Изохорные процессы в промышленной практике занимают незна-

вается удельной теплоемкостью с (Дж/кг∙град). В технохимических

цы измерения количества вещества С (кДж/м3∙град). Это выражение называется объемной теплоемкостью.

Истинная теплоемкость представляетДсобой отношение бесконечно малого количества тепла, затраченного на нагревание единицы массы вещества, к бесконечно малому повышению его температуры.

В тепловых расчетах следует различать теплоемкость вещества при данной температуре, которая называется истинной теплоемкостью, и теплоемкость в пределах заданных температур, которая носит

Средней теплоемкостью называется количество тепла, которое необходимо для повышения температуры единицы массы вещества на 1 град в температурном интервале Т1 –Т2. Следовательно, средняя теплоемкость выражается частным от деления количества тепла Q, затраченного на нагревание тела от Т1 до Т2, на разность этих температур. В таблицах эти значения обычно даются с указанием интервала температур.

Для газов, кроме того, особенно важно различать теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме, так как их значения

56

очень сильно отличаются друг от друга. Разность между мольными теплоемкостями Ср и Сv равна газовой постоянной: Ср - Сv = R.

При всех подсчетах теплового баланса, как правило, пользуются средней теплоемкостью от 0 до T °С. При этом получают изменение количества тепла при T °С по сравнению с количеством его при 0 °С.

Теплоемкость газов зависит от температуры и давления. Теплоемкость жидкостей и твердых тел с давлением не изменяется или изменяется так мало, что в практ ческих расчетах этим вполне можно пренебречь. В завис мости от температуры теплоемкость их изменяется, но в значительно меньшей степени, чем теплоемкость газов; почти не изменяется

лоемкость» следует C = M·c, для газов C = 22,4 Cоб, жидкостей р∙с=Соб,

где С, с, С – ст нная мольная, истинная удельная, объемная тепло-

емкости вещества; – молекулярная масса; – плотность жидкости.

об МАр

Д И

Рис. 3. Схема температурной зависимости удельной теплоемкости воды и серы в их различных агрегатных соединениях

57

Зависимость теплоемкости от температуры и давления. Теп-

лоемкость почти всех тел зависит от температуры. Теплоемкость твердых и жидких тел практически не зависит от давления. Теплоемкость же газов в зависимости от давления меняется значительно, что видно из диаграмм (рис. 4 и 5).

СТеплоемкость смесей. Теплоемкость смесей, если между их составными частями не происходит химического взаимодействия, подчиняется прав лу адд тивности, т. е. ее можно подсчитывать, пользуясь прав лами смешен я (закон Дальтона). Пользуясь этим правилом, ностиподсч тывают вел ч ну всех видов теплоемкостей газовых смесей, техническ х продуктов, суспензий, эмульсий и т. п.

Теплоемкость ж дкостей. Теплоемкость жидкостей и, в част- , ж дк х растворов практически не зависит от давления. Поэтому табл чными данными теплоемкости жидких тел в справочниках

можно пользоватьсябдля лю ых давлений.

А Д

Рис. 4. Зависимость истинной удельнойИтеплоемкости воздуха от температуры и давления

58

Си б

РисА. 5. Зависимость истинной удельной теплоемкостиДводяного пара от температуры и давления (Р, МН/м2)

С повышением температуры теплоемкость жидкостей обычно незначительно возрастает. Теплоемкость растворов с повышением их концентрации, как правило, падает и не подчиняется строго правилу аддитивности. Однако без особо грубой ошибкиИтеплоемкость растворов в пределах концентраций до 40 – 50% можно определить по правилу смешения, как в случае газовых смесей.

Для водных растворов кислот и щелочей подсчет теплоемкости по правилу смешения приемлем только при незначительных концентрациях, так как кислоты и основания при растворении их в воде претерпевают глубокие физико-химические изменения. На рис. 6 приведена зависимость теплоемкости некоторых водных растворов кислот, щелочей и солей от концентрации.

59

Си

бР с. 6. Зав симость удельной теплоемкости растворов некоторыхАкислот, солей и щелочей от концентрации

при 20 °С: 1 – Na2CO3; 2 – NaOH; 3 – NaCl; 4 – Na2SO4; 5 – (NH4)2CO3; 6 – NH4Cl; 7 – HNO3; 8 – H2SO4; 9 – CaCl2; 10 – HCl; 11 – NaNO3; 12 – NH4NO3; 13 – NH4OH

Теплоемкость твердых тел. Значение теплоемкости твердых тел обычно берется из таблиц,Дкоторые составлены на основании опытных данных. Для приближенных и ориентировочных подсчетов можно пользоваться эмпирической формулой, которая дает очень простую зависимость молекулярной теплоемкости твердого тела С от

числа атомов п в молекуле: С = 26,8∙n, ж/г∙атом∙град. И

При вычислении теплоемкости твердых тел наиболее употребительной является эмпирическая формула, на основании которой теплоемкость твердых соединений подчиняется правилу аддитивности, т. е. равна алгебраической сумме теплоемкостей элементов, входящих в данное соединение.

Обобщим все сказанное выше о теплоемкости.

1.Значения теплоемкостей необходимо брать в килоджоулях на 1 кг вещества или в джоулях на 1 г (кДж/кг, кДж/кмоль, кДж/м3 или Дж/г, Дж/моль; Дж/дм3).

2.Для всех веществ необходимо различать истинную и среднюю теплоемкости.

60