Определите значения удельной массовой, объемной и мольной теплоемкостей для ранее рассмотренных газов и газовых смесей, в условиях изобарного и изохорного термодинамического процесса.
Таблица 2 Физико-технические свойства газов и газовых смесей
Раб тело(газ) Cp
C’p
µCp
Cv
C’v
µCv
Азот, N2 1038,5 1217,5 29,1 743,3 871,4 20,8
Кислород, O2 909,4 1217,4 29,1 650,0 870,1 20,8
Водород, H2 14405,9 1215,3 29,1 10297,0 868,7 20,8
Оксид углерода, CO 1039,3 1218,4 29,1 742,6 870,6 20,8
Диоксид углерода, CO2 850,0 1565,4 37,4 661,4 1218,0 29,1
Вод.пар, H2O 2075,5 1564,0 37,4 1614,9 1217,0 29,1
Воздух - (N2 + O2) 1291,4 1565,3 37,4 1004,9 1217,9 29,1
Основные исходные зависимости взаимосвязей видов теплоемкостей:
сv=Rk-1 . cp=cv+R; с'x=c'∙v0=μcxμx ; cpcv=k;
Решение
При заполнении таблицы 1, используем формулы:
а) определения удельной газовой постоянной: R = 8,314/М, где М - молекулярная масса газа, молекулярную массу определяем на основе периодической системы химических элементов Менделеева:
RN2 = 8,314/28,02·10-3 = 296,8, Дж /(кг·К),
RO2 = 8,314/32,0·10-3 = 259,8 Дж /(кг·К),
RH2 = 8,314/2,02·10-3 = 4124,3 Дж /(кг·К),
RCO = 8,314/28,0·10-3 = 296,8 Дж /(кг·К),
RCO2 = 8,314/44,0·10-3 = 189,0 Дж /(кг·К),
RH2O = 8,314/18,02·10-3 = 461,6 Дж /(кг·К),
Rвозд = 8,314/ 28,96·10-3 = 287,0 Дж /(кг·К). Данные заносим в таблицу 1.
б) для определения плотности газа формулу, вытекающую из уравнения Клайперона- Менделеева: ρ = р/RT = 101,3·103/R·291,15 = 347,93/R, кг/м3 :
ρN2 = 347,93/RN2 = 347,93/296,8 =1,172,
ρO2 = 347,93/RO2 = 347,93/259,8 = 1,339,
ρH2 = 347,93/RH2 = 347,93/4124,3 = 0,084,
ρCO = 347,93/RCO = 347,93/296,8 = 1,172,
ρCO2 = 347,93/RCO2 = 347,93/189,0 = 1,841,
ρH2O = 347,93/RH2O = 347,93/461,6 = 0,754,
ρвозд = 347,93/Rвозд = 347,93/287,0 = 1,212.
в) для определения удельного объема: ν = 1/ρ, м3/кг.
νN2 = 1/ρN2 = 1/1,172 = 0,853,
νO2 = 1/ρO2 = 1/1,339 = 0,747,
νH2 = 1/ρH2 = 1/0,084 = 11,854,
νCO = 1/ρCO = 1/1,172 = 0,853,
νCO2 = 1/ρCO2 = 1/1,841 = 0,543,
νH2O = 1/ρH2O = 1/0,754 = 1,327,
νвозд = 1/ρвозд = 1/1,212 = 0,825
. Данные заносим в таблицу 1.
Cогласно классической кинетической теории газов, величина k = cp/cv, определяется числом степеней i свободы молекулы и определяется формулой: k = 1+ 2/i, где величина i = 3 - для одноатомных; i = 5 - для двухатомных и i = 7 - для трехатомных и многоатомных газов. Тогда для двухатомных газов: N2, О2, Н2 и СО2, имеем:
k = 1+ 2/5 = 1,4, для трехатомных и многоатомных газов: СО2, Н2О (водяного пара) и воздуха: k = 1+ 2/7 = 1,29.
мольные теплоемкости 2-х атомных газов (N2, О2, Н2 и СО2):
a) изохорная: µCv = i·Rm/2 = 5·8,314/2 = 20,8 Дж/(моль·К),
б) изобарная: µCр = k·µCv = 1,4·20,8 = 29,1 Дж/(моль·К),
мольные теплоемкости 3-х атомных газов и многоатомных газов: СО2, Н2О (водяного пара) и воздуха:
a) изохорная: µCv = i·Rm/2 = 7·8,314/2 = 29,1 Дж/(моль·К),
б) изобарная: µCр = k·µCv = 1,29·20,8 = 37,4 Дж/(моль·К),
Удельные массовые теплоемкости газов:
а) изобарная:
ср(N2) = µCр/μN2 = 29,1/(28,02·10-3) = 1038,5 Дж/(кг·К),
ср(О2) = µCр/μО2 = 29,1/(32,0·10-3) = 909,4 Дж/(кг·К),
ср(Н2) = µCр/μН2 = 29,1/(2,02·10-3) = 14405,9 Дж/(кг·К),
ср(СО) = µCр/μСО = 29,1/(28,0·10-3) = 1039,3 Дж/(кг·К),
ср(СО2) = µCр/μСО2 = 37,4/(44,0·10-3) = 850,0 Дж/(кг·К),
ср(Н2О) = µCр/μСО2 = 37,4/(18,02·10-3) = 2075,5 Дж/(кг·К),
ср(возд) = µCр/μвозд = 37,4/(28,96·10-3) = 1291,4 Дж/(кг·К)
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
