Ειδική Ενθαλπία | Οι σημαντικές του ιδιότητες & 8 Συχνές ερωτήσεις

Περιεχόμενο

Specific Eορισμός nthalpy

Η ειδική ενθαλπία είναι το μέτρο της συνολικής ενέργειας μιας μονάδας μάζας. Ορίζεται ως το άθροισμα της ειδικής εσωτερικής ενέργειας και της ροής που λειτουργεί πέρα ​​από τα όρια του συστήματος.

Μονάδες Specific Eνταλπία

Η μονάδα της ειδικής ενθαλπίας (h) είναι kJ / kg.

Ειδική εξίσωση Enthalpy

Η εξίσωση της συγκεκριμένης ενθαλπίας είναι

h = u + Pv

Που,

h = Ειδική Ενθαλπία  

u = Ειδική εσωτερική ενέργεια

P = Πίεση του συστήματος

v = Ειδικός όγκος του συστήματος

Ειδική φόρμουλα Enthalpy

h = u + Pv

h = γp (dT)

Που,

cp= ειδική θερμική ικανότητα

dT = Διαφορά θερμοκρασίας

Specific Enthalpy ξηρού αέρα

Ορίζεται ως το προϊόν της ειδικής θερμοχωρητικότητας του αέρα σε σταθερή πίεση και θερμοκρασία ξηρού λαμπτήρα

h = γp (Τ)

Cp: Ειδική θερμότητα του αέρα σε σταθερή πίεση

Cζεύγος) : 1.005 kJ / kg-K

T: Θερμοκρασία ξηρού λαμπτήρα

Specific Enthalpy αιθανόλης

Η ειδική ενθαλπία της αιθανόλης (C2H5ΟΗ) είναι 2.46 J / g ℃

Specific Enthalpy νερού σε διαφορετικές θερμοκρασίες

Ειδική ενθαλπία νερού (hνερό) δίνεται από το προϊόν της ειδικής θερμοχωρητικότητας του νερού Cνερό και η θερμοκρασία. Σε συνθήκες περιβάλλοντος (πίεση 1 bar), το νερό βράζει στους 100 ℃ και η ειδική ενθαλπία του νερού είναι 418 KJ / Kg.

Cνερό = 4.18 kJ / kg K

Η συγκεκριμένη ενθαλπία υγρού νερού υπό ατμοσφαιρική πίεση υπό συνθήκες και διαφορετική θερμοκρασία απεικονίζεται παρακάτω:

συγκεκριμένη ενθαλπία
Σχήμα 1: ειδική ενθαλπία υγρού νερού έναντι θερμοκρασίας

Ένταlειδική θερμότητα εξίσωσης

Το Enthalpy ορίζεται ως το συνολικό ενεργειακό περιεχόμενο ενός συστήματος. Εκφράζεται ως προϊόν μάζας, ειδικής θερμότητας και μεταβολής της θερμοκρασίας του συστήματος.

Η = m Cp (Tf - Τ.i)

Που,

Η = ενθαλπία

Cp = ειδική θερμική ικανότητα σε σταθερή πίεση

m = μάζα του συστήματος

Ti = Αρχική θερμοκρασία

Tf = τελική θερμοκρασία

Specific Enthalpy του αέρα

Ορίζεται ως το άθροισμα συγκεκριμένης ενθαλπίας ξηρού αέρα και ειδικής ενθαλπίας υγρού αέρα.

h = 1.005 * t + ω (2500 + 1.88 t)

h = ενθαλπία υγρού αέρα kJ / kg

t = Θερμοκρασία ξηρού λαμπτήρα σε ℃

ω = ειδική αναλογία υγρασίας ή υγρασίας σε kg / kg ξηρού αέρα

Η ειδική υγρασία ορίζεται ως ο λόγος της μάζας υδρατμών ανά Kg ξηρού αέρα σε δεδομένο όγκο και δεδομένη θερμοκρασία.

Ειδική ενθαλπία τραπεζιού αέρα

Παρακάτω παρέχονται παραλλαγές των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων του αέρα σε σχέση με τη θερμοκρασία στην ατμοσφαιρική πίεση.

Εικ. 2: Θερμοδυναμική ιδιότητα υγρού αερίου (πίστωση εικόνας:θερμοπαίδεια)

Specific Enthalpy υγρού νερού

Ένα διάγραμμα φάσης του νερού που απεικονίζεται μεταξύ θερμοκρασίας και συγκεκριμένης εντροπίας απεικονίζει την ενθαλπία του νερού σε διαφορετική κατάσταση.

Η καμπύλη κορεσμένου ξηρού ατμού διαχωρίζει τον υπερθερμαινόμενο ατμό από την περιοχή υγρού ατμού και η καμπύλη κορεσμένου υγρού διαχωρίζει το υποψυκμένο υγρό από την περιοχή υγρού ατμού.

Το σημείο όπου συναντάται η καμπύλη κορεσμένου ατμού και κορεσμένου υγρού είναι γνωστό ως το κρίσιμο σημείο. Σε αυτό το σημείο το νερό, απενεργοποιήθηκε απευθείας σε ατμούς.

Σημείωση: Σε κρίσιμο σημείο, η λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης ισούται με μηδέν.

Σε κρίσιμο σημείο ο βαθμός ελευθερίας είναι μηδέν.

  • Η κρίσιμη πίεση σημείου για νερό είναι 221.2 bar
  • Η θερμοκρασία κρίσιμου σημείου του νερού είναι 374 ℃
  • Η γραμμή 1-2-3-4-5 αντιπροσωπεύει μια σταθερή γραμμή πίεσης.

Σχήμα 3: Αναπαράσταση διαγράμματος φάσης στην καμπύλη TS

Υποψύξη: Είναι η διαδικασία μείωσης της θερμοκρασίας σε σταθερή πίεση κάτω από το κορεσμένο υγρό.

Η ειδική ενθαλπία του υγρού νερού είναι η διαφορά της ενθαλπίας του νερού στην κορεσμένη γραμμή υγρού (2) και της ειδικής ενθαλπίας του νερού σε υποψυχρή περιοχή (1). Η μονάδα του συγκεκριμένου Enthalpy (h) είναι kJ / kg.

h1 = η2 - γ p (υγρό) (T2 - Τ.1)

Που,

h1 = ενθαλπία νερού σε υποψυχρή περιοχή

h2 ή ηf = ενθαλπία νερού σε κορεσμένη υγρή καμπύλη

Cp (υγρό) = 4.18 kJ / kg (ειδική θερμική χωρητικότητα νερού)

T2 = Θερμοκρασία υγρού στο σημείο κορεσμού

T1 = Θερμοκρασία υγρού σε περιοχή με χαμηλή θερμοκρασία  

Ειδική ενθαλπία του stΕΑΜ

Η ειδική ενθαλπία του ατμού σε οποιοδήποτε αυθαίρετο σημείο (3) στην υγρή περιοχή δίνεται με άθροισμα ειδικής ενθαλπίας στην καμπύλη υγρού κορεσμού σε σταθερή πίεση και προϊόν κλάσματος ξηρότητας και διαφορά ενθαλπίων στην καμπύλη υγρού κορεσμού και καμπύλης ατμών κορεσμού με την ίδια σταθερά πίεση.

h3 = ηf + Χ (ωfg)

h3 = ειδική ενθαλπία ατμού σε υγρή περιοχή

hg = ειδική ενθαλπία ατμού στη γραμμή ατμών κορεσμού

hf = ειδική ενθαλπία ατμού στη γραμμή υγρού κορεσμού

hfg = ηg - ηf

Wet Region: Είναι το μείγμα υγρού νερού και υδρατμών

Κλάσμα ξηρότητας (X): Ορίζεται ως ο λόγος της μάζας υδρατμών προς τη συνολική μάζα του μείγματος. Η τιμή του κλάσματος ξηρότητας είναι μηδέν για κορεσμένο υγρό και 1 για κορεσμένο ατμό.

Χ = μv/(Μv+ml)

Όπου mv = μάζα ατμών

        ml = μάζα υγρού

Ειδική ενθαλπία υπερθέρμανσης ατμού

Σούπερ θέρμανση: Είναι μια διαδικασία αύξησης της θερμοκρασίας σε σταθερή πίεση πάνω από την γραμμή κορεσμένων ατμών.

h5 = η4 + γρ (ατμός) (T5 - Τ.4)

Που,

h5 = ειδική ενθαλπία ατμού σε υπερθερμαινόμενη κατάσταση.

h4 = ειδική ενθαλπία στην καμπύλη ατμών κορεσμού.

Cp = θερμική ικανότητα σε σταθερή πίεση

T4 = Θερμοκρασία στο σημείο 4

T5 = Θερμοκρασία στο σημείο 5

Specific Eνταλπία οn τραπέζι ατμού

Ο πίνακας ατμού περιέχει θερμοδυναμικά δεδομένα σχετικά με τις ιδιότητες του νερού ή του ατμού. Χρησιμοποιείται κυρίως από τους θερμικούς μηχανικούς για το σχεδιασμό εναλλακτών θερμότητας.

Ορισμένες τιμές που χρησιμοποιούνται συχνά στο τραπέζι ατμού παρουσιάζονται παρακάτω.

Πίνακας κορεσμένου ατμού με βάση την πίεση (Image credit: www.tlv.com)

Ενθαλπία και Ειδική Ενθαλπία

Enthalpy (H): Αντιπροσωπεύει τη συνολική περιεκτικότητα σε θερμότητα του συστήματος.

Η μαθηματική έκφραση είναι

Η = U + PV

H = Ενθαλπία συστήματος

U = Εσωτερική ενέργεια του συστήματος

P = πίεση

V = όγκος

Η αλλαγή της ενθαλπίας (dH) ορίζεται ως το προϊόν μάζας, ειδικής θερμικής ικανότητας σε σταθερή πίεση και διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ δύο καταστάσεων.

dH = mCp(dT)

m = μάζα του συστήματος

Cp = θερμική ικανότητα υγρού

dT = αλλαγή θερμοκρασίας

Η μονάδα SI της Enthalpy είναι kJ

Ειδική Enthalχωρητικότητα py και θερμότητας

Η συγκεκριμένη ενθαλπία (h) ορίζεται ως το άθροισμα συγκεκριμένης εσωτερικής ενέργειας και ροής.

Η μαθηματική έκφραση δίνεται από

h = u + Pv

u = ειδική εσωτερική ενέργεια

Pv = εργασία ροής

Μονάδα SI συγκεκριμένης ενθαλπίας kJ / kg

Ειδική θερμική ικανότητα (Cp) το νερό ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 kg νερού κατά 1 K. Για την ειδική θερμική χωρητικότητα του νερού είναι 4184 J / kg-K.

cp = ειδική θερμική ικανότητα.

Η μονάδα SI ειδικής θερμικής ικανότητας είναι kJ / kg-K.

Ειδική ενθαλπία καύσης

Ορίζεται ως η αλλαγή της ενθαλπίας όταν μια ουσία αντιδρά έντονα με οξυγόνο υπό τυπικές συνθήκες. Είναι επίσης γνωστό ως «θερμότητα καύσης». Η ενθαλπία καύσης βενζίνης είναι 47 kJ / g και το ντίζελ είναι 45 kJ / g.

Ειδική Ενθαλπία εξάτμισης

Ορίζεται ως η ποσότητα ενέργειας που πρέπει να προστεθεί σε 1 κιλό μιας υγρής ουσίας για να την μετατρέψει πλήρως σε αέριο. Η ενθαλπία εξάτμισης / εξάτμισης είναι επίσης γνωστή ως λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης.

Ειδική ενθαλπία του evaπόρωση ατμού

Η θερμική ενέργεια που απαιτείται από το νερό σε πίεση 5 bar για τη μετατροπή του σε ατμό είναι βασικά μικρότερη από τη θερμότητα που απαιτείται σε ατμοσφαιρικές συνθήκες. Με την αύξηση της πίεσης ατμού μειώνεται η ειδική ενθαλπία εξάτμισης ατμού.

Specific Enthalpy του υγρός αέρας

Η ειδική ενθαλπία του υγρού αέρα δίνεται από

h = 1.005 * t + ω (2500 + 1.88 t)

h = ενθαλπία υγρού αέρα kJ / kg

t = Θερμοκρασία ξηρού λαμπτήρα σε ℃

ω = ειδική αναλογία υγρασίας ή υγρασίας σε kg / kg ξηρού αέρα

Η ειδική υγρασία (ω) ορίζεται ως η αναλογία της μάζας υδρατμών ανά Kg ξηρού αέρα σε δεδομένο όγκο και δεδομένη θερμοκρασία.

SpeciFic ενθαλπία κορεσμένου ατμού

Η ειδική ενθαλπία ενός κορεσμένου ατμού στην αντίστοιχη θερμοκρασία και πίεση είναι 2256.5 kJ / kg. Αντιπροσωπεύεται από hg.

Ειδική ενθαλπία κορεσμένου νερού

Η ειδική ενθαλπία κορεσμένου νερού σε τυπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες είναι 419kJ / kg. Αντιπροσωπεύεται γενικά από το hf.

Ειδική ενθαλπία υδρατμών

Σε τυπικές ατμοσφαιρικές συνθήκες, δηλαδή πίεση 1 bar, το νερό αρχίζει να βράζει στα 373.15K. Η συγκεκριμένη ενθαλπία (hfυδρατμών σε κορεσμένη κατάσταση είναι 419 kJ / kg.

Απόλυτη ειδική ενθαλπία

Η ενθαλπία του συστήματος μετριέται της συνολικής ενέργειας στο σύστημα. Δεν μπορεί να μετρηθεί σε απόλυτη τιμή καθώς εξαρτάται από την αλλαγή της θερμοκρασίας του συστήματος και μπορεί να μετρηθεί μόνο ως η αλλαγή στην ενθαλπία. Για ιδανικό αέριο, η ειδική ενθαλπία είναι μόνο η λειτουργία της θερμοκρασίας.

Ειδική Ενθαλπία ακρυλικού οξέος

Το ακρυλικό οξύ χρησιμοποιείται σε πολλά βιομηχανικά προϊόντα ως πρώτη ύλη για το Acrylic Easter. Χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή πολυακρυλικών. Η ειδική ενθαλπία σχηματισμού ακρυλικού οξέος κυμαίνεται από -321 ± 3 kJ / mole.

Συχνές ερωτήσεις / Σύντομες σημειώσεις

1. Ειδική Ενθαλπία Ηλίου:

Η ειδική θερμότητα του ηλίου είναι 3.193 J / g K. Η λανθάνουσα θερμότητα του ατμού του Ηλίου είναι 0.0845 kJ / mole.

Θερμότητα εξάτμισης του Ηλίου

συγκεκριμένη ενθαλπία
Εικ. 5: Η θερμότητα της εξάτμισης του ηλίου (Image credit: ατομα)

2. Μπορεί η συγκεκριμένη ενθαλπία να είναι αρνητική;

Ναι, η ενθαλπία σχηματισμού αιθανόλης είναι αρνητική. Η ενθαλπία σχηματισμού ορίζεται ως η ενέργεια που αφαιρείται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης για να σχηματίσει ένωση από στοιχεία υπό τυπικές συνθήκες. Όσο υψηλότερη είναι αρνητική η ενθαλπία σχηματισμού, τόσο πιο σταθερές σχηματίζονται οι ενώσεις.

3. Ειδική ενθαλπία έναντι ειδικής θερμικής ικανότητας

Η συγκεκριμένη ενθαλπία είναι η συνολική ενέργεια μίας μάζας μονάδας ή ορίζεται ως το άθροισμα της ειδικής εσωτερικής ενέργειας και της εργασίας που γίνεται πέρα ​​από τα όρια του συστήματος.

Η ειδική θερμική ικανότητα ορίζεται ως η θερμότητα που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 kg νερού κατά 1 K.

4. Ειδική ενθαλπία έναντι συγκεκριμένης θερμότητας

Η θερμική αλληλεπίδραση ανά μονάδα μάζας σε σταθερή πίεση (ισοβαρική διαδικασία) είναι γνωστή ως ειδική ενθαλπία.

5. Ειδική ενθαλπία εναντίον θερμοκρασίας

Η συγκεκριμένη ενθαλπία αέρα ορίζεται ως το προϊόν της θερμικής ικανότητας του αέρα σε σταθερή πίεση και μεταβολή της θερμοκρασίας, ενώ η θερμοκρασία είναι μια εντατική ιδιότητα του συστήματος λόγω του οποίου πραγματοποιείται μεταφορά θερμότητας.

6. Μαζική ενθουπία έναντι συγκεκριμένης ενθαλπίας

Η μαζική ενθαλπία ή ενθαλπία ορίζεται ως το συνολικό ενεργειακό περιεχόμενο του συστήματος. Η μονάδα του είναι kJ. Η ειδική ενθαλπία ορίζεται ως η συνολική ενεργειακή περιεκτικότητα του συστήματος ανά μονάδα μάζας. Η μονάδα του είναι kJ / kg.

7. Διαφορά μεταξύ Enthalpy και Entropy

Το Enthalpy ορίζεται ως η συνολική θερμική περιεκτικότητα του συστήματος, όπου ως εντροπία ορίζεται η συνολική τυχαιότητα του συστήματος.

8. Γιατί η ειδική ενθαλπία ατμού στα τραπέζια ατμού αρχίζει να μειώνεται μετά από περίπου 31 bar;

Οι φάσεις υγρού και ατμών μιας ουσίας δεν διακρίνονται μεταξύ τους. Αν λάβουμε υπόψη την εσωτερική ενέργεια του ατμού, θα πρέπει να μειωθεί με ενθαλπία, αλλά καθώς η τυχαία δόνηση των μορίων εμποδίζεται από άλλα μόρια λόγω της αύξησης της πίεσης.m που οδηγεί σε μείωση του ειδικού όγκου, μειώνοντας έτσι την εσωτερική ενέργεια. Καθώς η συγκεκριμένη ενθαλπία ορίζεται ως το άθροισμα της συγκεκριμένης εσωτερικής ενέργειας και ροής που λειτουργεί στο όριο του συστήματος, το συγκεκριμένη ενθαλπία επίσης μειώνεται.

Για περισσότερα θέματα σχετικά με τη Μηχανολογία, ανατρέξτε σε αυτό σύνδεσμος.

Σχετικά με τον Κρίσνα Σινγκ

Είμαι ο Krishna K Singh που εργάζεται ως επιστήμονας έργου. Διατηρώντας 5 χρόνια βιομηχανικής εμπειρίας στο Cross Mechanical. Επί του παρόντος, εργάζομαι σε έργα εξόρυξης βαθέων υδάτων διεθνούς σημασίας. Χαίρομαι που είμαι μέλος της οικογένειας Lambdageeks και θέλω να βοηθήσω τους μαθητές με την εις βάθος κατανόηση της μηχανικής και της θερμικής.
Ανυπομονούμε να σας συνδέσουμε μέσω του LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/krishna-k-singh-73b636156/

Lambda Geeks