- Щільність повітря в залежності від температури
- Динамічна та кінематична в'язкість повітря при різних температурах
- Питома теплоємність повітря при температурі від -50 до 1200 ° С
- Теплопровідність, температуропровідність, число Прандтля повітря
- Ентропія сухого повітря
Розглянуто основні фізичні властивості повітря: щільність повітря, його динамічна і кінематична в'язкість, питома теплоємність, теплопровідність, температуропровідність, число Прандтля і ентропія. Властивості повітря дані в таблицях в залежності від температури при нормальному атмосферному тиску.
Щільність повітря в залежності від температури
Представлено докладну таблиця значень щільності повітря в сухому стані при різних температурах і нормальному атмосферному тиску. Чому дорівнює щільність повітря? Аналітично визначити щільність повітря можна, якщо розділити його масу на обсяг, який він займає при заданих умовах (тиск, температура і вологість). Також можна обчислити його щільність за формулою рівняння стану ідеального газу . Для цього необхідно знати абсолютний тиск і температуру повітря, а також його газову постійну і молярний об'єм. Це рівняння дозволяє обчислити щільність повітря в сухому стані.
На практиці, щоб дізнатися яка щільність повітря при різних температурах, зручно скористатися готовими таблицями. Наприклад, наведеною таблицею значень щільності атмосферного повітря в залежності від його температури. Щільність повітря в таблиці виражена в кілограмах на кубічний метр і дана в інтервалі температури від мінус 50 до 1200 градусів Цельсія при нормальному атмосферному тиску (101325 Па).
Щільність повітря в залежності від температури - таблиця t, ° С ρ, кг / м3 t, ° С ρ, кг / м3 t, ° С ρ, кг / м3 t, ° С ρ, кг / м3 -50 1,584 20 1,205 150 0,835 600 0,404 -45 1,549 30 1,165 160 0,815 650 0,383 -40 1,515 40 1,128 170 0,797 700 0,362 -35 1,484 50 1,093 180 0,779 750 0,346 -30 1,453 60 1,06 190 0,763 800 0,329 -25 1,424 70 1,029 200 0,746 850 0,315 -20 1,395 80 1 250 0,674 900 0,301 -15 1,369 90 0,972 300 0,615 950 0,289 -10 1,342 100 0,946 350 0,566 1000 0,277 -5 1,318 110 0,922 400 0,524 1050 0,267 0 1,293 120 0,898 450 0,49 1100 0,257 10 1,247 130 0,876 500 0,456 1150 0,248 15 1,226 140 0,854 550 0,43 1200 0,239
При 25 ° С повітря має щільність 1,185 кг / м3. При нагріванні щільність повітря знижується - повітря розширюється (його питома обсяг збільшується). З ростом температури, наприклад до 1200 ° С, досягається дуже низька щільність повітря, що дорівнює 0,239 кг / м3, що в 5 разів менше її значення при кімнатній температурі. У загальному випадку, зниження щільності газів при нагріванні дозволяє проходити такого процесу, як природна конвекція і застосовується, наприклад, в повітроплавання.
Якщо порівняти щільність повітря щодо щільності води , То повітря легше на три порядки - при температурі 4 ° С щільність води дорівнює 1000 кг / м3, а щільність повітря становить 1,27 кг / м3. Необхідно також відзначити значення щільності повітря при нормальних умовах. Нормальними умовами для газів є такі, при яких їх температура дорівнює 0 ° С, а тиск дорівнює нормальному атмосферному. Таким чином, згідно з таблицею, щільність повітря при нормальних умовах (при НУ) дорівнює 1,293 кг / м3.
Динамічна та кінематична в'язкість повітря при різних температурах
При виконанні теплових розрахунків необхідно знати значення в'язкості повітря (коефіцієнта в'язкості) при різній температурі. Ця величина потрібно для обчислення числа Рейнольдса, Грасгофа, Релея, значення яких визначають режим течії цього газу. У таблиці дані значення коефіцієнтів динамічної μ і кінематичної ν в'язкості повітря в діапазоні температури від -50 до 1200 ° С при атмосферному тиску.
Коефіцієнт в'язкості повітря з ростом його температури значно збільшується. Наприклад, кінематична в'язкість повітря дорівнює 15,06 · 10-6 м2 / с при температурі 20 ° С, а з ростом температури до 1200 ° С в'язкість повітря ставати рівною 233,7 · 10-6 м2 / с, тобто збільшується в 15 ,5 разів! Динамічна в'язкість повітря при температурі 20 ° С дорівнює 18,1 · 10-6 Па · с.
При нагріванні повітря збільшуються значення як кинематической, так і динамічної в'язкості. Ці дві величини пов'язані між собою через величину щільності повітря, значення якої зменшується при нагріванні цього газу. Збільшення кінематичної і динамічної в'язкості повітря (як і інших газів) при нагріванні пов'язано з більш інтенсивним коливанням молекул повітря навколо їх рівноважного стану (згідно МКТ).
Динамічна та кінематична в'язкість повітря при різних температурах - таблиця t, ° С μ · 106, Па · с ν · 106, м2 / с t, ° С μ · 106, Па · с ν · 106, м2 / с t, ° С μ · 106, Па · с ν · 106, м2 / 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
Примітка: Будьте уважні! В'язкість повітря дана в ступеня 106.
Питома теплоємність повітря при температурі від -50 до 1200 ° С
Представлена таблиця питомої теплоємності повітря при різних температурах. Теплоємність в таблиці дана при постійному тиску (ізобарна теплоємність повітря) в інтервалі температури від мінус 50 до 1200 ° С для повітря в сухому стані. Чому дорівнює питома теплоємність повітря? Величина питомої теплоємності визначає кількість тепла, яке необхідно підвести до одного кілограму повітря при постійному тиску для збільшення його температури на 1 градус. Наприклад, при 20 ° С для нагрівання 1 кг цього газу на 1 ° С в изобарном процесі, потрібно підвести 1005 Дж тепла.
Питома теплоємність повітря збільшується зі зростанням його температури. Однак, залежність масової теплоємності повітря від температури НЕ лінійна. В інтервалі від -50 до 120 ° С її величина практично не змінюється - в цих умовах середня теплоємність повітря дорівнює 1010 Дж / (кг · град). За даними таблиці видно, що значний вплив температура починає надавати зі значення 130 ° С. Однак, температура повітря впливає на його питому теплоємність набагато слабкіше, ніж на в'язкість. Так, при нагріванні з 0 до 1200 ° С теплоємність повітря збільшується лише в 1,2 рази - з 1005 до 1210 Дж / (кг · град).
Слід зазначити, що теплоємність вологого повітря вище, ніж сухого. Якщо порівняти теплоємність води і повітря, то очевидно, що вода має вищий її значенням і вміст води в повітрі призводить до збільшення питомої теплоємності.
Питома теплоємність повітря при різних температурах - таблиця t, ° С Cp, Дж / (кг · град) t, ° С Cp, Дж / (кг · град) t, ° С Cp, Дж / (кг · град) t, ° З Cp, Дж / (кг · град) -50 1013 20 1005 150 1015 600 1114 -45 1013 30 1005 160 1017 650 1125 -40 1013 40 1005 170 1020 700 1135 -35 1013 50 1005 180 1022 750 1146 -30 1013 60 1005 190 1024 800 1156 -25 1011 70 1009 200 1026 850 1164 -20 1009 80 1009 250 1037 900 1172 -15 1009 90 1009 300 1047 950 1179 -10 1009 100 1009 350 1058 1000 1185 -5 1007 110 1009 400 1068 1050 1191 0 1005 120 1009 450 1081 1100 1197 10 1005 130 1011 500 1093 1150 1204 15 1005 140 1013 550 1104 1200 1210
Теплопровідність, температуропровідність, число Прандтля повітря
У таблиці представлені такі фізичні властивості атмосферного повітря, як теплопровідність, температуропровідність і його число Прандтля в залежності від температури. Теплофізичні властивості повітря дані в інтервалі від -50 до 1200 ° С для сухого повітря. За даними таблиці видно, що зазначені властивості повітря істотно залежать від температури і температурна залежність розглянутих властивостей цього газу різна.
теплопровідність повітря λ при підвищенні температури збільшується у всьому діапазоні, досягаючи при 1200 ° С величини 0,0915 Вт / (м · град). Інші теплофізичні властивості повітря такі, як його температуропровідність a і число Прандтля Pr, по-різному реагують на зміну температури. Температуропроводності, як і в'язкість повітря сильно залежить від температури і при нагріванні, наприклад з 0 до 1200 ° С, її значення збільшується майже в 17 разів.
Число Прандтля повітря слабо залежить від температури і при нагріванні цього газу його величина спочатку знижується до величини 0,674, а потім починає зростати, і при температурі 1200 ° С досягає значення 0,724.
Фізичні властивості атмосферного повітря - таблиця t, ° С λ · 102, Вт / (м · град) а · 106, м2 / с Pr t, ° С λ · 102, Вт / (м · град) а · 106, м2 / з 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 уважні! Теплопровідність повітря в таблиці вказана в ступеня 102. Не забудьте розділити на 100! Температуропроводності повітря вказана в ступеня 106. Допускається інтерполяція значень фізичних властивостей повітря в наведених таблицях.
Ентропія сухого повітря
У таблиці представлені значення такого теплофізичні властивості повітря, як питома ентропія. Значення ентропії дані для сухого повітря в розмірності кДж / (кг · град) в залежності від температури і тиску. Питома ентропія вказана в таблиці в інтервалі температури від -50 до +50 ° С при тиску повітря від 90 до 110 кПа. Слід зазначити, що при нормальному атмосферному тиску (101,325 кПа) і температурі, наприклад 30 ° С, питома ентропія повітря дорівнює 0,1044 кДж / (кг · град).
джерела:
- Міхєєв М.А., Міхєєва І.М. основи теплопередачі .
- Богданов С.М., Бурцев С.І., Іванов О.П., Купріянова А.В. Холодильна теника. Кондиціонування повітря. Властивості речовин: Справ. / Под ред. С.Н. Богданова. 4-е изд., Перераб. і доп. - СПб .: СПбГАХПТ, 1999.- 320 с.
Чому дорівнює питома теплоємність повітря?