מטרת העבודה:קביעת קיבולת החום האיזוברית של האוויר בשיטת קלורימטר זרימה.

תרגיל:

קבע בניסוי את קיבולת החום האיזוברית הממוצעת של האוויר.

בהתבסס על נתוני הניסוי שהתקבלו, חשב את המסה הממוצעת וקיבולת החום האיזוברית המולארית ואת יכולת החום הממוצעת, הנפח והמולארי של האוויר.

קבע את האינדקס האדיאבטי לאוויר.

השווה את הנתונים שהתקבלו עם הנתונים הטבלהיים.

הערכת הדיוק של נתוני ניסוי.

הוראות בסיסיות.

קיבולת חום- תכונה המראה כמה חום יש לספק למערכת כדי לשנות את הטמפרטורה שלה במעלה אחת.

בניסוח זה, ליכולת החום יש משמעות של פרמטר נרחב, כלומר. תלוי בכמות החומר במערכת.

במקרה זה, אי אפשר לכמת את התכונות התרמיות של חומרים שונים על ידי השוואה ביניהם. לשימוש מעשי, פרמטר הרבה יותר אינפורמטיבי הוא מה שנקרא חום ספציפי.

חום ספציפימראה כמה חום יש להוסיף לכמות יחידה של חומר כדי לחמם אותו במעלה אחת.

בהתאם ליחידות שבהן נמדדת כמות החומר, נבדלים הבאים:

קיבולת חום מסה סגולית (C). במערכת SI הוא נמדד ב

;

סוגים שונים של קיבולת חום ספציפית קשורים זה לזה:

,

איפה
- מסה ספציפית, קיבולת חום נפחית וטוחנית, בהתאמה;

- צפיפות הגז בתנאים פיזיקליים רגילים, ק"ג/מ"ר;

- מסה מולרית של גז, ק"ג/ק"ל;

- נפח של קילומול אחד של גז אידיאלי ברגיל מצב פיזי.

באופן כללי, קיבולת החום תלויה בטמפרטורה שבה היא נקבעת.

קיבולת חום שנקבעת בערך טמפרטורה נתון, כלומר. כאשר השינוי בטמפרטורת המערכת בזמן נתון שואף לאפס
, שקוראים לו קיבולת חום אמיתית.

עם זאת, ביצוע חישובים הנדסיים של תהליכי העברת חום מפושט משמעותית אם נקבל שכאשר התהליך מתבצע בטווח של שינויי טמפרטורת המערכת מ לפני קיבולת החום אינה תלויה בטמפרטורה ונשארת קבועה. במקרה זה, מה שנקרא קיבולת חום ממוצעת.

קיבולת חום ממוצעת
– קיבולת החום של המערכת קבועה בטווח הטמפרטורות מ לפני .

קיבולת החום תלויה באופי תהליך אספקת החום למערכת. בתהליך איזוברי, על מנת לחמם את המערכת במעלה אחת, יש צורך באספקה כמות גדולהחום מאשר בתהליך איזוכורי. זאת בשל העובדה שבתהליך איזוברי, חום מושקע לא רק על שינוי האנרגיה הפנימית של המערכת, כמו בתהליך איזוחורי, אלא גם על ביצוע עבודה על המערכת לשינוי נפח.

בהקשר זה יש הבחנה איזוברית
ו איזוכורית
קיבולת החום, וקיבולת החום האיזוברית תמיד גדולה מיכולת החום האיזוחורית. הקשר בין סוגי קיבולת החום הללו נקבע על ידי הנוסחה של מאייר:

איפה - קבוע גז, J/(kgdeg).

ביישום המעשי של נוסחה זו, יש להקפיד על התאמת מידות הכמויות
,
ו . IN במקרה הזה, למשל, יש צורך להשתמש בקיבולת חום ספציפית למסה. נוסחה זו תהיה תקפה גם לסוגים אחרים של קיבולת חום ספציפית, אך על מנת למנוע טעויות חישוב, יש לשים לב תמיד להתאמה של מידות הכמויות הכלולות בנוסחה. לדוגמה, כאשר משתמשים במקום קבוע גז אוניברסלי קיבולת החום חייבת להיות טוחנות ספציפית וכו'.

בתהליך איזותרמי, כל החום המסופק למערכת מושקע בביצוע עבודה חיצונית, והאנרגיה הפנימית, ולכן, הטמפרטורה אינם משתנים. קיבולת החום של המערכת בתהליך כזה גדולה לאין שיעור. בתהליך אדיאבטי טמפרטורת המערכת משתנה ללא חילופי חום עם הסביבה החיצונית, כלומר קיבולת החום של המערכת בתהליך כזה תהיה שווה לאפס. מהסיבה הזו אין מושגים של קיבולת חום איזותרמית או אדיאבטית.

בעבודה זו, שיטת קלורימטר זרימה משמשת לקביעת קיבולת החום של האוויר. התרשים של מערך המעבדה מוצג באיור 1.

איור.1. דיאגרמת ספסל מעבדה

האוויר מסופק על ידי מאוורר 1 לקלורימטר, שהוא צינור 2 העשוי מחומר בעל מוליכות תרמית נמוכה ובידוד תרמי חיצוני 3, הכרחי למניעת איבודי חום ב סביבה. בתוך הקלורימטר ישנו דוד חשמלי 4. המחמם מופעל מרשת זרם חילופין דרך ווסת מתח 5. הספק של דוד החשמל נמדד על ידי מד וואטים 6. למדידת טמפרטורת האוויר בכניסה וביציאה של ה- קלורימטר, משתמשים בצמדים תרמיים 7, המחוברים דרך מתג 8 למכשיר המדידה thermo-EMF 9. זרימת האוויר דרך הקלורימטר משתנה על ידי ווסת 10 ונמדדת באמצעות ציף rotameter 11.

נוהל לביצוע העבודה.

קבלת נתונים ראשוניים ואישור מהמנהל לביצוע העבודה

הפעל את המאוורר והגדר את זרימת האוויר הרצויה.

הגדר את הערך המוגדר עבור הספק של דוד החשמל.

לאחר קביעת משטר טמפרטורה נייח (שנשלט על ידי קריאות חיישן הטמפרטורה ביציאת הקלורימטר), נמדדות טמפרטורת האוויר בכניסה וביציאה של הקלורימטר, זרימת האוויר והספק המחמם. תוצאות המדידה מוזנות לטבלת הנתונים הניסויים (ראה טבלה 1).

שולחן 1.

מותקן אחד חדש משטר טמפרטורהומתבצעות מדידות חוזרות ונשנות. יש לבצע מדידות ב-2 או 3 מצבים שונים.

לאחר השלמת המדידות, החזר את כל הגופים הרגולטוריים למצבם המקורי וכבה את המתקן.

בהתבסס על תוצאות המדידה, הערך של קיבולת החום האיזוברית הממוצעת של האוויר נקבע:

איפה
- כמות החום המסופקת לאוויר בקלוריות, W. מקובל שווה לערך הכוח החשמלי של המחמם;

- בהתאמה, טמפרטורת האוויר בכניסה וביציאה של הקלורימטר, K;

- זרימת אוויר נפחית דרך הקלורימטר, מופחתת לתנאים פיזיים רגילים, m 3 /s;

כדי להביא את זרימת האוויר דרך הקלורימטר לתנאים רגילים, השתמש במשוואת המצב של גז אידיאלי, הכתובה עבור תנאים פיזיקליים רגילים ותנאי ניסוי:

,

כאשר בצד שמאל נמצאים פרמטרי האוויר בכניסה לקלורימטר, ובצד ימין - בתנאים פיזיים רגילים.

לאחר מציאת הערכים
, המקביל לכל אחד מ אופנים למדו, הערך נקבע
, הנלקחת כהערכה של הערך הניסיוני של קיבולת החום של האוויר ומשמשת בחישובים נוספים.

, kJ/kg;

האינדקס האדיאבטי לאוויר נקבע על סמך היחס

;

השווה את הערכים שהתקבלו של קיבולת חום איזוברית ואיזוכורית עם ערכי הטבלה (ראה נספח 1) והעריך את הדיוק של הנתונים הניסויים שהתקבלו.

הזן את התוצאות בטבלה 2.

שולחן 2.

שאלות בקרה.

מהי קיבולת חום?

אילו סוגי קיבולת חום ספציפית קיימים?

מהי קיבולת חום ממוצעת ואמיתית?

מה נקרא קיבולת חום איזוברית ואיזוכורית? איך הם קשורים זה לזה?

איזו משתי יכולות החום גדולה יותר: C p או C v ומדוע? תן הסבר המבוסס על החוק הראשון של התרמודינמיקה.

מוזרויות יישום מעשיהנוסחה של מאייר?

מדוע לא קיימים המושגים של קיבולת חום איזותרמית ואדיאבטית?

נספח 1.

קיבולת החום של האוויר בהתאם לטמפרטורה

לימוד תהליך של זרימה אדיאבטית של גז דרך זרבובית מתחדדת.

מטרת העבודה: מחקר ניסיוני ותיאורטי של המאפיינים התרמודינמיים של תהליך יציאת הגז מזרבובית מתכנסת.

תרגיל:

1. עבור גז נתון, השג את התלות של קצב הזרימה וקצב הזרימה בפועל בהפרש הלחץ הזמין לפני ואחרי הזרבובית.

הוראות בסיסיות.

מחקר תרמודינמי של תהליכי תנועת גז דרך ערוצים הוא בעל חשיבות מעשית רבה. העקרונות הבסיסיים של תורת זרימת הגז משמשים בחישובים של נתיב הזרימה של טורבינות קיטור וגז, מנועי סילון, מדחסים, כוננים פניאומטיים ומערכות טכניות רבות אחרות.

תעלה בעלת חתך משתנה, כאשר עוברת דרכה זרימת הגז מתרחבת עם ירידה בלחץ ועלייה במהירות, נקראת זרבובית. בחרירים, האנרגיה הפוטנציאלית של לחץ הגז מומרת לאנרגיה קינטית של הזרימה. אם בתעלה יש עלייה בלחץ של נוזל העבודה וירידה במהירות התנועה שלו, אז ערוץ כזה נקרא מַרסֵס. במפזרים, האנרגיה הפוטנציאלית של גז מוגברת על ידי הפחתת האנרגיה הקינטית שלו.

כדי לפשט את התיאור התיאורטי של תהליך יציאת הגז, מניחים ההנחות הבאות:

גז הוא אידיאלי;

אין חיכוך פנימי בגז, כלומר. צְמִיגוּת;

אין הפסדים בלתי הפיכים במהלך תהליך התפוגה;

זרימת הגז היא יציבה ונייחת, כלומר. בכל נקודה בחתך הזרימה, מהירות הזרימה w ופרמטרי מצב הגז (p,v,T) זהים ואינם משתנים לאורך זמן;

הזרימה היא חד מימדית, כלומר. מאפייני הזרימה משתנים רק בכיוון הזרימה;

אין חילופי חום בין הזרימה לסביבה החיצונית, כלומר. תהליך היציאה הוא אדיאבטי.

התיאור התיאורטי של תהליך יציאת הגז מבוסס על המשוואות הבאות.

משוואת גז אידיאלית של מצב

,

כאשר R הוא קבוע הגז;

T היא הטמפרטורה המוחלטת של זרימת הגז.

משוואה אדיאבטית (משוואת פויסון)

כאשר p הוא לחץ הגז המוחלט;

k הוא האינדקס האדיאבטי.

משוואת המשכיות זרימה

כאשר F הוא שטח החתך של הזרימה;

w - מהירות זרימה;

v - נפח ספציפי של גז.

המשוואה של ברנולי לנוזל עבודה דחוס תוך התחשבות בהיעדר חיכוך פנימי

משוואה זו מראה כי עם עלייה בלחץ הגז, המהירות והאנרגיה הקינטית שלו תמיד יורדות, ולהיפך, עם ירידה בלחץ, המהירות והאנרגיה הקינטית של הגז גדלים.

משוואת החוק הראשון של התרמודינמיקה לזרימה.

לחוק הראשון של התרמודינמיקה במקרה הכללי יש את הצורה הבאה

,

איפה
- כמות יסודית של חום המסופקת למערכת;

- שינוי אלמנטרי באנרגיה הפנימית של המערכת;

- עבודה יסודית של שינוי נפח המבוצעת על ידי המערכת.

במקרה של מערכת תרמודינמית נעה (זרימת גז נע), חלק ממלאכת שינוי הנפח מושקעת בהתגברות על כוחות לחץ חיצוניים, כלומר. תנועת הגז בפועל. החלק הזה עבודה כלליתשקוראים לו עבודה דוחפת. החלק הנותר של העבודה של שינוי נפח יכול לשמש שימושי, למשל, בילה על סיבוב גלגל הטורבינה. חלק זה של הפעולה הכוללת של המערכת נקרא עבודה זמינה או טכנית.

לפיכך, במקרה של זרימת גז, עבודת שינוי הנפח מורכבת מ-2 מונחים - עבודת הדחיפה והעבודה הטכנית (החד פעמית):

איפה
- עבודת דחיפה יסודית;

- עבודה טכנית בסיסית

אז לחוק הראשון של התרמודינמיקה לזרימה תהיה הצורה

,

איפה
- שינוי אלמנטרי באנטלפיה של המערכת.

במקרה של יציאה אדיאבטית

לפיכך, מתי בזרימה אדיאבטית מתבצעת עבודה טכנית עקב הירידה באנטלפיה של הגז.

בהתבסס על ההנחות שנדונו לעיל למקרה של יציאת גז מכלי בעל קיבולת בלתי מוגבלת (במקרה זה, מהירות הגז הראשונית
) מתקבלות נוסחאות לקביעת המהירות התיאורטית וזרימת מסת גז בקטע יציאת הזרבובית:

אוֹ

איפה
- לחץ וטמפרטורה של הגז בחלק הכניסה של הזרבובית;

- אנטלפיה ספציפית של הזרימה, בהתאמה, בכניסה לזרבובית ויציאה מהזרבובית;

- אינדקס אדיאבטי;

- קבוע גז;

- יחס הלחצים ביציאת הזרבובית ובכניסה של הזרבובית;

- אזור קטע יציאת הזרבובית.

ניתוח הנוסחאות שהתקבלו מראה כי על פי התיאוריה המקובלת, התלות של המהירות התיאורטית וזרימת המסה ביחס הלחץ צריכה לקבל את הצורה המיוצגת על הגרפים על ידי עקומות המסומנות באות T (ראה איור 1 ואיור .2). מהגרפים עולה כי על פי התיאוריה, כאשר ערכי  יורדים מ-1 ל-0, מהירות היציאה צריכה לעלות ללא הרף (ראה איור 1), וקצב זרימת המסה תחילה עולה לערך מרבי מסוים. , ולאחר מכן אמור לרדת ל-0 ב- = 0 ​​(ראה איור 2).

איור 1. תלות מהירות היציאה ביחס הלחץ 

איור 2. תלות זרימת המסה ביחס הלחץ 

עם זאת, במחקר ניסיוני של יציאת גזים מזרבובית מתחדדת, התגלה שכאשר  יורדת מ-1 ל-0, מהירות הפליטה בפועל ובהתאם לכך, קצב הזרימה בפועל עולים תחילה בהתאמה מלאה לתיאוריה המקובלת של התהליך, אך לאחר הגעה לערכים המקסימליים שלהם, עם ירידה נוספת ב- עד 0 נשארים ללא שינוי

אופי התלות הללו מיוצג על הגרפים על ידי עקומות המסומנות באות D (ראה איור 1 ואיור 2).

הסבר פיזיקלי לאי ההתאמה בין התלות התיאורטית לנתונים הניסויים הוצע לראשונה בשנת 1839 על ידי המדען הצרפתי סן-ונאן. זה אושר על ידי מחקר נוסף. ידוע שכל הפרעה, אפילו חלשה, של תווך נייח מתפשטת בו במהירות הקול. בזרימה הנעה דרך זרבובית לכיוון מקור ההפרעה, מהירות העברת ההפרעה לתוך הזרבובית, כלומר. נגד כיוון הזרימה יהיה נמוך יותר בכמות המהירות של הזרימה עצמה. זוהי מה שנקרא מהירות ההתפשטות היחסית של ההפרעה, ששווה ל
. כאשר גל הפרעה עובר לתוך הזרימה לאורך כל הזרימה, מתרחשת חלוקה מחדש מתאימה של הלחץ, שתוצאתה, על פי התיאוריה, היא עלייה במהירות היציאה ובקצב זרימת הגז. בלחץ גז קבוע בכניסה לזרבובית P 1 =const, ירידה בלחץ התווך אליו זורם הגז תואמת לירידה בערך β.

עם זאת, אם הלחץ של התווך אליו זורם הגז יורד לערך מסוים שבו מהירות היציאה ביציאת הזרבובית תהיה שווה למהירות הקול המקומית, גל ההפרעה לא יוכל להתפשט לתוך הזרבובית, שכן המהירות היחסית של התפשטותו בתווך היא בכיוון המנוגד לתנועה, תהיה שווה לאפס:

.

בהקשר זה, חלוקה מחדש של הלחץ בזרימה לאורך הזרבובית לא יכולה להתרחש וקצב זרימת הגז ביציאת הזרבובית יישאר ללא שינוי ושווה למהירות הקול המקומית. במילים אחרות, נראה שהזרימה "מפוצצת" את הוואקום שנוצר בחוץ מהזרבובית. לא משנה כמה הלחץ המוחלט של המדיום מאחורי הזרבובית יורד עוד יותר, לא תהיה עלייה נוספת במהירות הפליטה, ולכן קצב הזרימה, מכיוון באופן פיגורטיבי, לפי ריינולדס, "הזרבובית מפסיקה לחוש מה קורה מחוצה לה" או, כפי שאומרים לפעמים, "הזרבובית נעולה". אנלוגיה מסוימת לתופעה זו היא מצב שלעיתים ניתן להבחין בו כאשר קולו של אדם נסחף ברוח נגדית חזקה ובן שיחו אינו יכול לשמוע את דבריו, גם אם הוא קרוב מאוד, אם הרוח נושבת ממנו לכיוון רַמקוֹל.

מצב היציאה שבו מהירות היציאה ביציאה מהזרבובית מגיעה למהירות הקול המקומית נקרא מצב קריטי.קצב זרימה , צריכה ויחס לחץ , המתאים למצב זה, נקראים גם קריטי. מצב זה מתאים לערכים המרביים של מהירות זרימה וקצב זרימה שניתן להשיג כאשר גז זורם דרך זרבובית מתכנסת קונבנציונלית. יחס הלחץ הקריטי נקבע על ידי הנוסחה

,

כאשר k הוא המעריך האדיאבטי.

יחס הלחץ הקריטי תלוי רק בסוג הגז והוא קבוע עבור גז מסוים. לדוגמה:

עבור גזים מונוטומיים k= 1.66 ו-  k 0.489;

עבור גזים דו-אטומיים ואוויר k= 1.4 ו k 0.528

עבור גזים 3 ופוליאטומיים k=1.3 ו-  עד 0.546.

לפיכך, התלות התיאורטית לקביעת קצב הזרימה וקצב זרימת הגז, המתקבלות במסגרת ההנחות המקובלות, תקפות למעשה רק בטווח הערכים
. עם ערכים
מהירות היציאה וקצב הזרימה למעשה נשארים קבועים ומקסימליים בתנאים הנתונים.

יתרה מכך, עבור תנאי זרימה אמיתיים, מהירות הפליטה בפועל וקצב זרימת הגז ביציאת הזרבובית אפילו בערכים
יהיו מעט נמוכים מהערכים התיאורטיים המקבילים שלהם. זה מתרחש עקב חיכוך של הסילון נגד קירות הזרבובית. הטמפרטורה ביציאת הזרבובית גבוהה מעט מהטמפרטורה התיאורטית. זאת בשל העובדה שחלק מהעבודה הזמינה של זרימת הגז מתפזרת ומומרת לחום, מה שמוביל לעלייה בטמפרטורה.

תיאור דוכן המעבדה.

חקר תהליך יציאת הגז מהזרבובית מתבצע באמצעות התקנה המבוססת על שיטת סימולציה של מידול אמיתי תהליכים פיזיים. ההתקנה מורכבת ממחשב המחובר לדגם של אזור העבודה, לוח בקרה ומכשירי מדידה. תרשים ההתקנה מוצג באיור 3.

איור 3. דיאגרמת התקנה ללימוד תהליך יציאת הגז

חלק העבודה של המתקן הוא צינור שבו מותקנת פיית הבדיקה המחודדת 3 בקוטר מוצא d = 1.5 מ"מ. זרימת גז (אוויר, פחמן דו חמצני(CO 2), הליום (He)) נוצר דרך הזרבובית באמצעות משאבת ואקום 5. לחץ הגז בכניסה שווה ללחץ הברומטרי (P 1 =B). קצב זרימת הגז G וקצב הזרימה w מוסדרים על ידי שסתום 4. מצבי הפעולה נקבעים על ידי ערך הוואקום מאחורי הזרבובית P 3, הנרשם על מחוון דיגיטלי 6. זרימת הגז נמדדת באמצעות דיאפרגמת מדידה בקוטר d d = 5 מ"מ. הפרש הלחץ על פני הדיאפרגמה H מתועד על המחוון הדיגיטלי 7 ומשוכפל על מסך צג המחשב. הוואקום P 2 בחלק היציאה של הזרבובית נרשם גם על המחוון הדיגיטלי 6 ועל מסך הצג. מקדם הזרימה של דיאפרגמת מדידה עם חור מכויל = 0.95 נקבע כתוצאה מכיול.

נוהל לביצוע העבודה.

הפעל את ההתקנה לרשת, היכנס לדיאלוג עם תוכנית הניסוי המוטמעת במחשב.

בחר את סוג הגז לביצוע הניסוי.

הפעל את משאבת הוואקום. זה יוצר ואקום מאחורי שסתום 4, המוצג על מסך הצג.

על ידי פתיחה הדרגתית של שסתום 4, נוצר הוואקום המינימלי

P 3 = 0.1 at, המתאים למצב הראשון. בשלב זה מתחילה זרימת הגז.

הכנס לפרוטוקול הניסוי (טבלה 1) את הערכים המספריים P 3 , P 2 , H, שנרשמו באמצעות מחוונים דיגיטליים 6 ו- 7.

בצע מדידות של ערכים P 2 , H עבור המצבים הבאים התואמים לערכי הוואקום שנוצרו על ידי משאבת הוואקום,

P 3 = 0.2; 0.3; 0.4; 0.5…..0.9 בשעה. הזן את תוצאות המדידה לטבלה 1

שולחן 1.

לחץ גז בכניסת הזרבובית P 1 =B= Pa.

טמפרטורת הגז בכניסת הזרבובית t 1 =C.

	מצב מס'	תוצאות מדידה

עיבוד תוצאות המדידה.

הלחץ המוחלט של המדיום P 3 מאחורי הזרבובית שאליה זורם הגז נקבע

, אבא

4.2. לחץ הגז המוחלט P 2 בקטע יציאת הזרבובית נקבע

, אבא

קצב זרימת מסת הגז בפועל נקבע על ידי ירידת הלחץ H על פני דיאפרגמת המדידה

, ק"ג/שניה

איפה
- מקדם זרימה של דיאפרגמת המדידה;

- ירידת לחץ על פני דיאפרגמת המדידה, Pa;

- צפיפות הגז, ק"ג/מ"ק;

- לחץ ברומטרי, Pa;

- קבוע גז, J/(kg∙deg);

- טמפרטורת הגז,С;

- קוטר דיאפרגמת המדידה.

4.4. מכיוון שתהליך היציאה הוא אדיאבטי, טמפרטורת הגז התיאורטית T2 ביציאת הזרבובית נקבעת באמצעות היחס הידוע לתהליך האדיאבטי:

4.5. מהירות הפליטה בפועל נקבעת וטמפרטורת הגז בקטע יציאת הזרבובית

, גברת;

איפה - קצב זרימת מסת הגז בפועל, ק"ג/שניות;

- בהתאמה, הטמפרטורה (K) והלחץ (Pa) של הגז בחלק היציאה של הזרבובית;

- אזור קטע יציאת הזרבובית;

- קוטר מקטע יציאת הזרבובית.

מצד שני, מבוסס על החוק הראשון של התרמודינמיקה לזרימה

איפה
- אנטלפיה ספציפית של גז בכניסה וביציאה של הזרבובית, J/kg, בהתאמה;

- טמפרטורת הגז בכניסה וביציאה של הזרבובית, בהתאמה, K;

- קיבולת חום איזוברית ספציפית של גז, J/(kgdeg);

על ידי השוואת הצדדים הימניים של המשוואות (17) ו- (18), ופתרון המשוואה הריבועית המתקבלת עבור T 2, נקבעת טמפרטורת הגז בפועל בקטע יציאת הזרבובית.

אוֹ

,

איפה
;

;

.

4.6. קצב זרימת המסה התיאורטית של גז עבור יציאה אדיאבטית נקבע

, ק"ג/שנייה;

איפה - שטח חתך יציאת זרבובית, m2;

- לחץ גז מוחלט בכניסת הזרבובית, Pa;

- טמפרטורת הגז בכניסת הזרבובית, K;

- קבוע גז, J/(kgdeg);

- אינדקס אדיאבטי.

4.7. קצב זרימת הגז התיאורטי נקבע

איפה - טמפרטורת הגז בחלק הכניסה של הזרבובית;

- אינדקס אדיאבטי;

- קבוע גז;

- יחס לחץ;

- לחץ מוחלט של המדיום שאליו זורם הגז, Pa;

- לחץ גז מוחלט בכניסת הזרבובית, Pa.

4.8. קצב זרימת הגז התיאורטי המרבי נקבע
(יציאה לריק ב-P 3 = 0) ומהירות תיאורטית מקומית של קול (מהירות קריטית)
.

4.9. תוצאות החישוב מוזנות בטבלה 2.

שולחן 2.

תוצאות חישוב

4.10. בקואורדינטות
ו
גרפים של תלות בנויים, וגם גרף תלות בנוי
. הערך של יחס הלחץ הקריטי נקבע מהגרפים ,

אשר מושווה למחושב

.

4.11. בהתבסס על תוצאות חישובים ובניינים גרפיים, הסיק את המסקנה הבאה:

כיצד קצב זרימת הגז וקצבי הזרימה התיאורטיים תלויים ביחס הלחץ β?

כיצד קצב זרימת הגז וקצב הזרימה בפועל תלויים ביחס הלחץ β?

מדוע קצבי זרימת הגז וקצבי הזרימה בפועל נמוכים מהערכים התיאורטיים המתאימים באותם תנאים חיצוניים?

שאלות בקרה.

אילו הנחות ניתנות בתיאור התיאורטי של התרמודינמיקה של תהליך יציאת הגז?

באילו חוקים בסיסיים משתמשים כדי לתאר תיאורטית את תהליך היציאה?

אילו מרכיבים מרכיבים את העבודה שעושה זרימת הגז כשהוא זורם דרך הזרבובית?

מה הקשר בין אנתלפיה לעבודה טכנית של זרימת גז במהלך יציאה אדיאבטית?

מהו משטר הזרימה הקריטי וכיצד הוא מאופיין?

כיצד להסביר מנקודת מבט פיזיקלית את הפער בין התלות התיאורטית והניסויית של מהירות היציאה וקצב הזרימה ב-?

איך הם משפיעים תנאים אמיתייםזרימה על המהירות, קצב הזרימה והטמפרטורה של הגז ביציאת הזרבובית?

עבודת מעבדה מס' 1

הגדרה של איזובר מסה

קיבולת החום של האוויר

קיבולת חום היא החום שיש להוסיף לכמות יחידה של חומר כדי לחמם אותו ב-1 K. ניתן למדוד כמות יחידה של חומר בקילוגרמים, מטר מעוקב בתנאים פיזיקליים רגילים ובקילומולים. קילומול של גז היא המסה של גז בקילוגרמים, שווה מספרית למשקלו המולקולרי. לפיכך, ישנם שלושה סוגים של יכולות חום: מסה c, J/(kg⋅K); נפח s′, J/(m3⋅K) וטוחנת, J/(kmol⋅K). מכיוון שלקילומול של גז יש מסה גדולה פי μ מקילוגרם אחד, ייעוד נפרד לקיבולת חום מולארי אינו מוצג. קשרים בין יכולות חום:

כאשר = 22.4 m3/kmol הוא הנפח של קילומול של גז אידיאלי בתנאים פיזיקליים רגילים; – צפיפות הגז בתנאים פיזיקליים רגילים, ק"ג/מ"ק.

קיבולת החום האמיתית של גז היא נגזרת החום ביחס לטמפרטורה:

החום המסופק לגז תלוי בתהליך התרמודינמי. זה יכול להיקבע על ידי החוק הראשון של התרמודינמיקה עבור תהליכים איזוחוריים ואיזובריים:

הנה החום המסופק ל-1 ק"ג גז בתהליך איזוברי; - שינוי באנרגיה הפנימית של הגז; - עבודה של גזים נגד כוחות חיצוניים.

בעיקרו של דבר, נוסחה (4) מנסחת את החוק הראשון של התרמודינמיקה, שממנו באה המשוואה של מאייר:

אם נשים = 1 K, אז , כלומר משמעות פיזיתקבוע גז הוא העבודה שעושים 1 ק"ג של גז בתהליך איזובארי כאשר הטמפרטורה שלו משתנה ב-1 K.

למשוואה של מאייר עבור 1 קילומול גז יש את הצורה

כאשר = 8314 J/(kmol⋅K) הוא קבוע הגז האוניברסלי.

בנוסף למשוואת מאייר, יכולות החום האיזובריות והאיזוחוריות של גזים קשורות זו לזו באמצעות המעריך האדיאבטי k (טבלה 1):

טבלה 1.1

ערכים של אקספוננטים אדיאבטיים עבור גזים אידיאליים

האטומיות של גזים
גזים מונוטומיים
גזים דיאטומיים
גזים תלת ופוליאטומיים

מטרת העבודה

איחוד ידע תיאורטי על חוקי היסוד של התרמודינמיקה. פיתוח מעשי של השיטה לקביעת יכולת החום של האוויר על סמך מאזן האנרגיה.

קביעה ניסיונית של קיבולת החום המסה הספציפית של האוויר והשוואה של התוצאה המתקבלת עם ערך הייחוס.

1.1. תיאור מערך המעבדה

המתקן (איור 1.1) מורכב מצינור פליז 1 בקוטר פנימי d =
= 0.022 מ' שבקצהו תנור חימום חשמלי עם בידוד תרמי 10. זרם אוויר נע בתוך הצינור, שמסופק 3. ניתן לווסת את זרימת האוויר על ידי שינוי מהירות המאוורר. צינור 1 מכיל צינור לחץ מלא 4 ועוד לחץ סטטי 5, המחוברים למדדי לחץ 6 ו-7. בנוסף, מותקן בצינור 1 צמד תרמי 8, שיכול לנוע לאורך החתך בו זמנית עם צינור הלחץ המלא. גודל ה-emf של הצמד התרמי נקבע על ידי פוטנציומטר 9. חימום האוויר שנע דרך הצינור מווסת באמצעות שנאי מעבדתי 12 על ידי שינוי הספק של המחמם, אשר נקבע על ידי קריאות של מד זרם 14 ומד מתח 13. טמפרטורת האוויר ביציאת המחמם נקבעת על ידי מדחום 15.

1.2. הליך ניסיוני

זרימת חום של המחמם, W:

שבו אני – זרם, א; U - מתח, V; = 0.96; =
= 0.94 – מקדם איבוד חום.

איור.1.1. דיאגרמת הגדרה נסיונית:

1 - צינור; 2 - מבלבל; 3 - מאוורר; 4 - צינור למדידת לחץ דינמי;

5 - צינור; 6, 7 - מדי לחץ דיפרנציאליים; 8 - צמד תרמי; 9 - פוטנציומטר; 10 - בידוד;

11 - דוד חשמלי; 12 - שנאי אוטומטי במעבדה; 13 - מד מתח;

14 - מד זרם; 15 - מדחום

שטף חום שנספג באוויר, W:

כאשר m - זרימת אוויר מסה, ק"ג/שניות; - קיבולת חום איזוברית נסיונית של אוויר, J/(kg K); – טמפרטורת אוויר ביציאה מחלק החימום ובכניסה אליו, °C.

זרימת אוויר מסה, ק"ג/שניה:

. (1.10)

הנה מהירות האוויר הממוצעת בצינור, m/s; ד - קוטר פנימי של הצינור, מ'; - צפיפות אוויר בטמפרטורה, שנמצאת על ידי הנוסחה, ק"ג/מ"ק:

, (1.11)

שבו = 1.293 ק"ג/מ"ק - צפיפות אוויר בתנאים פיזיקליים רגילים; B – לחץ, מ"מ. rt. רחוב; – עודף לחץ אוויר סטטי בצינור, מ"מ. מים אומנות.

מהירויות האוויר נקבעות על ידי לחץ דינמי בארבעה מקטעים שווים, m/s:

איפה הלחץ הדינמי, מ"מ. מים אומנות. (kgf/m2); g = 9.81 m/s2 – האצת נפילה חופשית.

מהירות אוויר ממוצעת בחתך הצינור, m/s:

קיבולת החום הממוצעת של המסה האיזוברית של האוויר נקבעת מנוסחה (1.9), שלתוכה מחליפים את זרימת החום מתוך משוואה (1.8). ערך מדויקקיבולת החום של האוויר בטמפרטורת האוויר הממוצעת נמצאת מטבלת יכולות החום הממוצעות או מהנוסחה האמפירית, J/(kg⋅K):

. (1.14)

שגיאה יחסית של הניסוי, %:

. (1.15)

1.3. ביצוע הניסוי והעיבוד

תוצאות מדידה

הניסוי מתבצע ברצף הבא.

1. מעמד המעבדה מופעל ולאחר הקמת מצב נייח, מתבצעות הקריאות הבאות:

לחץ אוויר דינמי בארבע נקודות של קטעי צינור שווים;

לחץ אוויר סטטי מוגזם בצינור;

זרם I, A ומתח U, V;

טמפרטורת אוויר בכניסה, מעלות צלזיוס (צמד תרמי 8);

טמפרטורת יציאה, מעלות צלזיוס (מדחום 15);

לחץ ברומטרי B, מ"מ. rt. אומנות.

הניסוי חוזר על עצמו למצב הבא. תוצאות המדידה מוזנות בטבלה 1.2. החישובים מתבצעים בטבלה. 1.3.

טבלה 1.2

טבלת מדידות

	שם הכמות
	טמפרטורת כניסת האוויר, מעלות צלזיוס
	טמפרטורת אוויר יציאה, מעלות צלזיוס
	לחץ אוויר דינמי, מ"מ. מים אומנות.
	לחץ אוויר סטטי מוגזם, מ"מ. מים אומנות.
	לחץ ברומטרי B, מ"מ. rt. אומנות.
	מתח U,V

טבלה 1.3

טבלת חישוב

	שם הכמויות
	לחץ דינמי, N/m2
	טמפרטורה ממוצעתזרימת כניסה, °C

אנרגיה תחבורה (הובלה קרה) לחות אוויר. קיבולת חום ואנתלפיה של אוויר

לחות אוויר. קיבולת חום ואנתלפיה של אוויר

אוויר אטמוספרי הוא תערובת של אוויר יבש ואדי מים (מ-0.2% ל-2.6%). לפיכך, האוויר יכול כמעט תמיד להיחשב לח.

התערובת המכנית של אוויר יבש ואדי מים נקראת אוויר לחאו תערובת קיטור אוויר. התוכן המרבי האפשרי של לחות אדים באוויר ד.נ.תלוי בטמפרטורה טולחץ פתערובות. כשזה משתנה טו פהאוויר יכול לעבור מבלתי רווי בתחילה למצב של רוויה באדי מים, ואז עודף לחות יתחיל לזרז בנפח הגז ועל המשטחים הסוגרים בצורה של ערפל, כפור או שלג.

הפרמטרים העיקריים המאפיינים את מצב האוויר הלח הם: טמפרטורה, לחץ, נפח ספציפי, תכולת לחות, לחות מוחלטת ויחסית, משקל מולקולרי, קבוע גז, קיבולת חום ואנתלפיה.

לפי חוק דלתון לתערובות גז לחץ כולל של אוויר לח (P)הוא סכום הלחצים החלקיים של אוויר יבש P c ואדי מים P p: P = P c + P p.

באופן דומה, נפח V ומסה m של אוויר לח ייקבעו על ידי היחסים:

V = V c + V p, m = m c + m p.

צְפִיפוּתו נפח ספציפי של אוויר לח (v)מוּגדָר:

משקל מולקולרי של אוויר לח:

כאשר B הוא לחץ ברומטרי.

מכיוון שלחות האוויר עולה ברציפות במהלך תהליך הייבוש, וכמות האוויר היבש בתערובת הקיטור-אוויר נשארת קבועה, תהליך הייבוש נשפט לפי האופן שבו משתנה כמות אדי המים לכל ק"ג אוויר יבש, וכל האינדיקטורים של תערובת קיטור-אוויר (קיבולת חום, תכולת לחות, אנטלפיה וכו') מתייחסת ל-1 ק"ג אוויר יבש הנמצא באוויר לח.

d = m p / m c, g/kg, או, X = m p / m c.

לחות אוויר מוחלטת- מסה של אדים ב-1 מ' 3 של אוויר לח. ערך זה שווה מספרית ל.

לחות יחסית -הוא היחס בין הלחות המוחלטת של אוויר בלתי רווי ללחות המוחלטת של אוויר רווי בתנאים נתונים:

כאן, אבל לעתים קרובות יותר לחות יחסית מצוינת באחוזים.

לגבי צפיפות האוויר הלח, היחס הבא תקף:

חום ספציפיאוויר לח:

c = c c + c p ×d/1000 = c c + c p ×X, kJ/(kg× °C),

כאשר c c הוא קיבולת החום הספציפית של אוויר יבש, c c = 1.0;

c p - קיבולת חום ספציפית של קיטור; עם n = 1.8.

קיבולת החום של אוויר יבש בלחץ קבוע וטווחי טמפרטורות קטנים (עד 100 מעלות צלזיוס) לחישובים משוערים יכולה להיחשב קבועה, שווה ל-1.0048 קילו-ג'יי/(ק"ג × מעלות צלזיוס). עבור קיטור מחומם-על, קיבולת החום האיזוברית הממוצעת בלחץ אטמוספרי ובדרגות נמוכות של התחממות-על יכולה להיחשב גם כקבועה ושווה ל-1.96 קילו-ג'יי/(ק"ג×K).

אנתלפיה (i) של אוויר לח- זהו אחד הפרמטרים העיקריים שלו, שנמצא בשימוש נרחב בחישובים של מתקני ייבוש, בעיקר כדי לקבוע את החום המושקע על אידוי הלחות מהחומרים המיובשים. האנטלפיה של אוויר לח מתייחסת לקילוגרם אחד של אוויר יבש בתערובת קיטור-אוויר והיא נקבעת כסכום האנטלפיות של אוויר יבש ואדי מים, כלומר

i = i c + i p ×Х, kJ/kg.

בעת חישוב האנטלפיה של תערובות, נקודת המוצא לאנתלפיות של כל רכיב חייבת להיות זהה. לחישובים של אוויר לח, ניתן להניח שהאנטלפיה של מים היא אפס ב-0 o C, אז נספור גם את האנטלפיה של אוויר יבש מ-0 o C, כלומר, i in = c in *t = 1.0048t.

מה שנחוץ כדי לשנות את הטמפרטורה של נוזל העבודה, במקרה זה, האוויר, במעלה אחת. קיבולת החום של האוויר תלויה ישירות בטמפרטורה ובלחץ. במקביל, למחקר סוגים שוניםניתן להשתמש ביכולות חום שיטות שונות.

מבחינה מתמטית, קיבולת החום של האוויר מתבטאת כיחס בין כמות החום לתוספת הטמפרטורה שלו. קיבולת החום של גוף בעל מסה של 1 ק"ג נקראת בדרך כלל חום סגולי. קיבולת החום המולארית של האוויר היא קיבולת החום של שומה אחת של חומר. קיבולת החום מסומנת J/K. קיבולת חום מולארית, בהתאמה, J/(mol*K).

קיבולת חום יכולה להיחשב כמאפיין פיזי של חומר, במקרה זה אוויר, אם המדידה מתבצעת בתנאים קבועים. לרוב, מדידות כאלה מתבצעות בלחץ קבוע. כך נקבעת קיבולת החום האיזוברית של האוויר. זה עולה עם עליית הטמפרטורה והלחץ, והוא גם כן פונקציה לינאריתכמויות נתונות. במקרה זה, שינוי הטמפרטורה מתרחש בלחץ קבוע. כדי לחשב קיבולת חום איזוברית, יש צורך לקבוע את הטמפרטורה והלחץ הפסאודוקריטיים. הוא נקבע באמצעות נתוני התייחסות.

קיבולת החום של האוויר. מוזרויות

אוויר הוא תערובת גז. כאשר בוחנים אותם בתרמודינמיקה, מניחים את ההנחות הבאות. כל גז בתערובת חייב להיות מופץ באופן שווה בכל הנפח. לפיכך, נפח הגז שווה לנפח התערובת כולה. לכל גז בתערובת יש לחץ חלקי משלו, אותו הוא מפעיל על דפנות הכלי. לכל מרכיב בתערובת הגז חייבת להיות טמפרטורה השווה לטמפרטורה של התערובת כולה. במקרה זה, סכום הלחצים החלקיים של כל הרכיבים שווה ללחץ התערובת. חישוב קיבולת החום של האוויר מתבצע על סמך נתונים על הרכב תערובת הגז ויכולת החום של רכיבים בודדים.

קיבולת חום מאפיינת חומר באופן דו-משמעי. מהחוק הראשון של התרמודינמיקה אנו יכולים להסיק שהאנרגיה הפנימית של הגוף משתנה לא רק בהתאם לכמות החום המתקבלת, אלא גם בעבודה שעושה הגוף. בְּ תנאים שוניםככל שתהליך העברת החום מתקדם, עבודת הגוף עשויה להשתנות. לפיכך, אותה כמות חום המועברת לגוף יכולה לגרום לשינויים שונים בטמפרטורה ובאנרגיה הפנימית של הגוף. תכונה זו אופיינית רק לחומרים גזים. בניגוד למוצקים ונוזלים, חומרים גזים יכולים לשנות מאוד נפח ולעשות עבודה. לכן קיבולת החום של האוויר קובעת את אופי התהליך התרמודינמי עצמו.

עם זאת, בנפח קבוע האוויר לא עובד. לכן, השינוי באנרגיה הפנימית הוא פרופורציונלי לשינוי בטמפרטורה שלה. היחס בין קיבולת החום בתהליך בלחץ קבוע לבין קיבולת החום בתהליך בנפח קבוע הוא חלק מהנוסחה לתהליך אדיאבטי. זה מסומן באות היוונית גמא.

מההיסטוריה

המונחים "כושר חום" ו"כמות חום" אינם מתארים היטב את מהותם. זאת בשל העובדה שהם הגיעו ל מדע מודרנימהתיאוריה הקלורית, שהייתה פופולרית במאה השמונה עשרה. חסידי תיאוריה זו ראו בחום סוג של חומר חסר משקל הכלול בגופים. חומר זה לא ניתן להרוס ולא ליצור. הקירור והחימום של גופים הוסברו על ידי ירידה או עלייה בתכולת הקלוריות, בהתאמה. עם הזמן, תיאוריה זו נמצאה בלתי נסבלת. היא לא ידעה להסביר מדוע מתקבל אותו שינוי באנרגיה הפנימית של גוף כאשר מועברות אליו כמויות שונות של חום, ותלוי גם בעבודה שמבצע הגוף.

התכונות הפיזיקליות הבסיסיות של האוויר נחשבות: צפיפות האוויר, הצמיגות הדינמית והקינמטית שלו, קיבולת חום סגולית, מוליכות תרמית, דיפוזיות תרמית, מספר Prandtl ואנטרופיה. תכונות האוויר ניתנות בטבלאות בהתאם לטמפרטורה בלחץ אטמוספרי רגיל.

צפיפות האוויר בהתאם לטמפרטורה

טבלה מפורטת של ערכי צפיפות אוויר יבש מוצגת ב טמפרטורות שונותולחץ אטמוספרי תקין. מהי צפיפות האוויר? ניתן לקבוע את צפיפות האוויר בצורה אנליטית על ידי חלוקת המסה שלו בנפח שהוא תופס.בתנאים נתונים (לחץ, טמפרטורה ולחות). אתה יכול גם לחשב את הצפיפות שלו באמצעות הנוסחה של משוואת הגז האידיאלית של המדינה. כדי לעשות זאת, אתה צריך לדעת את הלחץ והטמפרטורה המוחלטים של האוויר, כמו גם קבוע הגז שלו ונפח טוחנת. משוואה זו מאפשרת לך לחשב את הצפיפות היבשה של האוויר.

על תרגול, כדי לגלות מהי צפיפות האוויר בטמפרטורות שונות, נוח להשתמש בשולחנות מוכנים. לדוגמה, הטבלה שלהלן מציגה את צפיפות האוויר האטמוספרי בהתאם לטמפרטורה שלו. צפיפות האוויר בטבלה מבוטאת בקילוגרמים לכל מטר מרובעוניתנת בטווח הטמפרטורות שבין מינוס 50 ל-1200 מעלות צלזיוס בלחץ אטמוספרי רגיל (101325 פא).

צפיפות אוויר בהתאם לטמפרטורה - טבלה

t, °С	ρ, ק"ג/מ"ר 3	t, °С	ρ, ק"ג/מ"ר 3	t, °С	ρ, ק"ג/מ"ר 3	t, °С	ρ, ק"ג/מ"ר 3
-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

ב-25 מעלות צלזיוס, צפיפות האוויר היא 1.185 ק"ג/מ"ק.בחימום צפיפות האוויר יורדת - האוויר מתרחב (נפחו הסגולי גדל). עם עליית הטמפרטורה, למשל עד 1200 מעלות צלזיוס, מאוד צפיפות נמוכהאוויר, שווה ל-0.239 ק"ג/מ"ק, שהוא פי 5 פחות מערכו בטמפרטורת החדר. באופן כללי, הפחתה בזמן החימום מאפשרת לתהליך כמו הסעה טבעית להתרחש ומשמשת למשל באווירונאוטיקה.

אם נשווה את צפיפות האוויר ביחס ל, אז האוויר קל יותר בשלושה סדרי גודל - בטמפרטורה של 4°C, צפיפות המים היא 1000 ק"ג/מ"ק וצפיפות האוויר היא 1.27 ק"ג/מ"ק. כמו כן, יש לציין את הערך של צפיפות האוויר בתנאים רגילים. תנאים רגילים לגזים הם אלה שבהם הטמפרטורה שלהם היא 0°C והלחץ שווה ללחץ אטמוספרי רגיל. לפיכך, לפי הטבלה, צפיפות האוויר בתנאים רגילים (בNL) היא 1.293 ק"ג/מ"ר.

צמיגות דינמית וקינמטית של אוויר בטמפרטורות שונות

בעת ביצוע חישובים תרמיים, יש צורך לדעת את הערך של צמיגות האוויר (מקדם צמיגות) בטמפרטורות שונות. ערך זה נדרש כדי לחשב את מספרי ריינולדס, גראשוף וריילי, שערכיהם קובעים את משטר הזרימה של גז זה. הטבלה מציגה את ערכי המקדמים הדינמיים μ וקינמטי ν צמיגות אוויר בטווח הטמפרטורות שבין -50 ל-1200 מעלות צלזיוס בלחץ אטמוספרי.

מקדם הצמיגות של האוויר עולה באופן משמעותי עם עליית הטמפרטורה.לדוגמה, הצמיגות הקינמטית של האוויר שווה ל-15.06 10 -6 m 2 /s בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס, ועם עלייה בטמפרטורה ל-1200 מעלות צלזיוס, צמיגות האוויר הופכת שווה ל-233.7 10 -6 מ' 2 /s, כלומר, זה גדל פי 15.5! הצמיגות הדינמית של האוויר בטמפרטורה של 20°C היא 18.1·10 -6 Pa·s.

כאשר האוויר מחומם, הערכים של הצמיגות הקינמטית והדינמית עולים. שתי הכמויות הללו קשורות זו לזו באמצעות צפיפות האוויר, שערכה יורד כאשר גז זה מחומם. עלייה בצמיגות הקינמטית והדינמית של האוויר (כמו גם גזים אחרים) בעת חימום קשורה לרטט אינטנסיבי יותר של מולקולות אוויר סביב מצב שיווי המשקל שלהן (על פי MKT).

צמיגות דינמית וקינמטית של אוויר בטמפרטורות שונות - טבלה

t, °С	μ·10 6 , Pa·s	ν·10 6, m 2 /s	t, °С	μ·10 6 , Pa·s	ν·10 6, m 2 /s	t, °С	μ·10 6 , Pa·s	ν·10 6, m 2 /s
-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

הערה: היזהר! צמיגות האוויר נתונה בחזקת 10 6 .

קיבולת חום ספציפית של אוויר בטמפרטורות שבין -50 ל-1200 מעלות צלזיוס

מוצגת טבלה של קיבולת החום הספציפית של אוויר בטמפרטורות שונות. קיבולת החום בטבלה ניתנת בלחץ קבוע (קיבולת חום איזוברית של אוויר) בטווח הטמפרטורות שבין מינוס 50 ל-1200 מעלות צלזיוס לאוויר במצב יבש. מהי יכולת החום הסגולית של האוויר? קיבולת החום הספציפית קובעת את כמות החום שיש לספק לק"ג אחד של אוויר בלחץ קבוע כדי להעלות את הטמפרטורה שלו במעלה אחת. לדוגמה, ב-20 מעלות צלזיוס, כדי לחמם 1 ק"ג מהגז הזה ב-1 מעלות צלזיוס בתהליך איזובארי, נדרש חום של 1005 J.

חום ספציפיהאוויר עולה עם עליית הטמפרטורה.עם זאת, התלות של קיבולת החום המסה של האוויר בטמפרטורה אינה ליניארית. בטווח שבין -50 ל-120 מעלות צלזיוס, ערכו כמעט אינו משתנה - בתנאים אלה, קיבולת החום הממוצעת של האוויר היא 1010 J/(ק"ג מעלות). לפי הטבלה, ניתן לראות שלטמפרטורה מתחילה להשפיע באופן משמעותי מערך של 130 מעלות צלזיוס. עם זאת, טמפרטורת האוויר משפיעה על קיבולת החום הספציפית שלו הרבה פחות מהצמיגות שלו. לפיכך, כאשר מחומם מ-0 ל-1200 מעלות צלזיוס, קיבולת החום של האוויר עולה רק פי 1.2 - מ-1005 ל-1210 J/(ק"ג מעלות).

יש לציין כי קיבולת החום של אוויר לח גבוהה מזו של אוויר יבש. אם נשווה אוויר, ברור שלמים יש ערך גבוה יותר ותכולת המים באוויר מביאה לעלייה בקיבולת החום הסגולית.

קיבולת חום ספציפית של אוויר בטמפרטורות שונות - טבלה

t, °С	C p , J/(ק"ג מעלות)	t, °С	C p , J/(ק"ג מעלות)	t, °С	C p , J/(ק"ג מעלות)	t, °С	C p , J/(ק"ג מעלות)
-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

מוליכות תרמית, דיפוזיות תרמית, מספר Prandtl של אוויר

הטבלה מציגה מאפיינים פיזיקליים של אוויר אטמוספרי כמו מוליכות תרמית, דיפוזיה תרמית ומספר ה-Prandtl שלו בהתאם לטמפרטורה. תכונות תרמופיזיקליות של אוויר ניתנות בטווח שבין -50 ל-1200 מעלות צלזיוס עבור אוויר יבש. על פי הטבלה, ניתן לראות כי התכונות המצוינות של האוויר תלויות באופן משמעותי בטמפרטורה ותלות הטמפרטורה של המאפיינים הנחשבים של גז זה שונה.