2.17. Теплоемкость

Рис. 2.7. Зависимость отношения С_р/С_v от температуры (1 — CH₄; 2 — С₂Н₆; 3 — С₃Н₃; 4 — С₄Н₁₀; 5 — С₅Н₁₃).

Теплоемкость C — количество теплоты, необходимое для изменения температуры вещества на один градус. Единица теплоемкости в СИ — джоуль на кельвин (Дж/К). В расчетах различают среднюю и истинную теплоемкость. Средняя теплоемкость — величина, определенная в конечном интервале температур, а истинная теплоемкость — величина, определенная в данной точке (при данных р и Т или V и T).

Рис. 2.8. Зависимость удельной теплоемкости С_р углеводородных газов при постоянном давлении от температуры и относительной плотности.

Удельная теплоемкость с — количество теплоты, отнесенное к единице вещества для изменения температуры на один градус. Различают удельную теплоемкость, определенную при постоянном давлении ср и при постоянном объеме c_v (с_p > c_v, так как в первом случае теплота расходуется не только на увеличение температуры газа, но и на его расширение). В зависимости от понятия «единица вещества», различают теплоемкость массовую см [кДж/(кг•°С)], объемную сv [кДж/(м³•°С)] и мольную сm [кДж/(кмоль•°С)].

Соотношения между ними выражаются зависимостями:
C_м = C_м/М (2.57)
С_v = C_m/V = с_м/22,4 (2.58)
C_м = с_мМ = c_vV (2.59)

В расчетах часто используется показатель адиабаты — отношение c_p/c_v (рис. 2.7). Массовая и объемная теплоемкости газов с повышением температуры возрастают, а с увеличением молекулярной массы уменьшаются, так же уменьшается и показатель адиабаты.

Рис. 2.9. Зависимость мольной теплоемкости от приведенных температуры и давления.

Изменение темплоемкости углеводородных газов в зависимости от изменения относительной плотности от 0,55 до 2,0 (при атмосферном давлении) и температуры показано на рис. 2.8.

Для реальных газов и паров:

с_р = с_р0 + class="fancybox"с_р (2.60)

где с_р0 — теплоемкость газа или пара, приведенного к идеальному состоянию (давление в пределе равно нулю); ?с_р — корректирующий член, учитывающий изменение теплоемкости реальных газов от приведенных давления и температуры. Его значение можно определить по формуле:

Δс_р = 81•1,986 Т³_кр/(32Мр_крТ³) (2.61)

где 1,986 — универсальная газовая постоянная.
Удельная теплоемкость сжиженных газов вблизи линии насыщения приведена в табл. 2.18, а удельная теплоемкость жидких углеводородов — в табл. 2.19.

Таблица 2.18. Удельная массовая теплоемкость сжиженных углеводородных газов вблизи линии насыщения, кДж/(кг•°С).

Таблица 2.19. Удельная теплоемкость некоторых углеводородов.