المحتوى الحراري المحدد: 25 حقائق مثيرة للاهتمام يجب معرفتها


وصف المنتج

Specific Eتعريف nthalpy

المحتوى الحراري المحدد هو مقياس الطاقة الكلية لوحدة الكتلة. يتم تعريفه على أنه مجموع طاقة داخلية محددة وتدفق العمل عبر حدود النظام.

وحدات من S.pecific Enthalpy

وحدة المحتوى الحراري النوعي (ح) هي كيلوجول / كجم.

معادلة المحتوى الحراري المحددة

معادلة المحتوى الحراري المحدد هي

ح = ش + Pv

أين،

ح = المحتوى الحراري المحدد  

ش = طاقة داخلية محددة

P = ضغط النظام

v = الحجم المحدد للنظام

صيغة المحتوى الحراري المحددة

ح = ش + Pv

ح = جp (دت)

أين،

cp= سعة حرارية محددة

dT = فرق درجة الحرارة

Specific Enthalpy من الهواء الجاف

يتم تعريفه على أنه نتاج السعة الحرارية المحددة للهواء عند ضغط ثابت ودرجة حرارة بصيلة جافة

ح = جp (T)

Cp: الحرارة النوعية للهواء عند ضغط ثابت

Cزوج) : 1.005 كج / كغم-ك

T: درجة حرارة اللمبة الجافة

Specific Enthalpy من الإيثانول

المحتوى الحراري المحدد للإيثانول (C2H5OH) 2.46 جول / جم ℃

Specific Enthalpy الماء عند درجات حرارة مختلفة

المحتوى الحراري النوعي للمياه (hماء) ناتج السعة الحرارية النوعية للماء Cماء ودرجة الحرارة. في الظروف المحيطة (الضغط 1 بار) ، يغلي الماء عند 100 ℃ ، ويكون المحتوى الحراري النوعي للماء 418 KJ / Kg.

Cماء = 4.18 كيلوجول / كيلوجرام كلفن

تم توضيح المحتوى الحراري المحدد للمياه السائلة عند الضغط الجوي تحت الظروف ودرجات الحرارة المختلفة أدناه:

المحتوى الحراري المحدد
الشكل 1: المحتوى الحراري النوعي للماء السائل مقابل درجة الحرارة

انتاlالحرارة النوعية معادلة الحمر

يتم تعريف المحتوى الحراري على أنه إجمالي محتوى الطاقة في النظام. يتم التعبير عنها كمنتج للكتلة والحرارة النوعية والتغير في درجة حرارة النظام.

ح = م جp (Tf - تيi)

أين،

H = المحتوى الحراري

Cp = سعة حرارية محددة عند ضغط ثابت

م = كتلة النظام

Ti = درجة الحرارة الأولية

Tf = درجة الحرارة النهائية

Specific Enthalpy الهواء

يتم تعريفه على أنه تجميع المحتوى الحراري المحدد للهواء الجاف والمحتوى الحراري المحدد للهواء الرطب.

ح = 1.005 * ر + ω (2500 + 1.88 طن)

ح = المحتوى الحراري للهواء الرطب kJ / kg

ر = درجة حرارة البصيلة الجافة بـ ℃

ω = نسبة الرطوبة أو الرطوبة المحددة بالكيلو جرام / كجم من الهواء الجاف

تُعرَّف الرطوبة النوعية بأنها نسبة كتلة بخار الماء لكل كيلوغرام من الهواء الجاف في حجم معين ودرجة حرارة معينة.

المحتوى الحراري المحدد لطاولة الهواء

تم توفير التباين في الخصائص الديناميكية الحرارية للهواء فيما يتعلق بدرجة الحرارة في ظروف الضغط الجوي أدناه.

الشكل 2: خاصية الديناميكا الحرارية للغاز السائل (ائتمان الصورة:ثيرموبيديا)

Specific Enthalpy من الماء السائل

يوضح مخطط طور الماء المرسوم بين درجة الحرارة والإنتروبيا المحددة المحتوى الحراري للماء في حالة مختلفة.

يفصل منحنى البخار الجاف المشبع البخار فائق التسخين عن منطقة البخار الرطب ، ويفصل منحنى السائل المشبع السائل المبرد جزئيًا عن منطقة البخار الرطب.

تُعرف النقطة التي يلتقي فيها منحنى البخار المشبع والسائل المشبع بالنقطة الحرجة. عند هذه النقطة ، تومض الماء مباشرة إلى بخار.

ملاحظة: عند النقطة الحرجة ، الحرارة الكامنة للتبخر تساوي الصفر.

عند النقطة الحرجة تكون درجة الحرية صفراً.

  • يبلغ ضغط النقطة الحرجة للمياه 221.2 بار
  • درجة حرارة الماء الحرجة 374 ℃
  • يمثل الخط 1-2-3-4-5 خط ضغط ثابت.

الشكل 3: تمثيل مخطط الطور على منحنى TS

التبريد الفرعي: هو عملية خفض درجة الحرارة عند ضغط ثابت أقل من سائل مشبع.

المحتوى الحراري النوعي للماء السائل هو الفرق بين المحتوى الحراري للماء عند خط السائل المشبع (2) والمحتوى الحراري النوعي للماء في المنطقة شبه الباردة (1). وحدة المحتوى الحراري النوعي (ح) هي كيلوجول / كجم.

h1 = ح2 - ج ع (سائل) (T2 - تي1)

أين،

h1 = المحتوى الحراري للمياه في المنطقة شبه الباردة

h2 أو حf = المحتوى الحراري للماء عند منحنى سائل مشبع

Cp (سائل) = 4.18 كيلو جول / كجم (السعة الحرارية النوعية للماء)

T2 = درجة حرارة السائل عند نقطة التشبع

T1 = درجة حرارة السائل في المنطقة شبه الباردة  

المحتوى الحراري المحدد لـ stزير الشئون الخارجية

يتم إعطاء المحتوى الحراري النوعي للبخار عند أي نقطة عشوائية (3) في المنطقة الرطبة من خلال مجموع المحتوى الحراري المحدد عند منحنى سائل التشبع عند ضغط ثابت ومنتج جزء الجفاف واختلاف المحتوى الحراري عند منحنى سائل التشبع ومنحنى بخار التشبع مثل الثابت نفسه الضغط.

h3 = حf + X (حfg)

h3 = المحتوى الحراري النوعي للبخار في المنطقة الرطبة

hg = المحتوى الحراري النوعي للبخار عند خط بخار التشبع

hf = المحتوى الحراري النوعي للبخار عند خط سائل التشبع

hfg = حg - حf

المنطقة الرطبة: وهي خليط من الماء السائل وبخار الماء

جزء التجفيف (X): يُعرَّف بأنه نسبة كتلة بخار الماء إلى الكتلة الكلية للخليط. قيمة جزء التجفيف هي صفر للسائل المشبع و 1 للبخار المشبع.

X = مv/ (مv+ml)

اين مv = كتلة البخار

        ml = كتلة السائل

المحتوى الحراري المحدد للبخار شديد السخونة

التسخين الفائق: هي عملية زيادة درجة الحرارة عند ضغط ثابت فوق خط البخار المشبع.

h5 = ح4 + جع (بخار) (T5 - تي4)

أين،

h5 = المحتوى الحراري النوعي للبخار في حالة التسخين الفائق.

h4 = المحتوى الحراري النوعي عند منحنى بخار التشبع.

Cp = السعة الحرارية عند ضغط ثابت

T4 = درجة الحرارة عند النقطة 4

T5 = درجة الحرارة عند النقطة 5

Specific Enthalpy سn طاولة البخار

يحتوي جدول البخار على بيانات ديناميكية حرارية حول خصائص الماء أو البخار. يتم استخدامه بشكل أساسي من قبل المهندسين الحراريين لتصميم المبادلات الحرارية.

تم عرض بعض القيم المستخدمة بشكل متكرر على طاولة البخار أدناه.

جدول بخار مشبع بالضغط (رصيد الصورة: www.tlv.com)

المحتوى الحراري والمحتويات المحددة

المحتوى الحراري (H): يمثل المحتوى الحراري الكلي للنظام.

التعبير الرياضي هو

H = U + PV

H = المحتوى الحراري للنظام

U = الطاقة الداخلية للنظام

P = الضغط

V = الحجم

يُعرَّف تغيير المحتوى الحراري (dH) بأنه ناتج الكتلة ، السعة الحرارية النوعية عند ضغط ثابت وفرق درجة الحرارة بين حالتين.

dH = mCp(دت)

م = كتلة النظام

Cp = السعة الحرارية للسائل

dT = تغير في درجة الحرارة

وحدة الإنثالبي في النظام الدولي للوحدات هي كيلوجول

انتا محددةlالسعة الحرارية والحرارة

المحتوى الحراري النوعي (ح) يعرف بأنه تجميع طاقة داخلية محددة وعمل التدفق.

يتم إعطاء التعبير الرياضي بواسطة

ح = ش + Pv

ش = طاقة داخلية محددة

Pv = تدفق العمل

وحدة SI للمحتوى الحراري النوعي kJ / kg

السعة الحرارية النوعية (Cp) من الماء على أنها كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة 1 كجم من الماء بمقدار 1 كلفن ، أما السعة الحرارية المحددة مسبقًا للماء فهي 4184 جول / كجم كلفن.

cp = سعة حرارية محددة.

وحدة SI ذات السعة الحرارية النوعية هي kJ / kg-K.

المحتوى الحراري المحدد للاحتراق

يتم تعريفه على أنه تغيير المحتوى الحراري عندما تتفاعل مادة ما بقوة مع الأكسجين في ظل الظروف القياسية. يُعرف أيضًا باسم "حرارة الاحتراق". المحتوى الحراري لاحتراق البنزين هو 47 كيلوجول / غرام والديزل 45 كيلوجول / غرام.

المحتوى الحراري المحدد للتبخر

يتم تعريفها على أنها كمية الطاقة التي يجب إضافتها إلى 1 كجم من مادة سائلة لتحويلها بالكامل إلى غاز. يُعرف المحتوى الحراري للتبخر أيضًا باسم الحرارة الكامنة للتبخر.

المحتوى الحراري المحدد لـ evaتنفيس البخار

الطاقة الحرارية التي يحتاجها الماء عند ضغط 5 بار لتحويله إلى بخار هي في الأساس أقل من الحرارة اللازمة في الظروف الجوية. مع زيادة ضغط البخار ، ينخفض ​​المحتوى الحراري الخاص بتبخر البخار.

Specific Enthalpy من رطب هواء

المحتوى الحراري المحدد للهواء الرطب يتم إعطاؤه بواسطة

ح = 1.005 * ر + ω (2500 + 1.88 طن)

ح = المحتوى الحراري للهواء الرطب kJ / kg

ر = درجة حرارة البصيلة الجافة بـ ℃

ω = نسبة الرطوبة أو الرطوبة المحددة بالكيلو جرام / كجم من الهواء الجاف

تُعرَّف الرطوبة النوعية (ω) بأنها نسبة كتلة بخار الماء لكل كيلوغرام من الهواء الجاف في حجم معين ودرجة حرارة معينة.

المواصفاتiالمحتوى الحراري اللبخ للبخار المشبع

المحتوى الحراري النوعي للبخار المشبع عند درجة الحرارة والضغط المقابل هو 2256.5 كيلو جول / كجم. يمثله hg.

المحتوى الحراري النوعي للمياه المشبعة

المحتوى الحراري النوعي للمياه المشبعة في الظروف الجوية القياسية هو 419 كيلو جول / كجم. يتم تمثيله بشكل عام بواسطة hf.

المحتوى الحراري المحدد لبخار الماء

في الظروف الجوية القياسية ، أي ضغط 1 بار ، يبدأ الماء بالغليان عند 373.15 كلفن. المحتوى الحراري المحدد (hf) من بخار الماء في حالة مشبعة 419 كيلو جول / كجم.

المحتوى الحراري المطلق

يتم قياس المحتوى الحراري للنظام من إجمالي الطاقة في النظام. لا يمكن قياسه بالقيمة المطلقة لأنه يعتمد على التغير في درجة حرارة النظام ولا يمكن قياسه إلا كتغير في المحتوى الحراري. بالنسبة للغاز المثالي ، فإن المحتوى الحراري المحدد هو وظيفة درجة الحرارة فقط.

المحتوى الحراري الخاص بحمض الأكريليك

يستخدم حمض الأكريليك في العديد من المنتجات الصناعية كمواد خام لأكريليك عيد الفصح. كما أنها تستخدم في تصنيع البولي أكريلات. المحتوى الحراري المحدد لتكوين حمض الأكريليك في حدود -321 ± 3 كيلو جول / مول.

أسئلة وأجوبة / ملاحظات قصيرة

1. المحتوى الحراري المحدد للهيليوم:

تبلغ الحرارة النوعية للهيليوم 3.193 جول / جم ك.الحرارة الكامنة لتبخير الهيليوم هي 0.0845 كيلوجول / مول.

حرارة تبخير الهيليوم

المحتوى الحراري المحدد
الشكل 5: حرارة تبخير الهيليوم (مصدر الصورة: الناس)

2. هل يمكن أن تكون المحتوى الحراري المحدد سالبة؟

نعم ، المحتوى الحراري لتكوين الإيثانول سلبي. يتم تعريف المحتوى الحراري للتكوين على أنه الطاقة التي يتم إزالتها أثناء التفاعل لتكوين مركب من العناصر في ظل الظروف القياسية. كلما زادت سلبية المحتوى الحراري للتكوين ، زادت ثبات المركبات.

3. المحتوى الحراري النوعي مقابل السعة الحرارية النوعية

المحتوى الحراري المحدد هو إجمالي الطاقة لوحدة الكتلة أو يتم تعريفه على أنه مجموع الطاقة الداخلية المحددة والعمل المنجز عبر حدود النظام.

يتم تعريف السعة الحرارية النوعية على أنها الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة 1 كجم من الماء بمقدار 1 كلفن.

4. المحتوى الحراري النوعي مقابل الحرارة النوعية

يُعرف التفاعل الحراري لكل وحدة كتلة عند ضغط ثابت (عملية متساوية الضغط) باسم المحتوى الحراري النوعي.

5. المحتوى الحراري للهواء مقابل درجة الحرارة

يتم تعريف المحتوى الحراري المحدد للهواء على أنه ناتج السعة الحرارية للهواء عند ضغط ثابت وتغير في درجة الحرارة ، في حين أن درجة الحرارة هي خاصية مكثفة للنظام يتم من خلالها نقل الحرارة.

6- الكتلة المعنوية مقابل المحتوى الحراري النوعي

يتم تعريف المحتوى الحراري الشامل أو المحتوى الحراري على أنه إجمالي محتوى الطاقة للنظام. وحدتها هي كيلوجول ، ويُعرَّف المحتوى الحراري النوعي على أنه إجمالي محتوى الطاقة للنظام لكل وحدة كتلة. وحدتها كيلوجول / كغ.

7- الفرق بين المحتوى الحراري والانتروبيا

يتم تعريف المحتوى الحراري على أنه المحتوى الحراري الكلي للنظام حيث يتم تعريف الانتروبيا على أنها العشوائية الكلية للنظام.

8- لماذا يبدأ المحتوى الحراري للبخار على طاولات البخار في الانخفاض بعد حوالي 31 بارًا؟

لا يمكن التمييز بين مرحلتي السائل والبخار لمادة ما. إذا أخذنا في الاعتبار الطاقة الداخلية للبخار ، فيجب أن تنخفض مع المحتوى الحراري ، ولكن حيث يتم إعاقة الاهتزاز العشوائي للجزيئات بواسطة الجزيئات الأخرى بسبب زيادة الضغط m مما يؤدي إلى انخفاض حجم معين ، وبالتالي تقليل الطاقة الداخلية. نظرًا لتعريف المحتوى الحراري المحدد على أنه مجموع الطاقة الداخلية المحددة وعمل التدفق على حدود النظام ، فإن المحتوى الحراري المحدد ينخفض ​​أيضا.

لمزيد من الموضوعات حول الهندسة الميكانيكية ، يرجى الاطلاع على هذا الصفحة .

آخر المقالات