ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
85
(
)
t q t
q
C
t
d d
=∆
=
− →∆
12 0
lim
.
(5.17)
Удельные теплоемкости в зависимости от единицы измерения количества
вещества различаются следующим образом: массовая теплоемкость
С
,
Дж/(кг
⋅
К); объемная теплоемкость
С
о
=
С
/
V'
, Дж/(м
3
⋅
К) при НФУ; мольная
теплоемкость
С
м
=
µ
C
, Дж/(кмоль
⋅
К). В зависимости от термодинамического
процесса чаще всего используют два вида теплоемкостей – изобарная
С
Р
( при
постоянном давлении) и изохорная
С
V
(при постоянном объеме). Они связаны
между собой известным уравнением Майера
С
Р
–
С
V
=
R
.
Для различных газов теплоемкости не равны между собой. При пользовании
таблицами в справочниках следует обращать внимание на вид теплоемкости
(средняя или истинная, изобарная или изохорная, массовая, объемная или
мольная). В противном случае возможны ошибки в расчетах.
Менее распространено выражение зависимости
С
=
F
(
Т
) в виде графиков
или аппроксимационных зависимостей. В справочных таблицах часто даются
значения средней теплоемкости в
интервале от 0
0
С до температуры
t
2
. В
большинстве случаев в действительности нагрев ведется от большей начальной
температуры
t
1
> 0. В этом случае количество теплоты, затрачиваемой на
нагрев, равно
11o 22o
2
1
tC tC q
t
t
t
t
−
=
и средняя теплоемкость в интервале
t
1
–
t
2
(
)
1
2 1
2
1
2
2
1
t t tC tC C
t
t
t
t
−
−
=
o
o
.
(5.18)
Аналогичный расчет ведется и при охлаждении газов.
5.2. Первый закон термодинамики для закрытой
и открытой систем
При рассмотрении вопросов, связанных с преобразованием энергии,
необходимо, в первую очередь, уточнить вопрос об единицах измерения
энергии –
Е
, Дж = Н
⋅
м, работы –
L
, Дж, теплоты –
Q
, Дж и
мощности –
N
, Вт = Дж/с, которые используются в технике согласно
системе СИ. Часто еще встречаются внесистемные единицы измерения:
E
, кВт
⋅
ч ( 1 кВт
⋅
ч = = 860 ккал = 3600 кДж),
L
, кгс
⋅
м
( 1 кгс
⋅
м = 427
-1
ккал = 102
-1
кДж) и
Q
, ккал ( 1 ккал = 427 кгс
⋅
м = 4,19 кДж).
Надо помнить, что 1 кВт – это единица мощности, а 1 кВт
⋅
ч – единица энергии.
Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения
энергии, согласно которому энергия изолированной системы остается
неизменной, но в ее пределах может происходить постоянное превращение
одного вида энергии в другой. Закономерности первого закона термодинамики
выражаются в двух формах для закрытой и открытой систем.
В открытой системе рабочее тело постоянно обновляется, приходит и
уходит из нее. Термодинамические параметры рабочего тела на входе и выходе
из системы различны.
