実験室作業その1
等圧線の定義
空気の熱容量
熱容量は、物質を 1 K 加熱するために単位量に加えなければならない熱です。物質の単位量は、キログラム、通常の物理的条件下での立方メートル、およびキロモルで測定できます。 気体のキロモルは気体の質量をキログラム単位で表したもので、数値的にはその分子量と同じです。 したがって、熱容量には 3 つのタイプがあります: 質量 c、J/(kg・K)。 体積 s'、J/(m3・K) およびモル、J/(kmol・K)。 キロモルの気体は 1 キログラムの μ 倍の質量を持っているため、モル熱容量を別個に指定することはありません。 熱容量間の関係:
ここで、 = 22.4 m3/kmol は、通常の物理的条件下での理想気体の 1 キロモルの体積です。 – 通常の物理的条件下でのガス密度、kg/m3。
気体の真の熱容量は、温度に対する熱の導関数です。
ガスに供給される熱は熱力学的プロセスに依存します。 これは、等容性および等圧プロセスの熱力学の第一法則によって決定できます。
これは等圧プロセスで 1 kg のガスに供給される熱です。 – ガスの内部エネルギーの変化。 – 外力に対するガスの仕事。
基本的に、式 (4) は熱力学の第 1 法則を定式化しており、そこからマイヤーの方程式が次のようになります。
= 1 K とすると、つまり、気体定数の物理的意味は、等圧過程で温度が 1 K 変化したときに 1 kg の気体が行う仕事になります。
1 キロモルの気体に対するマイヤー方程式は次の形式になります。
ここで、 = 8314 J/(kmol・K) は汎用気体定数です。
マイヤー方程式に加えて、気体の等圧質量熱容量と等容質量熱容量は、断熱指数 k によって相互に関係付けられます (表 1)。
表1.1
理想気体の断熱指数の値
気体の原子性 | |
単原子気体 | |
珪原子ガス | |
三原子および多原子ガス |
仕事の目標
熱力学の基本法則に関する理論的知識を強化します。 エネルギー収支に基づいて空気の熱容量を求める手法を実用化。
空気の比質量熱容量の実験による測定と、得られた結果の基準値との比較。
1.1. 研究室のセットアップの説明
装置（図 1.1）は、内径 d = の真鍮パイプ 1 で構成されています。
= 0.022 m、その端には断熱材付きの電気ヒーターがあります。 10. 空気の流れがパイプ内を移動し、供給されます。 3. 空気の流れは、ファンの速度を変更することで調整できます。 パイプ 1 には満圧チューブ 4 と過剰静圧チューブ 5 が含まれており、これらは圧力計 6 と 7 に接続されています。さらに、熱電対 8 がパイプ 1 に取り付けられており、満圧チューブと同時に断面に沿って移動できます。 熱電対の起電力の大きさは、ポテンショメータ 9 によって決定されます。パイプ内を移動する空気の加熱は、実験室用単巻変圧器 12 を使用して、電流計 14 と電圧計 13 の読み取り値によって決定されるヒーターの電力を変更することによって調整されます。ヒーターの出口の空気の温度は温度計 15 によって測定されます。
1.2. 実験手順
ヒーターの熱流、W:
ここで、I – 電流、A; U – 電圧、V; = 0.96; =
= 0.94 – 熱損失係数。
図1.1。 実験セットアップ図:
1 – パイプ。 2 – 混乱させる人。 3 – ファン。 4 – 動圧を測定するためのチューブ。
5 – パイプ。 6、7 – 差圧計。 8 – 熱電対。 9 – ポテンショメータ。 10 – 断熱材。
11 – 電気ヒーター。 12 – 実験用単巻変圧器。 13 – 電圧計。
14 – 電流計。 15 – 温度計
空気によって吸収される熱流束、W:
ここで、m – 質量空気流量、kg/秒。 – 実験による空気の質量等圧熱容量、J/(kg K)。 – 加熱セクションの出口および入口の気温、°C。
空気質量流量、kg/秒:
. (1.10)
これはパイプ内の平均空気速度、m/s です。 d – パイプの内径、m。 – 温度における空気密度。kg/m3 の式で求められます。
, (1.11)
ここで = 1.293 kg/m3 – 通常の物理的条件下での空気密度。 B – 圧力、mm。 RT。 セント; – パイプ内の過剰な静的空気圧、mm。 水 美術。
空気の速度は、4 つの等しいセクションの動圧 (m/s) によって決まります。
ここで、 は動圧力、mmです。 水 美術。 (kgf/m2); g = 9.81 m/s2 – 自由落下加速度。
パイプ断面の平均空気速度、m/s:
空気の平均等圧質量熱容量は式 (1.9) から求められ、式 (1.8) からの熱流が代入されます。 平均気温における空気の熱容量の正確な値は、平均熱容量の表または経験式 J/(kg⋅K) から求められます。
. (1.14)
実験の相対誤差、%:
. (1.15)
1.3. 実験と加工の実施
測定結果
実験は以下の順序で実施する。
1. 実験用スタンドの電源を入れ、定常モードを確立した後、次の測定値を取得します。
等しいパイプセクションの 4 点における動的な空気圧力。
パイプ内の過度の静的空気圧。
電流 I、A および電圧 U、V。
吸気温度、°C (熱電対 8);
出口温度、°C (温度計 15);
気圧 B、mm。 RT。 美術。
実験は次のモードで繰り返されます。 測定結果を表 1.2 に示します。 計算はテーブルで実行されます。 1.3.
表1.2
測定テーブル
数量名 | |||
空気入口温度、°C | |||
出口空気温度、°C |
|||
動的空気圧、mm。 水 美術。 | |||
過剰な静的空気圧、mm。 水 美術。 |
|||
気圧 B、mm。 RT。 美術。 |
|||
電圧U、V |
表1.3
計算表
数量の名前 |
|
|||
動圧、N/m2 | ||||
平均入口流温度、°C |
温度。 ケルビン (K) と摂氏 (°C) の両方で測定されます。 温度差については、摂氏サイズとケルビン サイズは同じです。 温度間の関係:
t = T - 273.15 K、
どこ t— 温度、℃、 T— 温度、K.
プレッシャー。 湿った空気の圧力 pその成分は Pa (パスカル) および複数の単位 (kPa、GPa、MPa) で測定されます。
湿った空気の気圧 pb乾燥空気の分圧の合計に等しい 入力しますそして水蒸気 ｐｐ :
p b = p c + p p
密度。 湿った空気の密度 ρ 、kg/m3 は、空気と蒸気の混合物の質量とこの混合物の体積の比です。
ρ = M/V = M in /V + M p /V
湿った空気の密度は次の式で求められます。
ρ = 3.488 p b /T - 1.32 p p /T
比重。 湿った空気の比重 γ 湿った空気の重量とそれが占める体積の比、N/m 3 です。 密度と比重は次の関係にあります。
ρ = γ /g、
どこ g— 自由落下加速度は 9.81 m/s 2 に相当します。
空気湿度。 空気中の水蒸気含有量。 絶対湿度と相対湿度の 2 つの量によって特徴付けられます。
絶対空気の湿度。 空気 1 m 3 に含まれる水蒸気の量 (kg または g)。
相対的空気の湿度 φ
、%で表されます。 空気中に含まれる水蒸気の分圧と、空気が水蒸気で完全に飽和したときの空気中の水蒸気の分圧との比。 :
φ = (p p /p bp) 100%
飽和湿った空気中の水蒸気の分圧は、次の式から求めることができます。
lg p.n. = 2.125 + (156 + 8.12t h.n.)/(236 + t h.n.)、
どこ t v.n.— 飽和湿った空気の温度、°C。
露点。 水蒸気の分圧が上昇する温度 ｐｐ湿った空気に含まれる水蒸気の分圧は飽和水蒸気の分圧に等しい ｐｐｎ同じ温度で。 露点温度になると、空気中の水分が凝縮し始めます。
d = M p / M in
d = 622p p / (p b - p p) = 6.22φp bp (p b - φp bp /100)
比熱。 湿った空気の比熱容量 c、kJ/(kg * °C) は、乾燥空気と水蒸気の混合物 1 kg を 10 倍に加熱するのに必要な熱量であり、乾燥空気 1 kg を基準としています。
c = c c + c p d /1000、
どこ で- 乾燥空気の平均比熱容量、0 ～ 100℃の温度範囲で測定され、1.005 kJ/(kg * °C) に相当します。 c p は水蒸気の平均比熱容量で、1.8 kJ/(kg * °C) に相当します。 暖房、換気、および空調システムを設計する際の実際の計算では、湿った空気の比熱容量 c = 1.0056 kJ/(kg * °C) (温度 0°C、気圧 1013.3 の場合) を使用することができます。 GPa)
比エンタルピー。 湿った空気の比エンタルピーはエンタルピーです 私、kJ、乾燥空気質量 1 kg を指します。
I = 1.005t + (2500 + 1.8068t) d / 1000、
または I = ct + 2.5d
体積膨張係数。 体積膨張の温度係数
α = 0.00367 °C -1
または α = 1/273 °C -1。
混合パラメータ
.
混合気温度
t cm = (M 1 t 1 + M 2 t 2) / (M 1 + M 2)
d cm = (M 1 d 1 + M 2 d 2) / (M 1 + M 2)
混合気の比エンタルピー
Icm = (M 1 I 1 + M 2 I 2) / (M 1 + M 2)
どこ M1、M2- 混合空気の質量
フィルタクラス
| 応用 | 掃除教室 | 浄化度 | ||||
| 規格 | DIN 24185 DIN 24184 |
EN 779 | ユーロベント 4/5 | EN 1882 | ||
| 空気純度の要件が低い粗洗浄用フィルター | 大掃除 | EU1 | G1 | EU1 | — | A% |
| 室内の空気純度の要件が低い、大まかな清掃、空調および排気換気を伴う高濃度の粉塵に使用されるフィルターです。 | 65 | |||||
| EU2 | G2 | EU2 | — | 80 | ||
| EU3 | G3 | EU3 | — | 90 | ||
| EU4 | G4 | EU4 | — | |||
| 空気品質の要求が高い部屋で使用される換気装置内の微細粉塵の分離。 非常に細かい濾過を行うフィルターです。 平均的な空気清浄要件を持つ部屋での浄化の第 2 段階 (追加浄化)。 | 細かい洗浄 | EU5 | EU5 | EU5 | — | E% |
| 60 | ||||||
| EU6 | EU6 | EU6 | — | 80 | ||
| EU7 | EU7 | EU7 | — | 90 | ||
| EU8 | EU8 | EU8 | — | 95 | ||
| EU9 | EU9 | EU9 | — | |||
| 超微細粉塵を除去します。 空気純度の要件が強化された部屋 (「クリーン ルーム」) で使用されます。 精密機器のある部屋、手術室、集中治療室、製薬業界における最終的な空気浄化。 | 極細洗浄 | — | — | — | EU5 | と％ |
| 97 | ||||||
| — | — | — | EU6 | 99 | ||
| — | — | — | EU7 | 99,99 | ||
| — | — | — | EU8 | 99,999 | ||
加熱電力の計算
| 加熱、℃ | ||||||||||
| m3/h | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
| 100 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.5 | 1.7 |
| 200 | 0.3 | 0.7 | 1.0 | 1.4 | 1.7 | 2.0 | 2.4 | 2.7 | 3.0 | 3.4 |
| 300 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.6 | 4.1 | 4.6 | 5.1 |
| 400 | 0.7 | 1.4 | 2.0 | 2.7 | 3.4 | 4.1 | 4.7 | 5.4 | 6.1 | 6.8 |
| 500 | 0.8 | 1.7 | 2.5 | 3.4 | 4.2 | 5.1 | 5.9 | 6.8 | 7.6 | 8.5 |
| 600 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.1 | 5.1 | 6.1 | 7.1 | 8.1 | 9.1 | 10.1 |
| 700 | 1.2 | 2.4 | 3.6 | 4.7 | 5.9 | 7.1 | 8.3 | 9.5 | 10.7 | 11.8 |
| 800 | 1.4 | 2.7 | 4.1 | 5.4 | 6.8 | 8.1 | 9.5 | 10.8 | 12.2 | 13.5 |
| 900 | 1.5 | 3.0 | 4.6 | 6.1 | 7.6 | 9.1 | 10.7 | 12.2 | 13.7 | 15.2 |
| 1000 | 1.7 | 3.4 | 5.1 | 6.8 | 8.5 | 10.1 | 11.8 | 13.5 | 15.2 | 16.9 |
| 1100 | 1.9 | 3.7 | 5.6 | 7.4 | 9.3 | 11.2 | 13.0 | 14.9 | 16.7 | 18.6 |
| 1200 | 2.0 | 4.1 | 6.1 | 8.1 | 10.1 | 12.2 | 14.2 | 16.2 | 18.3 | 20.3 |
| 1300 | 2.2 | 4.4 | 6.6 | 8.8 | 11.0 | 13.2 | 15.4 | 17.6 | 19.8 | 22.0 |
| 1400 | 2.4 | 4.7 | 7.1 | 9.5 | 11.8 | 14.2 | 16.6 | 18.9 | 21.3 | 23.7 |
| 1500 | 2.5 | 5.1 | 7.6 | 10.1 | 12.7 | 15.2 | 17.8 | 20.3 | 22.8 | 25.4 |
| 1600 | 2.7 | 5.4 | 8.1 | 10.8 | 13.5 | 16.2 | 18.9 | 21.6 | 24.3 | 27.1 |
| 1700 | 2.9 | 5.7 | 8.6 | 11.5 | 14.4 | 17.2 | 20.1 | 23.0 | 25.9 | 28.7 |
| 1800 | 3.0 | 6.1 | 9.1 | 12.2 | 15.2 | 18.3 | 21.3 | 24.3 | 27.4 | 30.4 |
| 1900 | 3.2 | 6.4 | 9.6 | 12.8 | 16.1 | 19.3 | 22.5 | 25.7 | 28.9 | 32.1 |
| 2000 | 3.4 | 6.8 | 10.1 | 13.5 | 16.9 | 20.3 | 23.7 | 27.1 | 30.4 | 33.8 |
基準と規制
SNiP 2.01.01-82 – 建設気候学と地球物理学
特定の地域の気候条件に関する情報。
SNiP 2.04.05-91* - 暖房、換気、空調
建物および構造物（以下、建物）の敷地内の暖房、換気、空調を設計する際には、これらの建築基準を遵守する必要があります。 設計時には、関連する建物や施設の SNiP の暖房、換気、空調要件、およびロシア国家建設委員会によって承認および合意された部門基準およびその他の規制文書にも準拠する必要があります。
SNiP 2.01.02-85* - 火災安全基準
建物や構造物のプロジェクトを開発する際には、これらの基準を遵守する必要があります。
これらの規格は、建物および構造物、その要素、建物構造、材料の防火技術的分類に加えて、さまざまな目的の敷地、建物、構造物の設計および計画ソリューションのための一般的な防火要件を確立します。
これらの基準は、SNiP Part 2 および州建設委員会によって承認または合意されたその他の規制文書に定められた火災安全要件によって補足され、明確化されています。
SNiP II-3-79* - 建設暖房工学
これらの建物暖房工学基準は、さまざまな目的で新築および改築された建物および構造物の周囲構造（外壁および内壁、間仕切り、覆い、屋根裏部屋および床間の天井、床、充填開口部：窓、提灯、ドア、門）を設計する際に遵守する必要があります。 (住宅、公共、生産および補助産業企業、農業および倉庫、標準化された温度または内部空気の温度と相対湿度)。
SNiP II-12-77 - ノイズ保護
騒音保護を設計する際には、これらの基準と規則を遵守し、工業用建物や付属建物、工業企業の敷地内の職場、住宅や公共の建物、都市の住宅地、住宅地などで許容可能な音圧レベルと騒音レベルを確保する必要があります。他の町。
SNiP 2.08.01-89* - 住宅用建物
この基準及び規則は、高さ25以下の住宅（高齢者及び車椅子を使用する障害者家族（以下、障害者家族を含む）及び寮を含む共同住宅及び寄宿舎）の設計に適用される。床も含みます。
これらの規則および規制は、在庫および移動可能な建物の設計には適用されません。
SNiP 2.08.02-89* - 公共の建物および構造物
これらの規則および規制は、公共の建物（最大 16 階建て）および構造物、ならびに住宅用建物に組み込まれた公共施設の設計に適用されます。 住宅用建物に組み込まれた公共施設を設計する場合は、さらに SNiP 2.08.01-89* (住宅用建物) に従う必要があります。
SNiP 2.09.04-87* - 管理および家庭用建物
これらの基準は、16 階建てまでの管理用建物および住宅用建物、および企業施設の設計に適用されます。 これらの基準は、行政建物や公共施設の設計には適用されません。
企業の拡張、改築、または技術的な再設備に関連して建て替えられる建物を設計する場合、幾何学的パラメーターの点でこれらの基準からの逸脱が許可されます。
SNiP 2.09.02-85* - 工業用建物
これらの規格は、工業用建物および敷地の設計に適用されます。 これらの基準は、爆発物や爆破手段の製造と貯蔵のための建物や施設、地下および移動式（在庫）建物の設計には適用されません。
SNiP 111-28-75 - 作品の制作と受け入れに関する規則
設置された換気および空調システムの始動テストは、換気および関連する電力機器の機械試験の後、SNiP 111-28-75「作業の生産および受け入れに関する規則」の要件に従って実行されます。 換気および空調システムの試験および調整を試運転する目的は、その動作パラメータが設計および標準指標に準拠していることを確立することです。
テストを開始する前に、換気および空調ユニットが 7 時間継続的に適切に動作する必要があります。
起動テスト中に次のことを実行する必要があります。
- プロジェクトで採用された設置機器および換気装置の要素のパラメータの適合性、および製造および設置の品質がTUおよびSNiPの要件に適合していることを確認します。
- エアダクトやその他のシステム要素の漏れの検出
- 一般換気および空調設備の吸気装置および空気分配装置を通過する空気の体積流量の設計データへの適合性を確認する
- 性能と圧力に関する換気装置のパスポートデータへの適合性を確認する
- ヒーターの均一な加熱を確認します。 （温暖期に冷媒がない場合はヒーターの均一加熱チェックは行いません）
物理量の表
| 基本定数 | ||
| アボガドロ定数（数値） | 該当なし | 6.0221367(36)*10 23モル-1 |
| ユニバーサル気体定数 | R | 8.314510(70) J/(mol*K) |
| ボルツマン定数 | k=R/NA | 1.380658(12)*10 -23 J/K |
| 絶対零度温度 | 0K | -273.150℃ |
| 通常の状態での空気中の音速 | 331.4m/秒 | |
| 重力加速度 | g | 9.80665m/s2 |
| 長さ(m) | ||
| ミクロン | μ(μm) | 1μm = 10 -6 m = 10 -3 cm |
| オングストローム | - | 1 - = 0.1 nm = 10 -10 m |
| ヤード | ヤード | 0.9144 m = 91.44 cm |
| 足 | フィート | 0.3048 m = 30.48 cm |
| インチ | で | 0.0254 m = 2.54 cm |
| 面積、m2) | ||
| 平方ヤード | 2ヤード | 0.8361平方メートル |
| 平方フィート | フィート2 | 0.0929平方メートル |
| 平方インチ | 2で | 6.4516cm 2 |
| 体積、m3) | ||
| 立方ヤード | 3ヤード | 0.7645m3 |
| 立方フィート | フィート3 | 28.3168 DM 3 |
| 立方インチ | 3で | 16.3871cm3 |
| ガロン (英語) | ギャル (イギリス) | 4.5461dm3 |
| ガロン (米国) | ガル (米国) | 3.7854dm3 |
| パイント (英語) | pt（英国） | 0.5683dm3 |
| ドライパイント（アメリカ） | ドライポイント（米国） | 0.5506dm3 |
| 液体パイント (米国) | リクポイント (米国) | 0.4732dm3 |
| 液量オンス (英語) | 液量オンス (イギリス) | 29.5737cm3 |
| 液量オンス (米国) | 液量オンス (米国) | 29.5737cm3 |
| ブッシェル (米国) | ブ（米国） | 35.2393dm3 |
| ドライバレル（アメリカ） | バレル（米国） | 115.628dm3 |
| 重量(kg) | ||
| ポンド。 | ポンド | 0.4536kg |
| ナメクジ | ナメクジ | 14.5939kg |
| おばあちゃん | グラム | 64.7989mg |
| 貿易オンス | オズ | 28.3495g |
| 密度(kg/m3) | ||
| ポンド/立方フィート | ポンド/フィート 3 | 16.0185kg/m3 |
| ポンド/立方インチ | ポンド/インチ 3 | 27680kg/m3 |
| ナメクジ/立方フィート | ナメクジ/フィート 3 | 515.4kg/m3 |
| 熱力学温度 (K) | ||
| ランキン度 | °R | 5/9K |
| 温度(K) | ||
| 華氏度 | °F | 5/9K; t°C = 5/9*(t°F - 32) |
| 力、重量 (N または kg*m/s 2) | ||
| ニュートン | N | 1kg*m/s2 |
| パウンダル | ＰＤＬ | 0.1383H |
| ポンド | ポンド | 4.4482高さ |
| キログラム力 | kgf | 9.807H |
| 比重(N/m3) | ||
| lbf/立方インチ | ポンド/フィート 3 | 157.087N/m3 |
| 圧力 (Pa または kg/(m*s 2) または N/m 2) | ||
| パスカル | パ | 1N/m2 |
| ヘクトパスカル | GPa | 10 2Pa |
| キロパスカル | kPa | 10 3Pa |
| バー | バー | 10 5 N/m 2 |
| 雰囲気は物理的なものです | ＡＴＭ | 1.013*10 5N/m2 |
| 水銀柱ミリメートル | mmHg | 1.333*10 2N/m2 |
| キログラム力/立方センチメートル | kgf/cm3 | 9.807*10 4N/m2 |
| ポンド/平方フィート | pdl/ft2 | 1.4882N/m2 |
| lbf/平方フィート | ポンド/フィート 2 | 47.8803N/m2 |
| lbf/平方インチ | lbf/インチ 2 | 6894.76N/m2 |
| 水面フィート | ftH2O | 2989.07N/m2 |
| 水のインチ | 水中 | 249.089N/m2 |
| 水銀柱インチ | Hgで | 3386.39N/m2 |
| 仕事、エネルギー、熱 (J または kg * m 2 / s 2 または N * m) | ||
| ジュール | J | 1 kg*m 2 /s 2 = 1 N*m |
| カロリー | カロリー | 4.187J |
| キロカロリー | カロリー | 4187J |
| キロワット時 | キロワット時 | 3.6*10 6J |
| 英国熱量単位 | ブトゥ | 1055.06J |
| フィートポンド | ft*pdl | 0.0421J |
| フィートポンド | フィート*ポンド | 1.3558J |
| リットル-大気 | l*atm | 101.328J |
| 電力、W) | ||
| フィートポンド/秒 | フィート*pdl/秒 | 0.0421W |
| フィート-ポンド/秒 | フィート*ポンド/秒 | 1.3558W |
| 馬力 (英語) | 馬力 | 745.7W |
| 英国熱量単位/時間 | Btu/h | 0.2931W |
| キログラム力メートル/秒 | kgf*m/s | 9.807W |
| 質量流量 (kg/s) | ||
| ポンド質量/秒 | ポンド/秒 | 0.4536kg/秒 |
| 熱伝導率 (W/(m*K)) | ||
| 英国熱単位/秒フィート華氏度 | Btu/(s*ft*degF) | 6230.64 W/(m*K) |
| 熱伝達率 (W/(m 2 *K)) | ||
| 英国熱量単位/秒 - 華氏平方フィート | Btu/(s*ft 2 *degF) | 20441.7 W/(m 2 *K) |
| 熱拡散係数、動粘度(m 2 /s) | ||
| ストークス | セント | 10-4m2/秒 |
| センチストークス | cSt (cSt) | 10 -6 m 2 /s = 1mm 2 /s |
| 平方フィート/秒 | フィート2/秒 | 0.0929m2/秒 |
| 動粘度(Pa・s) | ||
| 落ち着き | P(ピー) | 0.1Pa*s |
| センチポアズcP | (sp) | 10 6 Pa*s |
| ポンド秒/平方フィート | pdt*s/ft 2 | 1.488Pa*s |
| ポンド力秒/平方フィート | lbf*s/ft2 | 47.88Pa*s |
| 比熱容量 (J/(kg*K)) | ||
| グラムあたりのカロリー 摂氏 | cal/(g*℃) | 4.1868*10 3J/(kg*K) |
| 英国熱単位/ポンド度華氏 | Btu/(lb*度F) | 4187 J/(kg*K) |
| 比エントロピー (J/(kg*K)) | ||
| 英国熱量単位/ポンド度 ランキン | Btu/(lb*degR) | 4187 J/(kg*K) |
| 熱流束密度 (W/m2) | ||
| キロカロリー/平方メートル - 時間 | カロリー/(m 2 *h) | 1.163W/m2 |
| 英国熱量単位/平方フィート - 時間 | Btu/(ft 2 *h) | 3.157W/m2 |
| 建築構造物の透湿性 | ||
| キログラム/時/水柱ミリメートル | kg/(h*m*mm H2O) | 28.3255 mg(s*m*Pa) |
| 建築構造物の体積透過率 | ||
| 立方メートル/時/メートル-ミリメートル水柱 | m 3 /(h*m*mm H 2 O) | 28.3255*10 -6 m 2 /(s*Pa) |
| 光の力 | ||
| カンデラ | CD | SIベースユニット |
| 照度 (ルクス) | ||
| 贅沢 | わかりました | 1 cd*sr/m 2 (sr - ステラジアン) |
| ph | ph（ペーハー） | 10 4ルクス |
| 明るさ (cd/m2) | ||
| 高床式 | セント（セント） | 10 4 cd/m 2 |
| ニット | nt (nt) | 1cd/平方メートル |
INROSTグループ企業
輸送エネルギー（低温輸送） 空気の湿度。 空気の熱容量とエンタルピー空気の湿度。 空気の熱容量とエンタルピー
大気は乾燥空気と水蒸気 (0.2% ～ 2.6%) の混合物です。 したがって、空気はほとんど常に湿っていると考えられます。
乾燥した空気と水蒸気の機械的混合物はと呼ばれます。 湿り空気または空気と蒸気の混合物。 空気中の蒸気状水分の可能な最大含有量 分、分温度に依存します tそしてプレッシャー P混合物。 変化するとき tそして P空気は最初は不飽和でしたが、水蒸気で飽和した状態になることがあり、その後、過剰な水分がガス体積内および周囲の表面上に霧、霜、または雪の形で沈殿し始めます。
湿った空気の状態を特徴付ける主なパラメータは、温度、圧力、比容積、含水量、絶対湿度および相対湿度、分子量、気体定数、熱容量、エンタルピーです。
ガス混合物に関するダルトンの法則によると 湿った空気の全圧 (P)は乾燥空気 P c と水蒸気 P p の分圧の合計です: P = P c + P p。
同様に、湿った空気の体積 V と質量 m は次の関係によって決まります。
V = V c + V p、m = m c + m p。
密度そして 湿った空気の比容積 (v)定義:
湿った空気の分子量:
ここで、B は気圧です。
乾燥プロセス中、空気の湿度は継続的に増加し、蒸気と空気の混合物中の乾燥空気の量は一定に保たれるため、乾燥プロセスは、乾燥空気 1 kg あたりの水蒸気量がどのように変化するかによって判断されます。蒸気と空気の混合物 (熱容量、水分含有量、エンタルピーなど) は、湿った空気中に存在する 1 kg の乾燥した空気を指します。
d = m p / m c、g/kg、または、X = m p / m c。
絶対空気湿度- 湿った空気 1 m 3 中の蒸気の質量。 この値は数値的には に等しい。
相対湿度 -与えられた条件下での不飽和空気の絶対湿度と飽和空気の絶対湿度の比です。
ここでは相対湿度をパーセンテージで指定することが多くなります。
湿った空気の密度については、次の関係が成り立ちます。
比熱湿った空気:
c = c c + c p ×d/1000 = c c + c p ×X、kJ/(kg× °C)、
ここで、 c c は乾燥空気の比熱容量、 c c = 1.0;
c p - 蒸気の比熱容量。 n = 1.8の場合。
近似計算の場合、一定圧力および狭い温度範囲 (最大 100 ℃) での乾燥空気の熱容量は、1.0048 kJ/(kg × ℃) に等しい一定であると考えることができます。 過熱蒸気の場合、大気圧および低過熱度での平均等圧熱容量も一定とみなされ、1.96 kJ/(kg×K) に等しくなります。
湿った空気のエンタルピー (i)- これは主要パラメータの 1 つで、主に乾燥対象の材料から水分を蒸発させるのに費やされる熱を決定するために、乾燥設備の計算に広く使用されています。 湿った空気のエンタルピーは、蒸気と空気の混合物中の乾燥空気 1 キログラムを指し、乾燥空気と水蒸気のエンタルピーの合計として求められます。
i = i c + i p ×Х、kJ/kg。
混合物のエンタルピーを計算する場合、各成分のエンタルピーの開始点は同じでなければなりません。 湿った空気の計算では、水のエンタルピーが 0 ℃ でゼロであると仮定できます。その後、乾燥した空気のエンタルピーも 0 ℃ からカウントします。つまり、i in = c in *t = 1.0048t となります。
下 比熱容量物質は、温度を 1 度変えるために、物質の単位 (1 kg、1 m 3、1 mol) に加算または減算する必要がある熱量を理解しています。
特定の物質の単位に応じて、次の比熱容量が区別されます。
質量熱容量 と、ガス 1 kg を指します、J/(kg・K);
モル熱容量 μС、1 kmol のガスを指します、J/(kmol・K);
体積熱容量 と'、1 m 3 のガスを指します、J/(m 3 ∙K)。
比熱容量は次の関係によって相互に関連付けられます。
どこ υn- 通常の条件下でのガスの比容積 (n.s.)、m 3 /kg; µ - 気体のモル質量、kg/kmol。
理想気体の熱容量は、熱を供給（または除去）するプロセスの性質、気体の原子数および温度に依存します（現実気体の熱容量は圧力にも依存します）。
等重質量の関係 P付き等重性 履歴書熱容量はマイヤー方程式によって確立されます。
C P - C V = R, (1.2)
どこ R –気体定数、J/(kg・K)。
理想気体を一定容積の密閉容器内で加熱すると、熱はその分子の運動エネルギーを変化させることだけに費やされ、定圧で加熱すると気体の膨張により外力に対抗する仕事が同時に行われます。 。
モル熱容量の場合、マイヤーの方程式は次の形式になります。
μС р - μС v = μR, (1.3)
どこ μR=8314J/(kmol・K) – 汎用気体定数。
理想的なガス量 Vn通常の状態に換算した値は、次の関係から決定されます。
(1.4)
どこ Rn– 通常の状態での圧力、 Rn= 101325 Pa = 760 mmHg; Tn– 通常の状態での温度、 Tn= 273.15 K; ポイント, Vt, tt– ガスの動作圧力、体積、温度。
等重熱容量と等容熱容量の比は次のように表されます。 kそして電話する 断熱指数:
(1.5)
(1.2) から (1.5) を考慮すると、次のようになります。
正確に計算するには、平均熱容量は次の式で求められます。
(1.7)
さまざまな機器の熱計算では、ガスを加熱または冷却するために必要な熱量が次のように決定されることがよくあります。
Q = C・m∙(t 2 - t 1), (1.8)
Q = C'∙V n∙(t 2 - t 1), (1.9)
どこ Vn– 標準状態でのガスの体積、m3。
Q = μC∙ν∙(t 2 - t 1), (1.10)
どこ ν – ガスの量、キロモル。
熱容量。 熱容量を使用して閉鎖系内のプロセスを記述する
式 (4.56) に従って、システムのエントロピー S の変化が既知であれば、熱を求めることができます。 ただし、エントロピーを直接測定できないという事実は、特に等容性および等圧プロセスを記述する場合に、いくつかの複雑さを引き起こします。 実験的に測定された量を使用して熱量を決定する必要があります。
この値はシステムの熱容量になる可能性があります。 熱容量の最も一般的な定義は、熱力学の第一法則 (5.2)、(5.3) の式から得られます。 これに基づいて、タイプ m の仕事に関するシステム C の能力は、次の方程式によって決定されます。
C m = dA m / dP m = P m d e g m / dP m 、(5.42)
ここで、C m はシステム容量です。
P m と g m はそれぞれ、タイプ m の一般化されたポテンシャルと状態座標です。
値 C m は、システムの m 番目の一般化ポテンシャルを測定単位ごとに変更するために、与えられた条件下でタイプ m の作業をどれだけ行う必要があるかを示します。
熱力学における特定の仕事に関連したシステムの容量の概念は、システムと環境の間の熱相互作用を説明する場合にのみ広く使用されます。
熱に関するシステムの容量は熱容量と呼ばれ、次の式で求められます。
C = d e Q / dT = Td e S heat / dT。 (5.43)
したがって、 熱容量は、システムの温度を 1 ケルビン変化させるためにシステムに与えなければならない熱量として定義できます。
熱容量は、内部エネルギーやエンタルピーと同様、物質の量に比例する膨大な量です。実際には、物質の単位質量あたりの熱容量が使用されます。 比熱容量、物質 1 モルあたりの熱容量、 – モル熱容量。 SI における比熱容量は J/(kg K) で表され、モル容量は J/(mol K) で表されます。
比熱容量とモル熱容量は、次の関係によって関連付けられます。
C モル = C ビート M、(5.44)
ここで、M は物質の分子量です。
区別する 真の（微分）熱容量、式 (5.43) から決定され、微小な温度変化に伴う熱の基本的な増加を表します。 平均熱容量、これは、特定のプロセスにおける総熱量と総温度変化の比率です。
Q/DT。 (5.45)
真の比熱容量と平均比熱容量の関係は、次の関係によって確立されます。
一定の圧力または体積では、熱、およびそれに応じて熱容量は状態関数の特性を獲得します。 システムの特徴となります。 熱力学で最も広く使用されているのは、等圧 C P (一定圧力における) と等張 CV (一定体積における) の熱容量です。
系が一定の体積で加熱される場合、式 (5.27) に従って、等容熱容量 CV は次の形式で表されます。
CV = 
. (5.48)
システムが一定の圧力で加熱される場合、式 (5.32) に従って、等圧熱容量 С Р は次の形式で表示されます。
C P = 
. (5.49)
С Р と С V の間の関係を見つけるには、式 (5.31) を温度に関して微分する必要があります。 理想気体 1 モルの場合、式 (5.18) を考慮すると、この式は次のように表すことができます。
H = U + pV = U + RT。 (5.50)
dH/dT = dU/dT + R、(5.51)
そして、1 モルの理想気体の等圧熱容量と等容熱容量の差は、数値的には普遍気体定数 R に等しくなります。
C R - C V = R 。 (5.52)
一定圧力で物質を加熱するとガスの膨張仕事が伴うため、一定圧力での熱容量は常に一定体積での熱容量より大きくなります。
理想単原子気体の内部エネルギーの式 (5.21) を使用して、理想単原子気体 1 モルの熱容量の値を取得します。
CV = dU/dT = d(3/2 RT)dT = 3/2 R » 12.5 J/(mol K); (5.53)
C P = 3/2R + R = 5/2 R » 20.8 J/(mol K)。 (5.54)
したがって、単原子理想気体の場合、供給された熱エネルギーはすべて並進運動の加速にのみ費やされるため、CV と C p は温度に依存しません。 多原子分子の場合、並進運動の変化に加えて、分子内の回転運動および振動運動の変化も発生する可能性があります。 二原子分子の場合、通常、追加の回転運動が考慮され、その結果、それらの熱容量の数値は次のようになります。
CV = 5/2 R » 20.8 J/(mol K); (5.55)
C p = 5/2 R + R = 7/2 R » 29.1 J/(mol K)。 (5.56)
その過程で、他の（気体を除く）凝集状態にある物質の熱容量についても触れます。 固体化合物の熱容量を推定するには、近似のノイマンとコップの加法則がよく使用されます。これによれば、固体状態の化合物のモル熱容量は、固体状態に含まれる元素の原子熱容量の合計に等しくなります。与えられた化合物。 したがって、複雑な化合物の熱容量は、Dulong と Petit 則を考慮して次のように推定できます。
CV = 25n J/(mol K)、(5.57)
ここで、n は化合物の分子内の原子の数です。
融解（結晶化）温度付近では液体と固体の熱容量はほぼ同じです。 通常の沸点付近では、ほとんどの有機液体の比熱容量は 1700 ～ 2100 J/kg K です。 これらの相転移温度の間では、液体の熱容量が (温度に応じて) 大幅に異なる場合があります。 一般に、ほとんどの場合、0 ～ 290 K の範囲における固体の熱容量の温度依存性は、低温領域における半経験的なデバイ方程式 (結晶格子の場合) によってよく表されます。
C P » CV = eT 3、(5.58)
ここで、比例係数 (e) は物質の性質 (経験定数) に依存します。
通常および高温における気体、液体、固体の熱容量の温度依存性は、通常、べき級数の形で経験式を使用して表されます。
C P = a + bT + cT 2 (5.59)
C P = a + bT + c"T -2、(5.60)
ここで、a、b、c、および c" は経験的な温度係数です。
熱容量法を使用した閉鎖系でのプロセスの説明に戻って、5.1 項で示した方程式のいくつかを少し異なる形式で書いてみましょう。
等積性プロセス. 内部エネルギー (5.27) を熱容量で表すと、次のようになります。
dU V = dQ V = U 2 – U 1 = C V dT = C V dT 。 (5.61)
理想気体の熱容量は温度に依存しないという事実を考慮すると、式 (5.61) は次のように書くことができます。
DU V = Q V = U 2 - U 1 = C V DT 。 (5.62)
実際の単原子および多原子ガスの積分値 (5.61) を計算するには、関数依存 C V = f(T) タイプ (5.59) または (5.60) の特定の形式を知る必要があります。
等圧プロセス。物質の気体状態の場合、このプロセスの熱力学第 1 法則 (5.29) は、膨張の仕事 (5.35) を考慮し、熱容量法を使用して次のように記述されます。
Q P = C V DT + RDT = C P DT = DH (5.63)
Q Р = DH Р = H 2 – H 1 = C Р dT。 (5.64)
系が理想気体であり、熱容量 С Р が温度に依存しない場合、関係 (5.64) は (5.63) になります。 実在気体を記述する式 (5.64) を解くには、依存性 C p = f(T) の特定の形式を知る必要があります。
等温プロセス。一定温度で発生するプロセスにおける理想気体の内部エネルギーの変化
dUT = CV dT = 0. (5.65)
断熱プロセス。 dU = C V dT であるため、1 モルの理想気体については、内部エネルギーの変化と行われる仕事はそれぞれ等しいです。
DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5.66)
ファー = -DU = CV (T 1 - T 2)。 (5.67)
以下の条件下でのさまざまな熱力学的プロセスを特徴付ける方程式の分析: 1) p = const; 2) V = 定数。 3) T = const および 4) dQ = 0 は、それらすべてが一般式で表せることを示しています。
pV n = 定数 (5.68)
この式では、「n」インジケーターはさまざまなプロセスに対して 0 から ¥ までの値を取ることができます。
1.等圧（n = 0）;
2. 等温（n = 1）。
等容性（n = ¥）、３．
4. 断熱（n = g、g = C P /C V – 断熱係数）。
結果として得られる関係は、理想気体に対して有効であり、その状態方程式の結果を表しており、考慮されるプロセスは実際のプロセスの特殊かつ限定的な表現です。 実際のプロセスは、原則として中間的なものであり、「n」の任意の値で発生し、ポリトローププロセスと呼ばれます。
考慮した熱力学的プロセスで生成される理想気体の膨張仕事を、V 1 から V 2 への体積変化と比較すると、図からわかるように、次のようになります。 5.2 に示すように、膨張の最大の仕事は等圧過程で実行され、等温過程では少なくなり、断熱過程ではさらに少なくなります。 等積性プロセスの場合、仕事はゼロです。
米。 5.2. P = f (V) – さまざまな熱力学プロセスの依存性 (影付きの領域は、対応するプロセスにおける膨張の働きを特徴付けます)
これは、作動流体 (この場合は空気) の温度を 1 度変化させるのに必要です。 空気の熱容量は温度と圧力に直接依存します。 同時に、さまざまな方法を使用して、さまざまなタイプの熱容量を研究できます。
数学的には、空気の熱容量は、温度の増加に対する熱量の比として表されます。 通常、質量1kgの物体の熱容量を比熱といいます。 空気のモル熱容量は、物質 1 モルの熱容量です。 熱容量は J/K で指定されます。 モル熱容量、それぞれ J/(mol*K)。
測定が一定の条件下で実行される場合、熱容量は物質 (この場合は空気) の物理的特性と考えることができます。 ほとんどの場合、このような測定は一定の圧力で実行されます。 これが空気の等圧熱容量を決定する方法です。 これは温度と圧力の上昇とともに増加し、これらの量の線形関数でもあります。 この場合、温度変化は一定の圧力で発生します。 等圧熱容量を計算するには、擬臨界温度と圧力を決定する必要があります。 参考データを使用して決定されます。
空気の熱容量。 特徴
空気は気体の混合物です。 これらを熱力学で考える場合、次のような仮定が立てられます。 混合物内の各ガスは、ボリューム全体に均一に分散されている必要があります。 したがって、ガスの体積は混合物全体の体積と等しくなります。 混合物中の各ガスには独自の分圧があり、容器の壁に圧力がかかります。 ガス混合物の各成分の温度は、混合物全体の温度と等しくなければなりません。 この場合、すべての成分の分圧の合計は混合物の圧力に等しくなります。 空気の熱容量の計算は、混合ガスの組成と個々の成分の熱容量に関するデータに基づいて実行されます。
熱容量は物質の特徴を曖昧に表します。 熱力学の第一法則から、物体の内部エネルギーは受け取った熱量だけでなく、物体が行う仕事にも依存して変化すると結論付けることができます。 熱伝達プロセスの条件が異なると、物体の働きも変化する可能性があります。 したがって、同じ量の熱が身体に与えられると、身体の温度と内部エネルギーに異なる変化が生じる可能性があります。 この特徴は気体物質にのみ特有です。 固体や液体とは異なり、気体物質は体積を大きく変化させて仕事をすることができます。 空気の熱容量が熱力学プロセス自体の性質を決定するのはこのためです。
しかし、一定の体積では空気は機能しません。 したがって、内部エネルギーの変化は温度の変化に比例します。 一定圧力のプロセスの熱容量と一定体積のプロセスの熱容量の比は、断熱プロセスの式の一部です。 それはギリシャ文字のガンマで表されます。
歴史から
「熱容量」と「熱量」という用語は、その本質をよく表しません。 これは、彼らが18世紀に流行したカロリー理論から現代科学に到達したという事実によるものです。 この理論の信奉者は、熱を物体に含まれる一種の無重力物質と考えました。 この物質は破壊することも作成することもできません。 体の冷却と加熱は、それぞれカロリー量の減少または増加によって説明されました。 時間が経つにつれて、この理論は支持できないことが判明しました。 彼女は、異なる量の熱が物体に伝達されると、なぜ物体の内部エネルギーに同じ変化が得られるのか、また、物体が行う仕事に依存するのかを説明できませんでした。
