ТЕПЛОЕМКОСТЬ ГАЗОВ

Теплоемкостью газа называют количество теплоты, необходимое для повышения его температуры на 1 К. Теплота, затраченная на повышение температуры единицы количества газа на 1 К называется удельной теплоемкостью. Принято удельную теплоемкость называть просто теплоемкостью.

В зависимости от выбранной количественной единицы различают теплоемкости: мольную С_m-кДж/(кмоль·К), массовую С – кДж/(кгК), и объемную С¹ – кДж/(м³К).

Так как в 1 м³ газа могут содержаться, в зависимости от параметров его состояния, разные количества газа, принято относить 1 м³ газа к нормальным условиям (Р₀= 101325 Па, Т₀=273,15 К).

Между теплоемкостями существует следующее соотношение

С= ; С^´= ; С= ; С^´=ρ₀·С , 3.1

где ρ₀ – плотность газа при нормальных условиях.

Теплоемкость газа зависит от его температуры. По этому признаку отличают истинную и среднюю теплоемкость.

Если q – удельное количество теплоты, сообщаемой единице количества вещества (или отнимаемый от него) при изменении температуры от t₁ до t₂ , то величина

С=q/(t₂- t₁)=q/( Т₂- Т₁), 3.2

Представляет собой среднюю теплоемкость в пределах от t₂ до t₁.

Предел этого отношения, когда разность температур стремиться к нулю, называют истинной теплоемкостью. Аналитически последняя определяется как

3.3.

Теплоемкость зависит от вида процесса сообщаемая газу теплоты.

Для теплотехнических расчетов особое значение имеют теплоемкости газов при постоянном давлении и при постоянном объеме .

Между массовыми теплоемкостями и существуют соотношения:

где к- показатель адиабаты.

Постоянная теплоемкость политропного процесса с показателем n находитcя из выражения:

3.5

Для приближения расчетов при невысоких температурах теплоемкость можно считать постоянной.

Таблица 3.1 Приближенные значения мольных теплоемкостей при = const,р-const

Газы	Теплоемкость,КДж/(кмоль∙К)	Теплоемкость, КДж/(кмоль∙К)	Показатель адиабаты, К
Одноатомные	20,93	12,56	1,67
Двухатомные	29,31	20,93	1,4
Трех- и многоатомные	37,68	29,31	1,2

При точных расчетах учитывают криволинейную зависимость теплоемкости от температуры и пользуются табличными значениями средних теплоемкостей в интервале от 0°С до t °С (Приложение1. ). Их отмечают сверху черточкой и указанием границ температур. Например : и т.д.

Менее точные расчеты, применяемые в технике получаются при использовании линейной зависимости теплоемкости от температуры. (Приложение 2)

Средняя теплоемкость в этом случае определяется в интервале температур от t1 до t2 по уравнению:

3.6

где a и b величины, зависящие от физических свойств газа и постоянные для данного газа.

При пользовании таблицами значения истинных теплоемкостей, а также средних теплоемкостей в пределах от 0°С до t°С берутся не­посредственно из таблиц, причем в необходимых случаях проводится интерполирование.

Количество теплоты, которое необходимо затратить для нагре­вания или охлаждения рабочих тел определяются из соотношений:

а) для 1 кг : 3.7

для m кг 3.8

б) для 1 нормального кубического метра газа

3.9

для объема Vo в м³:

3.10

В зависимости от условий, при "которых протекают нагревание (охлаждение) газа (V- const , p- const) в формулах 3.6...З.10 ставятся соответствующие значения теплоемкости.

Теплоемкость смеси идеальных газов:

массовая 3.11

объемная 3.12