borishini ko'rish mumkin.
Eslatma: jadvaldagi issiqlik o'tkazuvchanligi 10 3 quvvatda ko'rsatilgan. 1000 ga bo'lishni unutmang!
Yuqori haroratlarda suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanligi
Jadvalda 1400 dan 6000 K gacha bo'lgan haroratda va 0,1 dan 100 atm gacha bo'lgan bosimda Vt / (m deg) o'lchamdagi dissotsilangan suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanlik qiymatlari ko'rsatilgan.
Jadvalga ko'ra, suv bug'ining issiqlik o'tkazuvchanligi at yuqori haroratlar 3000...5000 K mintaqasida sezilarli darajada oshadi. Yuqori bosim qiymatlarida yuqori haroratlarda maksimal issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientiga erishiladi.
Ehtiyot bo'ling! Jadvaldagi issiqlik o'tkazuvchanligi 10 3 quvvatga ko'rsatilgan. 1000 ga bo'lishni unutmang!
Suv eng ajoyib moddalardan biridir. Keng tarqalgan va keng qo'llanilishiga qaramay, u tabiatning haqiqiy siridir. Kislorodli birikmalardan biri bo'lgan suv, muzlash, bug'lanish issiqligi va boshqalar kabi juda past xususiyatlarga ega bo'lishi kerak. Lekin bu sodir bo'lmaydi. Faqatgina suvning issiqlik sig'imi, hamma narsaga qaramay, juda yuqori.
Suv shimib olishi mumkin katta miqdor issiqlik, lekin deyarli qizib ketmaydi - bu uning jismoniy xususiyati. suv qumning issiqlik sig'imidan taxminan besh baravar, temirning issiqlik sig'imidan o'n baravar yuqori. Shuning uchun suv tabiiy sovutish suvi hisoblanadi. Uning katta miqdorda energiya to'plash qobiliyati Yer yuzasida harorat o'zgarishini yumshatishga va butun sayyoradagi issiqlik rejimini tartibga solishga imkon beradi va bu yilning vaqtidan qat'iy nazar sodir bo'ladi.
Bu noyob mulk suv uni sanoatda va uyda sovutish suvi sifatida ishlatishga imkon beradi. Bundan tashqari, suv keng tarqalgan va nisbatan arzon xom ashyo hisoblanadi.
Issiqlik sig'imi deganda nima tushuniladi? Termodinamika kursidan ma'lumki, issiqlik uzatish har doim issiq jismdan sovuq jismga sodir bo'ladi. Xuddi o'sha payt haqida gapiramiz ma'lum miqdordagi issiqlikning o'tishi haqida va ikkala jismning harorati ularning holatining xarakteristikasi bo'lib, bu almashinuv yo'nalishini ko'rsatadi. Bir xil boshlang'ich haroratlarda teng massali suvga ega bo'lgan metall tanasi jarayonida metall o'z haroratini suvdan bir necha marta ko'proq o'zgartiradi.
Agar biz termodinamikaning asosiy bayonotini postulat sifatida qabul qilsak - ikkita jism (boshqalaridan ajratilgan), issiqlik almashinuvi paytida biri ajralib chiqadi, ikkinchisi esa teng miqdorda issiqlik oladi, u holda metall va suvning butunlay boshqacha issiqlikka ega ekanligi ayon bo'ladi. imkoniyatlar.
Shunday qilib, suvning (shuningdek, har qanday moddaning) issiqlik sig'imi ma'lum bir moddaning harorat birligiga sovutish (isitish) paytida biror narsa berish (yoki qabul qilish) qobiliyatini tavsiflovchi ko'rsatkichdir.
Moddaning solishtirma issiqlik sig'imi - bu moddaning bir birligini (1 kilogramm) 1 darajaga qizdirish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori.
Jism tomonidan chiqarilgan yoki yutilgan issiqlik miqdori solishtirma issiqlik sig'imi, massa va harorat farqining mahsulotiga teng. U kaloriyalarda o'lchanadi. Bir kaloriya - bu 1 g suvni 1 daraja isitish uchun etarli bo'lgan issiqlik miqdori. Taqqoslash uchun: havoning solishtirma issiqlik sig'imi 0,24 kal/g ∙°C, alyuminiyniki - 0,22, temirniki - 0,11, simob - 0,03.
Suvning issiqlik sig'imi doimiy emas. Haroratning 0 dan 40 darajaga ko'tarilishi bilan u biroz pasayadi (1,0074 dan 0,9980 gacha), boshqa barcha moddalar uchun bu xususiyat isitish jarayonida ortadi. Bundan tashqari, u bosimning oshishi bilan (chuqurlikda) kamayishi mumkin.
Ma'lumki, suv uchta agregatsiya holatiga ega - suyuq, qattiq (muz) va gazsimon (bug '). Shu bilan birga, muzning o'ziga xos issiqlik sig'imi suvnikidan taxminan 2 baravar past. Bu suv va boshqa moddalar o'rtasidagi asosiy farq bo'lib, uning o'ziga xos issiqlik sig'imi qattiq va erigan holatda o'zgarmaydi. Buning siri nimada?
Gap shundaki, muz kristall tuzilishga ega, u qizdirilganda darhol qulab tushmaydi. Suv tarkibida assotsiatsiyalar deb ataladigan bir nechta molekulalardan iborat kichik muz zarralari mavjud. Suv qizdirilganda, uning bir qismi ushbu shakllanishlardagi vodorod aloqalarini yo'q qilishga sarflanadi. Bu suvning g'ayrioddiy yuqori issiqlik sig'imini tushuntiradi. Uning molekulalari orasidagi bog'lanishlar faqat suv bug'ga aylanganda butunlay yo'q qilinadi.
100 ° S haroratdagi o'ziga xos issiqlik sig'imi 0 ° C da muzdan deyarli farq qilmaydi. Bu tushuntirishning to'g'riligini yana bir bor tasdiqlaydi. Bug'ning issiqlik sig'imi, muzning issiqlik sig'imi kabi, hozirgi vaqtda suvga qaraganda ancha yaxshi o'rganilgan, bu borada olimlar hali ham kelishuvga erishmagan.
Ushbu qisqa maqolada biz suvning sayyoramiz uchun eng muhim xususiyatlaridan biri, uning haqida qisqacha ko'rib chiqamiz Issiqlik quvvati.
Suvning o'ziga xos issiqlik sig'imi
Keling, ushbu atamaning qisqacha talqinini beraylik:
Issiqlik quvvati modda - uning issiqlikni to'plash qobiliyati. Bu qiymat 1 ° C ga qizdirilganda u tomonidan so'rilgan issiqlik miqdori bilan o'lchanadi. Masalan, suvning issiqlik sig'imi 1 kal/g yoki 4,2 J/g, tuproqning issiqlik sig'imi 14,5-15,5 ° S (tuproq turiga qarab) 0,5 dan 0,6 kal (2 ,1-2,5) gacha. J) hajm birligiga va birlik massasiga (gramm) 0,2 dan 0,5 kal (yoki 0,8-2,1 J) gacha.
Suvning issiqlik sig'imi hayotimizning ko'p jabhalariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi, ammo bu materialda biz uning shakllanishidagi roliga e'tibor qaratamiz. harorat rejimi sayyoramiz, ya'ni ...
Suvning issiqlik sig'imi va Yer iqlimi
Issiqlik quvvati uning mutlaq qiymatida suv juda katta. Yuqoridagi ta'rifdan biz sayyoramiz tuprog'ining issiqlik sig'imidan sezilarli darajada oshib ketishini ko'ramiz. Issiqlik sig'imidagi bu farq tufayli tuproq, dunyo okeanlari suvlari bilan solishtirganda, ancha tez qiziydi va shunga mos ravishda tezroq soviydi. Ko'proq inert okeanlar tufayli, Yerning kunlik va mavsumiy haroratidagi tebranishlar okeanlar va dengizlar bo'lmaganda bo'ladigan darajada katta emas. Ya'ni, sovuq mavsumda suv Yerni isitadi, issiq mavsumda esa soviydi. Tabiiyki, bu ta'sir eng ko'p qirg'oqbo'yi hududlarida seziladi, ammo global o'rtacha hisobda u butun sayyoraga ta'sir qiladi.
Tabiiyki, kunlik va mavsumiy haroratning o'zgarishi ko'plab omillarga ta'sir qiladi, ammo suv eng muhimlaridan biridir.
Kundalik va mavsumiy haroratning tebranishlari amplitudasining oshishi atrofimizdagi dunyoni tubdan o'zgartiradi.
Misol uchun, hammaga ma'lum bo'lgan haqiqat shundaki, tosh o'z kuchini yo'qotadi va haroratning keskin o'zgarishi paytida mo'rt bo'ladi. Shubhasiz, biz o'zimiz "biroz" boshqacha bo'lardik. Hech bo'lmaganda tanamizning jismoniy parametrlari boshqacha bo'lar edi.
Suvning issiqlik sig'imining anomal xususiyatlari
Suvning issiqlik sig'imi anomal xususiyatlarga ega. Ma'lum bo'lishicha, suvning harorati oshishi bilan uning issiqlik sig'imi pasayadi, bu dinamika haroratning yanada oshishi bilan 37 ° C gacha saqlanib qoladi;
Bu fakt bitta qiziqarli bayonotni o'z ichiga oladi. Nisbatan gapiradigan bo'lsak, tabiatning o'zi, suv shaxsida, 37 ° C haroratni eng ko'p belgilagan qulay harorat inson tanasi uchun, albatta, boshqa barcha omillarni qondirish sharti bilan. Atrof-muhit harorati o'zgarishining har qanday dinamikasi bilan suv harorati 37 ° S ga intiladi.
