Андрей Смирнов
Время чтения: ~25 мин.
Просмотров: 3

Зависимость плотности углекислого газа от давления

Содержание

Плотность и другие свойства углекислого газа CO2 в зависимости от температуры и давления

В таблице представлены теплофизические свойства углекислого газа CO2 в зависимости от температуры и давления. Свойства в таблице указаны при температуре от 273 до 1273 К и давлении от 1 до 100 атм.
Рассмотрим такое важное свойство углекислого газа, как плотность. Плотность углекислого газа равна 1,913 кг/м3 при нормальных условиях (при н.у.). По данным таблицы видно, что плотность углекислого газа существенно зависит от температуры и давления — при росте давления плотность CO2 значительно увеличивается, а при повышении температуры газа — снижается. Так, при нагревании на 1000 градусов плотность углекислого газа уменьшается в 4,7 раза.

Однако, при увеличении давления углекислого газа, его плотность начинает расти, причем значительно сильнее, чем снижается при нагреве. Например при давлении 10 атм. и температуре 0°С плотность углекислого газа вырастает уже до значения 20,46 кг/м3.

Необходимо отметить, что рост давления газа приводит к пропорциональному увеличению значения его плотности, то есть при 10 атм. удельный вес углекислого газа в 10 раз больше, чем при нормальном атмосферном давлении.

В таблице приведены следующие теплофизические свойства углекислого газа:

  • плотность углекислого газа в кг/м3;
  • удельная теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • теплопроводность, Вт/(м·град);
  • динамическая вязкость, Па·с;
  • температуропроводность, м2/с;
  • кинематическая вязкость, м2/с;
  • число Прандтля.

Примечание: будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 102. Не забудьте разделить на 100!

Теплопроводность, плотность углекислого газа, свойства CO2

Зависимость плотности углекислого газа от давления

Углекислый газ, или диоксид углерода, или CO2 — одно из самых распространенных на Земле газообразных веществ. Он окружает нас в течение всей нашей жизни. Углекислый газ не имеет цвета, вкуса и запаха и никак не ощущается человеком.

Он является важным участником обмена веществ живых организмов. Газ сам по себе не ядовит, но не поддерживает дыхание, поэтому превышение его концентрации ведет к ухудшению снабжения тканей организма кислородом и к удушью. Углекислый газ широко применяется в быту и в промышленности.

Таблицы удельной теплоемкости веществ (газов, жидкостей и др.)

Представлены таблицы удельной теплоемкости веществ: газов, металлов, жидкостей, строительных и теплоизоляционных материалов, а также пищевых продуктов — более 400 веществ и материалов.
Перечень таблиц:

  1. Удельная теплоемкость газов
  2. Удельная теплоемкость некоторых металлов и сплавов
  3. Удельная теплоемкость жидкостей
  4. Удельная теплоемкость твердых веществ
  5. Удельная теплоемкость пищевых продуктов

Удельной теплоемкостью вещества называется отношение количества тепла, сообщенного единице массы этого вещества в каком-либо процессе, к соответствующему изменению его температуры.

Удельная теплоемкость веществ зависит от их химического состава, термодинамического состояния и способа сообщения им тепла. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Дж/(кг·К).

Необходимо отметить, что экспериментальное определение удельной теплоемкости жидкостей и газов производится при постоянном давлении или при постоянном объеме. В первом случае удельная теплоемкость обозначается Cp, во втором — Cv. Для жидкостей и газов наиболее часто применяется удельная теплоемкость при постоянном давлении Cp.

Для твердых веществ теплоемкости Cp и Cv не различаются. Кроме того, по отношению к твердым телам, помимо удельной массовой теплоемкости применяются также удельная атомная и молярная теплоемкости.

Удельная теплоемкость вещества

Эти два процесса знакомы каждому. Вот нам захотелось чайку, и мы ставим чайник, чтобы нагреть воду. Или ставим газировку в холодильник, чтобы охладить.

Логично предположить, что нагревание — это увеличение температуры, а охлаждение — ее уменьшение. Все, процесс понятен, едем дальше.

Но не тут-то было: температура меняется не «с потолка». Все завязано на таком понятии, как количество теплоты. При нагревании тело получает количество теплоты, а при нагревании — отдает.

  • Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

В процессах нагревания и охлаждения формулы для количества теплоты выглядят так:

Нагревание

Охлаждение

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует и изменение температуры, о котором мы сказали выше, и удельная теплоемкость, речь о которой пойдет дальше.

А вот теперь поговорим о видах теплопередачи.

Формула для расчёта удельной теплоёмкости вещества

Удельная теплоёмкость — это энергия, которая требуется для увеличения температуры 1 грамма чистого вещества на 1°. Параметр зависит от его химического состава и агрегатного состояния: газообразное, жидкое или твёрдое тело. После его открытия начался новый виток развития термодинамики, науки о переходных процессах энергии, которые касаются теплоты и функционирования системы.

Как правило, удельная теплоёмкость и основы термодинамики используются при изготовлении радиаторов и систем, предназначенных для охлаждения автомобилей, а также в химии, ядерной инженерии и аэродинамике. Если вы хотите узнать, как рассчитывается удельная теплоёмкость, то ознакомьтесь с предложенной статьёй.

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Свойства воздуха: плотность воздуха, вязкость, энтропия, удельная теплоемкость воздуха

Рассмотрены основные физические свойства воздуха: плотность воздуха, его динамическая и кинематическая вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля и энтропия. Свойства воздуха даны в таблицах в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Сколько азота в воздухе?

Если говорить о воздухе, то нельзя не затронуть тему содержания в нем азота. Он представляет собой бесцветный газ, у которого нет запаха и вкуса. Если разбирать химическую формулу, то молекула азота представляет собой два атома азота, которые скрещены между собой. Именно он составляет большую часть и составляет около 78% от всего объема воздуха. И молярная масса сжатого воздуха, высчитываемая по формуле, будет содержать в себе и молярную массу азота. Азот содержится практически везде и человек уже давно начал его использовать в своих нуждах. Даже в белке, который является основным строительным материалом всех живых организмов, тоже есть азот. Так аммиак, который применяется в сельском хозяйстве, получается при извлечении азота. И сам человек примерно на 2% состоит из азота.

Но азот может быть и опасным, если превышать его концентрацию. Безопасный азот обычно смешан с водородом в необходимых пропорциях. Азот необходим для разбавления кислорода, ведь чистый кислород тоже может быть губительным для живых организмов. Но если азот будет повышен, то это приведет к гипоксии, то есть понижению уровня кислорода в организме и внутренних органах. Вдыхаемый человеком азот не усваивается в организме, а выдыхается, так как служит только для защиты легких от кислорода.

Человек ежедневно сталкивается с тем, что было создано не без помощи азота. Азот нашел свое применение в различных областях и сейчас мы можем видеть его как в упаковках на прилавках магазинов, так и в медицине. К примеру, жидкую форму азота уже давно используют для транспортировки донорских органов.

Растения тоже не могут обойтись без азота и получают его из почвы в виде нитратов. В почве находится большое количество азота. Так потом он попадает в организмы животных, которые едят растения. Главным поставщиком азота являются бактерии, благодаря которым образовывается более ста тонн этого вещества.


Виды теплопередачи

  • Теплопередача — это физический процесс передачи тепловой энергии от более нагретого тела к менее нагретому.

Здесь все совсем несложно, их всего три: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Тот вид теплопередачи, который можно охарактеризовать, как способность тел проводить энергию от более нагретого тела к менее нагретому.

Речь о том, чтобы передать тепло с помощью соприкосновения. Признавайтесь, грелись же когда-нибудь возле батареи. Если вы сидели к ней вплотную, то согрелись вы благодаря теплопроводности. Обниматься с котиком, у которого горячее пузо, тоже эффективно.

Порой мы немного перебарщиваем с возможностями этого эффекта, когда на пляже ложимся на горячий песок. Эффект есть, только не очень приятный. Ну а ледяная грелка на лбу дает обратный эффект — ваш лоб отдает тепло грелке.

Конвекция

Когда мы говорили о теплопроводности, мы приводили в пример батарею. Теплопроводность — это когда мы получаем тепло, прикоснувшись к батарее. Но все вещи в комнате к батарее не прикасаются, а комната греется. Здесь вступает конвекция.

Дело в том, что холодный воздух тяжелее горячего (холодный просто плотнее). Когда батарея нагревает некий объем воздуха, он тут же поднимается наверх, проходит вдоль потолка, успевает остыть и спуститься обратно вниз — к батарее, где снова нагревается. Таким образом, вся комната равномерно прогревается, потому что все более горячие потоки сменяют все менее холодные.

Конвекция

Излучение

Пляж мы уже упоминали, но речь шла только о горячем песочке. А вот тепло от солнышка — это излучение. В этом случае тепло передается через волны.

Обоими способами. То тепло, которое мы ощущаем непосредственно от камина (когда лицу горячо, если вы расположились слишком близко к камину) — это излучение. А вот прогревание комнаты в целом — это конвекция.

Формула

Перед тем, как приступить к непосредственному расчёту параметра следует ознакомиться с формулой и её компонентами.

Формула для расчёта удельной теплоёмкости имеет следующий вид:

  • с = Q/(m*∆T)

Знание величин и их символических обозначений, использующихся при расчёте, крайне важно. Однако необходимо не только знать их визуальный вид, но и чётко представлять значение каждого из них. Расчёт удельной теплоёмкости вещества представлен следующими компонентами:

ΔT – символ, означающий постепенное изменение температуры вещества. Символ «Δ» произносится как дельта.

ΔT можно рассчитать по формуле:

  • t1 – первичная температура;
  • t2 – конечная температура после изменения.

m – масса вещества используемого при нагреве (гр).

Q – количество теплоты (Дж/J)

На основании Цр можно вывести и другие уравнения:

  • Q = m*цp*ΔT – количество теплоты ;
  • m = Q/цр*(t2 — t1) – массы вещества;
  • t1 = t2–(Q/цp*m) – первичной температуры;
  • t2 = t1+(Q/цp*m) – конечной температуры.

Плотность газов и паров при нормальных условиях

В таблице приведена плотность газов и паров при нормальных условиях – температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении (760 мм. рт. ст.). Для некоторых газов, например газа стибина, плотность дана при температуре 15°С и давлении 754 мм. рт. ст.

Значение плотности газов в таблице указано в размерности кг/м 3 для следующих газов и паров: азот N2, аммиак NH3, аргон Ar, ацетилен C2H2, бор фтористый BF3, бутан C4H10, водород: бромистый HBr, йодистый HI, мышьяковистый H3As, селенистый H2Se, сернистый H2S, теллуристый H2Te, фосфористый H3P, хлористый HCl, воздух, гелий He, германия тетрагидрид GeH4, диметиламин (CH3)2NH, дифтордихлорметан CF2Cl2, дициан C2N2, закись азота N2O, кислород O2, кремний фтористый SiF4, гексагидрид Si2H6, тетрагидрид SiH4, криптон Kr, ксенон Xe, метан CH4, метиленхлорид CH3Cl, метиламин CH5N, метиловый эфир C2H6O, метилфторид CH3F, метилхлорид CH3Cl, мышьяк фтористый AsF5, неон Ne, нитрозил фтористый NOF и хлористый NOCl, озон O3, окись азота NO, пропан C3H8, пропилен C3H6, радон Rn, двуокись серы SO2 и гексафторид серы SF2, силан диметил SiH2(CH3)2, метил SiH3CH3, хлористый SIH3Cl, трифтористый SiHF3, стибин SbH3, сульфурил фтористый SO2F2, триметиламин (CH3)3N, триметилбор (CH3)3B, двуокись углерода CO2, окись углерода CO, сероокись COS, фосфор фтористый PF2, оксифторид POF3, пентафторид PF5, фтор F2, фторокись азота NO2, двуокись хлора ClO2, окись хлора Cl2O, хлорокись азота NO2Cl, этан C2H6, этилен C2H4, окись азота NO.

Получение углекислого газа:

В промышленности углекислый газ образуется в дымовых газах при сжигании различных органических и неорганических веществ или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов (доломита, известняка). Также углекислый газ как побочный продукт получают на установках разделения воздуха с целью получения чистого кислорода, азота и аргона.

В лабораторных условиях углекислый газ получают, например, в результате следующих химических реакций:

1. взаимодействия карбоната кальция и азотной кислоты:

CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O,

2. в результате взаимодействия карбоната кальция с другими минеральными кислотами,

3. взаимодействия пищевой соды с лимонной кислотой или с кислым лимонным соком,

4. реакции горения углерода:



Удельная теплоемкость: понятие и формула для расчета

Формулы количества теплоты для нагревания и охлаждения мы уже разбирали, но давайте еще раз:

Нагревание

Охлаждение

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует такая величина, как удельная теплоемкость. По сути своей — это способность материала получать или отдавать тепло.

С точки зрения математики удельная теплоемкость вещества — это количество теплоты, которое надо к нему подвести, чтобы изменить температуру 1 кг вещества на 1 градус Цельсия:

Удельная теплоемкость вещества

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:

Удельная теплоемкость вещества

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

C — теплоемкость вещества [Дж/˚C]

Величины теплоемкость и удельная теплоемкость означают практически одно и то же. Отличие в том, что теплоемкость — это способность всего вещества к передаче тепла. То есть формулу количества теплоты для нагревания тела можно записать в таком виде:

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах

При выполнении тепловых расчетов необходимо знать значение вязкости воздуха (коэффициента вязкости) при различной температуре. Эта величина требуется для вычисления числа Рейнольдса, Грасгофа, Релея, значения которых определяют режим течения этого газа. В таблице даны значения коэффициентов динамической μ и кинематической ν вязкости воздуха в диапазоне температуры от -50 до 1200°С при атмосферном давлении.

Коэффициент вязкости воздуха с ростом его температуры значительно увеличивается. Например, кинематическая вязкость воздуха равна 15,06·10 -6 м 2 /с при температуре 20°С, а с ростом температуры до 1200°С вязкость воздуха становиться равной 233,7·10 -6 м 2 /с, то есть увеличивается в 15,5 раз! Динамическая вязкость воздуха при температуре 20°С равна 18,1·10 -6 Па·с.

При нагревании воздуха увеличиваются значения как кинематической, так и динамической вязкости. Эти две величины связаны между собой через величину плотности воздуха, значение которой уменьшается при нагревании этого газа. Увеличение кинематической и динамической вязкости воздуха (как и других газов) при нагреве связано с более интенсивным колебанием молекул воздуха вокруг их равновесного состояния (согласно МКТ).

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха (в таблице даны значения вязкости, увеличенные в 10 6 раз)
t, °С μ·10 6 , Па·с ν·10 6 , м 2 /с t, °С μ·10 6 , Па·с ν·10 6 , м 2 /с t, °С μ·10 6 , Па·с ν·10 6 , м 2 /с
-50 14,6 9,23 70 20,6 20,02 350 31,4 55,46
-45 14,9 9,64 80 21,1 21,09 400 33 63,09
-40 15,2 10,04 90 21,5 22,1 450 34,6 69,28
-35 15,5 10,42 100 21,9 23,13 500 36,2 79,38
-30 15,7 10,8 110 22,4 24,3 550 37,7 88,14
-25 16 11,21 120 22,8 25,45 600 39,1 96,89
-20 16,2 11,61 130 23,3 26,63 650 40,5 106,15
-15 16,5 12,02 140 23,7 27,8 700 41,8 115,4
-10 16,7 12,43 150 24,1 28,95 750 43,1 125,1
-5 17 12,86 160 24,5 30,09 800 44,3 134,8
0 17,2 13,28 170 24,9 31,29 850 45,5 145
10 17,6 14,16 180 25,3 32,49 900 46,7 155,1
15 17,9 14,61 190 25,7 33,67 950 47,9 166,1
20 18,1 15,06 200 26 34,85 1000 49 177,1
30 18,6 16 225 26,7 37,73 1050 50,1 188,2
40 19,1 16,96 250 27,4 40,61 1100 51,2 199,3
50 19,6 17,95 300 29,7 48,33 1150 52,4 216,5
60 20,1 18,97 325 30,6 51,9 1200 53,5 233,7

Инструкция по расчёту параметра

Рассчитать с вещества достаточно просто и чтобы это сделать нужно, выполнить следующие шаги:

  1. Взять расчётную формулу: Теплоемкость = Q/(m*∆T)
  2. Выписать исходные данные.
  3. Подставить их в формулу.
  4. Провести расчёт и получим результат.

В качестве примера произведём расчёт неизвестного вещества массой 480 грамм обладающего температурой 15ºC, которая в результате нагрева (подвода 35 тыс. Дж) увеличилась до 250º.

Согласно инструкции приведённой выше производим следующие действия:

Выписываем исходные данные:

  • Q = 35 тыс. Дж;
  • m = 480 г;
  • ΔT = t2–t1 =250–15 = 235 ºC.

Берём формулу, подставляем значения и решаем:

с=Q/(m*∆T)=35тыс.Дж/(480 г*235º)=35тыс.Дж/(112800 г*º)=0,31 Дж/г*º.

Теплоёмкость твёрдого тела

Заправка баллонов СО2 по весу

Как известно: CO2
, или
диоксид углерода
(углекислый газ, двуокись углерода, оксид углерода, угольный ангидрид) — это бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.
Перекапывая информацию по баллонам СО2, я неоднократно натыкался на всякие графики указывающие на зависимости давления в баллоне или плотности сжиженного СО2 от температуры. Но собрать всё в кучу как-то не сильно получалось.
Лишь отрывками мелькали фразы: — заправлять СО2 надо по весу и только из расчёта 0.7 кг на 1л баллона. — в баллоне обязательно должна находится газовая подушка иначе баллон может взорваться при нагреве — если прикрутили редуктор и манометры показали более 7 МПа значит вам баллон заправили под самый вентиль (перелили) и это чревато взрывом, срочно надо стравить лишнее.

Таблица удельной теплоемкости некоторых металлов и сплавов

В таблице даны значения удельной теплоемкости некоторых распространенных металлов и сплавов при температуре 20°С. Значения теплоемкости большинства металлов при других температурах вы можете найти в этой таблице.
Таблица удельной теплоемкости металлов и сплавов

Металлы и сплавы C, Дж/(кг·К)
Алюминий Al 897
Бронза алюминиевая 420
Бронза оловянистая 380
Вольфрам W 134
Дюралюминий 880
Железо Fe 452
Золото Au 129
Константан 410
Латунь 378
Манганин 420
Медь Cu 383
Никель Ni 443
Нихром 460
Олово Sn 228
Платина Pt 133
Ртуть Hg 139
Свинец Pb 128
Серебро Ag 235
Сталь стержневая арматурная 482
Сталь углеродистая 468
Сталь хромистая 460
Титан Ti 520
Уран U 116
Цинк Zn 385
Чугун белый 540
Чугун серый 470

Таблица удельных теплоемкостей

Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.

Расчёт

Выполним расчёт CP воды и олова при следующих условиях:

  • m = 500 грамм;
  • t1 =24ºC и t2 = 80ºC – для воды;
  • t1 =20ºC и t2 =180ºC – для олова;
  • Q = 28 тыс. Дж.

Для начала определяем ΔT для воды и олова соответственно:

  • ΔТв = t2–t1 = 80–24 = 56ºC
  • ΔТо = t2–t1 = 180–20 =160ºC

Затем находим удельную теплоёмкость:

  1. с=Q/(m*ΔТв)= 28 тыс. Дж/(500 г *56ºC) = 28 тыс.Дж/(28 тыс.г*ºC) = 1 Дж/г*ºC.
  2. с=Q/(m*ΔТо)=28тыс.Дж/(500 гр*160ºC)=28 тыс.Дж/(80 тыс.г*ºC)=0,35 Дж/г*ºC.

Таким образом, удельная теплоемкость воды составила 1 Дж/г *ºC, а олова 0,35 Дж/г*ºC. Отсюда можно сделать вывод о том, что при равном значении подводимого тепла в 28 тыс. Дж олово нагрется быстрее воды, поскольку его теплоёмкость меньше.

Теплоёмкостью обладают не только газы, жидкости и твёрдые тела, но и продукты питания.

Методы регистрации

Измерение парциального давления углекислого газа требуется в технологических процессах, в медицинских применениях — анализ дыхательных смесей при искусственной вентиляции лёгких и в замкнутых системах жизнеобеспечения. Анализ концентрации CO₂ в атмосфере используется для экологических и научных исследований, для изучения парникового эффекта. Углекислый газ регистрируют с помощью газоанализаторов основанных на принципе инфракрасной спектроскопии и других газоизмерительных систем. Медицинский газоанализатор для регистрации содержания углекислоты в выдыхаемом воздухе называется капнограф. Для измерения низких концентраций CO₂ (а также ) в технологических газах или в атмосферном воздухе можно использовать газохроматографический метод с метанатором и регистрацией на пламенно-ионизационном детекторе[11].

Теплоемкость строительных материалов

Теплоемкость материалов, таблица по которой приведена выше, зависит от плотности и коэффициента теплопроводности материала.

А коэффициент теплопроводности, в свою очередь, зависит от крупности и замкнутости пор. Мелкопористый материал, имеющий замкнутую систему пор, обладает большей теплоизоляцией и, соответственно, меньшей теплопроводностью, нежели крупнопористый.

Это очень легко проследить на примере наиболее распространенных в строительстве материалов. На рисунке, представленном ниже, показано каким образом влияет коэффициент теплопроводности и толщина материала на теплозащитные качества наружных ограждений.

Из рисунка видно, что строительные материалы с меньшей плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности. Однако так бывает не всегда. Например, существуют волокнистые виды теплоизоляции, для которых действует противоположная закономерность: чем меньше плотность материала, тем выше будет коэффициент теплопроводности.

Поэтому нельзя доверять исключительно показателю относительной плотности материала, а стоит учитывать и другие его характеристики.

Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха

В таблице представлены такие физические свойства атмосферного воздуха, как теплопроводность, температуропроводность и его число Прандтля в зависимости от температуры. Теплофизические свойства воздуха даны в интервале от -50 до 1200°С для сухого воздуха. По данным таблицы видно, что указанные свойства воздуха существенно зависят от температуры и температурная зависимость рассмотренных свойств этого газа различна.

Теплопроводность воздуха λ при повышении температуры увеличивается во всем диапазоне, достигая при 1200°С величины 0,0915 Вт/(м·град). Другие теплофизические свойства воздуха такие, как его температуропроводность a и число Прандтля Pr, по-разному реагируют на изменение температуры. Температуропроводность, как и вязкость воздуха сильно зависит от температуры и при нагревании, например с 0 до 1200°С, ее значение увеличивается почти в 17 раз.

Число Прандтля воздуха слабо зависит от температуры и при нагревании этого газа его величина сначала снижается до величины 0,674, а затем начинает расти, и при температуре 1200°С достигает значения 0,724.

Физические свойства атмосферного воздуха — таблица
t, °С λ·10 2 , Вт/(м·град) а·10 6 , м 2 /с Pr t, °С λ·10 2 , Вт/(м·град) а·10 6 , м 2 /с Pr
-50 2,04 12,7 0,728 170 3,71 45,7 0,682
-40 2,12 13,8 0,728 180 3,78 47,5 0,681
-30 2,2 14,9 0,723 190 3,86 49,5 0,681
-20 2,28 16,2 0,716 200 3,93 51,4 0,68
-10 2,36 17,4 0,712 250 4,27 61 0,677
0 2,44 18,8 0,707 300 4,6 71,6 0,674
10 2,51 20 0,705 350 4,91 81,9 0,676
20 2,59 21,4 0,703 400 5,21 93,1 0,678
30 2,67 22,9 0,701 450 5,48 104,2 0,683
40 2,76 24,3 0,699 500 5,74 115,3 0,687
50 2,83 25,7 0,698 550 5,98 126,8 0,693
60 2,9 27,2 0,696 600 6,22 138,3 0,699
70 2,96 28,6 0,694 650 6,47 150,9 0,703
80 3,05 30,2 0,692 700 6,71 163,4 0,706
90 3,13 31,9 0,69 750 6,95 176,1 0,71
100 3,21 33,6 0,688 800 7,18 188,8 0,713
110 3,28 35,2 0,687 850 7,41 202,5 0,715
120 3,34 36,8 0,686 900 7,63 216,2 0,717
130 3,42 38,6 0,685 950 7,85 231,1 0,718
140 3,49 40,3 0,684 1000 8,07 245,9 0,719
150 3,57 42,1 0,683 1100 8,5 276,2 0,722
160 3,64 43,9 0,682 1200 9,15 316,5 0,724

Будьте внимательны! Теплопроводность воздуха в таблице указана в степени 10 2 . Не забудьте разделить на 100! Температуропроводность воздуха указана в степени 10 6 . Допускается интерполяция значений физических свойств воздуха в приведенных таблицах.

«Сухой лед» и прочие полезные свойства диоксида углерода

В повседневной практике углекислый газ используется достаточно широко. Например, газированная вода с добавками ароматных эссенций – прекрасный освежающий напиток. В пищевой промышленности диоксид углерода используется и как консервант — он обозначается на упаковке под кодом Е290, а также в качестве разрыхлителя теста.

Углекислотными огнетушителями пользуются при пожарах. Биохимики нашли, что удобрение… воздуха углекислым газом весьма эффективное средство для увеличения урожайности различных культур. Пожалуй, такое удобрение имеет единственный, но существенный недостаток: применять его можно только в оранжереях. На заводах, производящих диоксид углерода, сжиженный газ расфасовывают в стальные баллоны и отправляют потребителям. Если открыть вентиль, то из отверстия с шипением вырывается… снег. Что за чудо?

Все объясняется просто. Работа, затраченная на сжатие газа, оказывается значительно меньше той, которая требуется на его расширение. И чтобы как-то компенсировать возникающий дефицит, углекислый газ резко охлаждается, превращаясь в «сухой лед». Он широко используется для сохранения пищевых продуктов и перед обычным льдом имеет значительные преимущества: во-первых, «хладопроизводительность» его вдвое выше на единицу веса; во-вторых, он испаряется без остатка.

Углекислый газ используется в качестве активной среды при сварке проволокой, так как при температуре дуги углекислота разлагается на угарный газ СО и кислород, который, в свою очередь, и входит во взаимодействие с жидким металлом, окисляя его.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Как рассчитать теплоемкость продуктов питания

При расчёте емкости питания уравнение примет следующий вид:

  • w – количество воды в продукте;
  • p – количество белков в продукте;
  • f – процентное содержание жиров;
  • c – процентное содержание углеводов;
  • a – процентное содержание неорганических компонентов.

Определим теплоемкость плавленого сливочного сыра Viola. Для этого выписываем нужные значения из состава продукта (масса 140 грамм):

Энтропия сухого воздуха

В таблице представлены значения такого теплофизического свойства воздуха, как удельная энтропия. Значения энтропии даны для сухого воздуха в размерности кДж/(кг·град) в зависимости от температуры и давления. Удельная энтропия указана в таблице в интервале температуры от -50 до 50°С при давлении воздуха от 90 до 110 кПа. Следует отметить, что при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) и температуре, например 30°С, удельная энтропия воздуха равна 0,1044 кДж/(кг·град).

Энтропия воздуха - таблица

Источники:

Сравнительная характеристика теплоемкости основных строительных материалов

Для того, чтобы сравнить теплоемкость наиболее популярных строительных материалов, таких дерево, кирпич и бетон, необходимо рассчитать величину теплоемкости для каждого из них.

В первую очередь нужно определиться с удельной массой дерева, кирпича и бетона. Известно, что 1 м3 дерева весит 500 кг, кирпича – 1700 кг, а бетона – 2300 кг. Если мы берем стенку, толщина которой составляет 35 см, то путем нехитрых расчетов получим, что удельная масса 1 кв.м дерева составит 175 кг, кирпича – 595 кг, а бетона – 805 кг. Далее выберем значение температуры, при которой будет происходить накопление тепловой энергии в стенах. Например, это будет происходить в жаркий летний день с температурой воздуха 270С. Для выбранных условий рассчитываем теплоемкость выбранных материалов:

  1. Стена из дерева: С=СудхmудхΔТ; Сдер=2,3х175х27=10867,5 (кДж);
  2. Стена из бетона: С=СудхmудхΔТ; Сбет=0,84х805х27= 18257,4 (кДж);
  3. Стена из кирпича: С=СудхmудхΔТ; Скирп=0,88х595х27= 14137,2 (кДж).

Из произведенных расчетов видно, что при одинаковой толщине стены наибольшим показателем теплоемкости обладает бетон, а наименьшим – дерево. О чем это говорит? Это говорит о том, что в жаркий летний день максимальное количество тепла будет накапливаться в доме, выполненном из бетона, а наименьшее – из дерева.

Этим объясняет тот факт, что в деревянном доме в жаркую погоду прохладно, а в холодную погоду тепло. Кирпич и бетон легко накапливают в себе достаточно большое количество тепла из окружающей среды, но так же легко и расстаются с ним.

Теплопроводность диссоциированного углекислого газа CO2 при высоких температурах

В таблице представлены значения теплопроводности диссоциированного углекислого газа CO2 в интервале температуры от 1600 до 4000 К и при давлении от 0,01 до 100 атм. Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000! Теплопроводность в таблице указана в Вт/(м·град).

Свойства металлов

Это — одна из важнейших характеристик металлов и сплавов. по плотности металлы делятся на следующие группы:

(плотность не более 5 г/см 3 ) — магний, алюминий, титан и др.:

— (плотность от 5 до 10 г/см 3 ) — железо, никель, медь, цинк, олово и др. (это наиболее обширная группа);

очень тяжелые

(плотность более 10 г/см 3 ) — молибден, вольфрам, золото, свинец и др.

В таблице 2 приведен значения плотности металлов. (Это и последующие таблицы характеризуют свойства тех металлов, которые составляют основу сплавов для художественного литья).

Таблица 2. Плотность металла.

Металл Плотность г/см 3 Металл Плотность г/см 3
Магний 1,74 Железо 7,87
Алюминий 2,70 Медь 8,94
Титан 4,50 Серебро 10,50
Цинк 7,14 Свинец 11,34
Олово 7,29 Золото 19,32

Температура плавления.

В зависимости от температуры плавления металл подразделяют на следующие группы:

легкоплавкие

(температура плавления не превышает 600 o С) — цинк, олово, свинец, висмут и др.;

среднеплавкие

(от 600 o С до 1600 o С) — к ним относятся почти половина металлов, в том числе магний, алюминий, железо, никель, медь, золото;

Теплоемкость твердых материалов и жидкостей

Удельная теплоемкость различных твердых веществ при 20 °C (если не указано другое значение температуры)

Название Cpж кДж/(кг °С) Название Cpж кДж/(кг °С)
Асбест 0,80 Мрамор 0,80
Асбоцемент (плиты) 0,96 Панели легкие строительные 1,47. 1,88
Асфальт 0,92 Парафин 2,19
Базальт 0,84 Песчаник глиноизвестковый 0,96
Бакелит 1,59 Песчаник керамический 0,75-0,84
Бетон 1,00 Песчаник красный 0,71
Бумага сухая 1,34 Пластмасса 1.67. 2.09
Волокно минеральное 0,84 Полистирол 1,38
Гипс 1,09 Полиуретан 1,38
Глина 0,88 Полихлорвинил 1,00
Гранит 0,75 Пробка 1,26. 2,51
Графит 0,84 Пробка, крошка 1,38
Грунт песчаный 1.1. 3.2 Резина твердая 1,42
Дерево, дуб 2,40 Сера ромбическая 0,71
Дерево, пихта 2,70 Слюда 0,84
Древесно-волокнистая плита 2,30 Солидол 1,47
Земля влажная 2,0 Соль каменистая 2.1. 3.0
Земля сухая 0,84 Соль каменная 0,92
Земля утрамбованная 1,0-3,0 Соль поваренная 0,88
Зола 0,80 Стекло 0,75-0,82
Известь 0,84 Стекловолокно 0,84
Кальцит 0,80 Тело человека 3,47
Камень 0.84..1,26 Торф 1,67. 2,09
Каолин (белая глина) 0,88 Уголь бурый (О. 1ОО °С )
Картон сухой 1,34 20% воды 2,09
Кварц 0,75 60% воды 3,14
Кизельгур (диатомит) 0,84 в брикетах 1,51
Кирпич 0,84 Уголь древесный 0,75. 1,17
Кирпичная стена 0,84. 1,26 Уголь каменный (0. 100°С) 1,17. 1,26
Кожа 1,51 Фарфор 0,80
Кокс (0. 100°С) 0,84 Хлопок 1,30
(0. 1000°C) 1,13 Целлюлоза 1.55
Лед (0°С) 2.11 Цемент 0,80
(-10°С) 2,22 Чугун 0,55
(-20 °С) 2,01 Шерсть 1,80
(-60 °С ) 1,64 Шифер 0,75
Лед сухой (твердая CO2) 1,38 Щебень 0,75. 1,00

Удельная теплоемкость различных жидких веществ при 20 °С (если не указано другое значение температуры)

Название Cpж кДж/(кг °С) Название Cpж кДж/(кг °С)
Ацетон 2,22 Масло минеральное 1,67. 2,01
Бензин 2,09 Масло смазочное 1,67
Бензол (10°С) 1,42 Метиленхлорид 1,13
(40С) 1,77 Метил хлорид 1,59
Вода чистая (0°С) 4,218 Морская вода (18°С)
(10°С) 4,192 0,5% соля 4,10
(20°С) 4,182 3% соля 3,93
(40°С) 4,178 6% соли 3,78
(60°С) 4,184 Нефть 0,88
(80°С) 4,196 Нитробензол 1,47
(100°С) 4,216 Парафин жидкий 2,13
Глицерин 2,43 Рассол (-10°С)
Гудрон 2,09 20% соли 3,06
Деготь каменноугольный 2,09 30% соли 2,64. 2,72
Дифенил 2,13 Ртуть 0,138
Довтерм 1,55 Скипидар 1,80
Керосин бытовой 1,88 Спирт метиловый (метанол) 2,47
Керосин бытовой (100 °С) 2,01 Спирт нашатырный 4,73
Керосин тяжелый 2,09 Спирт этиловый (этанол) 2,39
Кислота азотная 100%-я 3,10 Толуол 1.72
Кислота серная 100%-я 1,34 Трихлорэтилен 0,93
Кислота соляная 17%-я 1,93 Хлороформ 1,00
Кислота угольная (-190°С) 0,88 Этиленгликоль 2,30
Клей столярный 4,19 Эфир кремниевой кислоты 1,47

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

СО2 необходим животным

Круговорот веществ в природе обеспечивает относительно стабильный уровень углекислоты в атмосфере. При содержании животных крайне важным является поддержания естественного уровня СО2 в помещении. Соответствующая чистота, вентиляция и правильное размещение животных решают проблему перенасыщения углекислого газа. Напомним, что его нормальное содержание – 0,3-0,4 мл на 1 литр воздуха. При несоблюдении условий содержания животных количество углекислоты может увеличиться до 1% и более.

Например, лошадь выделяет около 130 л СО2 в час, корова – до 200 л, овцы – до 30 л, свиньи – до 90 л. Если в закрытом помещении концентрация углекислого газа превысит 0,5%, это будет негативно сказываться на жизнедеятельности организма, наступает отравление, снижается продуктивность и иммунитет, проявляется вялость, апатия, потеря аппетита, животные худеют.

Углекислота жизненно необходима для всех живых организмов нашей планеты. Если его не станет, все живое погибнет, но если его будет очень много, результат окажется тот же.

Как же определяется молярная масса воздуха?

Все вещества различаются по массе, и этот показатель является очень индивидуальным. Для сложных веществ учитывается число атомов, находящемся в нем. Так чему равна молярная масса воздуха? Это сумма всех массовых долей элементов, которые входят в данное вещество. В данном случае это молярные массы азота, кислорода, аргона, углекислого газа, водорода и других веществ. Из них азот составляет 78% от общего объема, кислород 21%, а остальные же вещества содержатся в гораздо меньшем количестве.

Существует несколько методов проведения измерения:

  • Откачка воздуха из колбы позволяет при помощи уравнения состояния газа позволяет также вычислить этот показатель.
  • При помощи классического химического уравнения, в котором находятся все молярные массы газов, входящих в состав воздуха.
  • Также существуют уже готовые таблицы, со средними значениями.

Если производить расчеты, следуя определению, что объемы газов являются пропорциональными их количествам, то мы можем выражать среднюю массу как через объем, так и через количество. Поэтому молярная масса воздуха в химии рассчитывается по формуле, включающей в себя отношение массы вещества к его количеству. В сложных веществах надо найти отдельно массы каждого вещества, которое входит в состав.

Но этот способ расчетов по большей части затрагивает ситуации, когда воздух находится в своем обычном состоянии. Также можно вычислить и массу в других ситуациях.

Формула, по которой рассчитывается молярная масса влажного воздуха является формулой для смеси газов. При расчетах учитываются доли сухого воздуха и водяного пара, а также соответствующее для них давление и молярные массы. Получается формула выглядит как сумма объема с молярной массой водяного пара и объема с молярной массой сухого воздуха.

Известно, что молярная масса воздуха при нормальных условиях — 29 г/моль. Именно такой показатель принят за средний. Но он может колебаться в зависимости от состава воздуха. Поэтому сильные изменения свидетельствуют о нарушениях баланса газов в воздухе. Так если в воздухе будет содержаться 92% азота, то это будет смертельно опасно для человека. Именно поэтому состав воздуха так важен и необходимо его постоянно контролировать. Сейчас, в результате деятельности человека, наблюдается неблагоприятная экологическая картина и во многом она связана с загрязнением воздуха. Именно выбросы в воздух различных веществ нарушают его естественный состав, что приводит к ухудшению условий жизни. Многие экологические проблемы тоже являются уже следствием загрязнения воздуха. Смог, кислотные дожди и изменение состава всей атмосферы.

Закажите бесплатно консультацию эколога

Что такое молярная масса?

Молярная масса вещества — это отношение его массы к количеству молей. Для воздуха тоже действует это отношение. Поэтому при проведении вычислений в результате получается масса одного моля. Но не все вещества можно рассчитать подобным образом. Для того, чтобы узнать, чему равна молярная масса воздуха в физике используют специальные формулы. Выражается результат в граммах на моль.
Воздух является смесью различных газов. Из этого следует, что молярная масса воздуха включает в себя молярные массы газов, входящих в его состав. Именно поэтому результаты таких вычислений будут различаться в зависимости от состава воздуха и количества различных газов и примесей в его составе. Существует и усредненный показатель, и средняя молярная масса воздуха равняется 29 г/моль.

Если же при расчетах было выявлено сильное отклонение от нормального показателя без объективных причин, то следует задуматься. Нарушение баланса газов – это очень серьезная проблема, которая очень часто встречается в больших городах. Именно там ежедневно в воздух выбрасывается огромное количество разнообразных веществ, которые меняют состав воздуха. Вредные примеси и их скопления очень плохо влияют на состояние организма человека. Также и увеличение или уменьшение содержания азота, кислорода, углекислого газа и других веществ влечет за собой тоже большие проблемы. Недостаток кислорода губителен для живых организмов и для человека может быть даже смертельно опасным.

Тщательное исследование воздуха может выявить отклонения от нормы и предотвратить их негативное влияние на организм человека. В нашей независимой лаборатории можно заказать комплексное обследование, которое представляет собой проведение исследований на различные показатели и выявление нарушений.

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации