4.2.1. Плотность воздуха

Содержание
  1. Плотность воздуха при различных давлениях таблица. Зависимость параметров жидкости, газа и пористой среды от давления
  2. План:
  3. Введение
  4. 1. Взаимосвязи в пределах модели идеального газа
  5. 1.1. Температура, давление и плотность
  6. 1.2. Влияние влажности воздуха
  7. 1.3. Влияние высоты над уровнем моря в тропосфере
  8. Что такое плотность воздуха и чему она равна при нормальных условиях?
  9. Плотность воздуха равна…
  10. Определение плотности воздуха
  11. Формула плотности воздуха
  12. Что такое относительная плотность по воздуху?
  13. Как плотность воздуха зависит от температуры?
  14. Как измеряется плотность паров по воздуху?
  15. Плотность газов при нормальных условиях (Таблица)
  16. Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость
  17. Плотность воздуха в зависимости от температуры
  18. Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах
  19. Удельная теплоемкость воздуха при температуре от -50 до 1200°С
  20. Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха
  21. Энтропия сухого воздуха

Плотность воздуха при различных давлениях таблица. Зависимость параметров жидкости, газа и пористой среды от давления

4.2.1. Плотность воздуха

Выведенные дифференциальные уравнения (1.2, 1.4) содержат параметры, которые характеризуют жидкость или газ: плотность r, вязкость m, а также параметры пористой среды – коэффициенты пористости m и проницаемости k. Для дальнейших расчетов надо знать зависимость этих коэффициентов от давления.

Плотность капельной жидкости. При установившейся фильтрации капельной жидкости можно считать ее плотность, не зависящей от давления, то есть рассматривать жидкость как несжимаемую: r = const.

В неустановившихся процессах необходимо учитывать сжимаемости жидкости, которая характеризуется коэффициентом объемного сжатия жидкости b ж. Этот коэффициент обычно считают постоянным:

Проинтегрировав последнее равенство от начального значений давления р 0 и плотности r 0 до текущих значений, получим:

При этом получаем линейную зависимость плотности от давления.

Плотность газов. Сжимаемые жидкости (газы) при малых изменениях давления и температуры также можно характеризовать коэффициентами объёмного сжатия и температурного расширения.

Но при больших изменениях давлений и температур эти коэффициенты меняются в больших пределах, поэтому зависимость плотности идеального газа с давлением и температурой находятся на основе уравнения состояния Клайперона – Менделеева:

где R’ = R/M m – газовая постоянная, зависящая от состава газа.

Газовая постоянная для воздуха и метана соответственно равны, R΄ воздуха = 287 Дж/кг K˚; R΄ метан = 520 Дж/кг K˚.

Последнее уравнение иногда записывают в виде:

(1.50)

Из последнего уравнения видно, что плотность газа зависит от давления и температуры, поэтому если известна плотность газа, то необходимо указывать давление, температуру и состав газа, что неудобно. Поэтому вводятся понятия нормальных и стандартных физических условий.

Нормальные условия соответствуют температуре t = 0°С и давлению p ат = 0,1013°МПа. Плотность воздуха при нормальных условиях равна ρ в.н.ус = 1,29 кг/м 3 .

Стандартные условия соответствуют температуре t = 20°С и давлению p ат = 0,1013°МПа. Плотность воздуха при стандартных условиях равна ρ в.ст.ус = 1,22 кг/м 3 .

Поэтому по известной плотности при данных условиях можно рассчитать плотность газа при других значениях давления и температуры:

Исключая пластовую температуру, получим уравнение состояния идеального газа, которым будем пользоваться в дальнейшем:

где z – коэффициент, характеризующий степень отклонения состояния реального газа от закона идеальных газов (коэффициент сверхсжимаемости) и зависящий для данного газа от давления и температуры z = z(p, Т). Значения коэффициента сверхсжимаемости z определяются по графикам Д. Брауна.

Вязкость нефти. Эксперименты показывают, что коэффициенты вязкости нефти (при давлениях выше давления насыщения) и газа увеличиваются с повышением давления. При значительных изменениях давления (до 100 МПа) зависимость вязкости пластовых нефтей и природных газов от давления можно принять экспоненциальной:

(1.56)

При малых изменениях давления эта зависимость имеет линейный характер.

Здесь m 0 – вязкость при фиксированном давлении p 0; β m – коэффициент, определяемый экспериментально и зависящий от состава нефти или газа.

Пористость пласта. Чтобы выяснить, как зависит от давления коэффициент пористости, рассмотрим вопрос о напряжениях, действующих в пористой среде, заполненной жидкостью. При уменьшении давления в жидкости увеличивается силы на скелет пористой среды, поэтому пористость уменьшается.

Вследствие малой деформации твердой фазы считают обычно, что изменение пористости зависит от изменения давления линейно. Закон сжимаемости породы записывают следующим образом, вводя коэффициент объемной упругости пласта b с:

где m 0 – коэффициент пористости при давлении p 0.

Лабораторные эксперименты для разных зернистых пород и промысловые исследования показывают, что коэффициент объемной упругости пласта составляет (0,3 – 2) 10 -10 Па -1 .

При значительных изменениях давления изменение пористости описывается уравнением:

а при больших – экспоненциальной:

(1.61)

В трещиноватых пластах проницаемость изменяется в зависимости от давления более интенсивно, чем в пористых, поэтому в трещиноватых пластах учет зависимости k(p) более необходим, чем в гранулярных.

Уравнения состояния жидкости или газа, насыщающих пласт, и пористой среды замыкают систему дифференциальных уравнений.

Реферат на тему:

План:

    Введение
  • 1 Взаимосвязи в пределах модели идеального газа
    • 1.1 Температура, давление и плотность
    • 1.2 Влияние влажности воздуха
    • 1.3 Влияние высоты над уровнем моря в тропосфере
  • Примечания

Введение

Плотность воздуха – масса газа атмосферы Земли на единицу объема или удельная масса воздуха при естественных условиях. Величина плотности воздуха является функцией от высоты производимых измерений, от его температуры и влажности. Обычно стандартной величиной считается значение 1,225 кг ⁄ м 3, которая соответствует плотности сухого воздуха при 15°С на уровне моря.

1. Взаимосвязи в пределах модели идеального газа

Влияние температуры на свойства воздуха на ур. моряТемператураСкоростьзвукаПлотностьвоздуха (из ур. Клапейрона)Акустическоесопротивление, Сc, м·сек −1ρ, кг·м −3Z, Н·сек·м −3
+35351,961,1455403,2
+30349,081,1644406,5
+25346,181,1839409,4
+20343,261,2041413,3
+15340,311,2250416,9
+10337,331,2466420,5
+5334,331,2690424,3
±0331,301,2920428,0
-5328,241,3163432,1
-10325,161,3413436,1
-15322,041,3673440,3
-20318,891,3943444,6
-25315,721,4224449,1

1.1. Температура, давление и плотность

Плотность сухого воздуха может быть вычислена с использованием уравнения Клапейрона для идеального газа при заданных температуре (англ.) русск. и давлении:

Здесь ρ – плотность воздуха, p – абсолютное давление, R – удельная газовая постоянная для сухого воздуха (287,058 Дж ⁄ (кг·К)) , T – абсолютная температура в Кельвинах. Таким образом подстановкой получаем:

  • при стандартной атмосфере Международного союза теоретической и прикладной химии (температуре 0°С, давлении 100 КПа, нулевой влажности) плотность воздуха 1,2754 кг ⁄ м³;
  • при 20 °C, 101,325 КПа и сухом воздухе плотность атмосферы составляет 1,2041 кг ⁄ м³.

В приведенной таблице даны различные параметры воздуха, вычисленные на основании соответствующих элементарных формул, в зависимости от температуры (давление взято за 101,325 КПа)

1.2. Влияние влажности воздуха

Под влажностью понимается наличие в воздухе газообразного водяного пара, парциальное давление которого не превосходит давления насыщенного пара для данных атмосферных условий.

Добавление водяного пара в воздух приводит к уменьшению его плотности, что объясняется более низкой молярной массой воды (18 гр ⁄ мол) по сравнению с молярной массой сухого воздуха (29 гр ⁄ мол). Влажный воздух может рассматриваться как смесь идеальных газов, комбинация плотностей каждого из которых позволяет получить требуемое значение для их смеси.

Подобная интерпретация позволяет определение значения плотности с уровнем ошибки менее 0,2% в диапазоне температур от −10 °C до 50 °C и может быть выражена следующим образом:

где – плотность влажного воздуха ( кг ⁄ м³); pd – парциальное давление сухого воздуха (Па); Rd – универсальная газовая постоянная для сухого воздуха (287,058 Дж ⁄ (кг·К)); T – температура (K); pv – давление водяного пара (Па) и Rv – универсальная постоянная для пара (461,495 Дж ⁄ (кг·К)). Давление водяного пара может быть определено исходя из относительной влажности:

где pv – давление водяного пара; φ – относительная влажность и p sat – парциальное давление насыщенного пара, последнее может быть представлено в виде следующего упрощенного выражения:

которое дает результат в миллибарах. Давление сухого воздуха pd определяется простой разницей:

где p обозначает абсолютное давление рассматриваемой системы.

1.3. Влияние высоты над уровнем моря в тропосфере

Зависимость давления, температуры и плотности воздуха от высоты по сравнению со стандартной атмосферой (p 0 =101325 Па, T 0=288,15 K, ρ 0=1,225 кг/м³).

Для вычисления плотности воздуха на определенной высоте в тропосфере могут использоваться следующие параметры (в параметрах атмосферы указано зна­чение для стандартной атмосферы):

  • стандартное атмосферное давление на уровне моря – p 0 = 101325 Па;
  • стандартная температура на уровне моря – T 0 = 288,15 K;
  • ускорение свободного падения над поверхностью Земли – g = 9,80665 м ⁄ сек 2 (при данных вычислениях считается независимой от высоты величиной);
  • скорость падения температуры (англ.) русск. с высотой, в пределах тропосферы – L = 0,0065 K ⁄ м;
  • универсальная газовая постоянная – R = 8,31447 Дж ⁄ (Мол·K);
  • молярная масса сухого воздуха – M = 0,0289644 кг ⁄ Мол.

Для тропосферы (т.е. области линейного убывания температуры – это единственное свойство тропосферы, используемое здесь) температура на высоте h над уровнем моря может быть задана формулой:

Давление на высоте h:

Тогда плотность может быть вычислена подстановкой соответствующих данной высоте h температуры T и давления P в формулу:

Эти три формулы (зависимость температуры, давления и плотности от высоты) и использованы для построения графиков, приведенных справа. Графики нормализованы – показывают обший вид поведения параметров. “Нулевые” значения для верных вычислений нужно каждый раз подставлять в соответствии с показаниями соответствующих приборов (градусника и барометра) на данный момент на уровне моря.

Источник: https://optima-inv.ru/vodoprovodnye/density-of-air-at-various-pressures-table-dependence-of-fluid-gas-and-porous-media-on-pressure/

Что такое плотность воздуха и чему она равна при нормальных условиях?

4.2.1. Плотность воздуха

Плотность воздуха — это физическая величина, характеризующая удельную массу воздуха при естественных условиях или массу газа атмосферы Земли на единицу объема. Величина плотности воздуха представляет собой функцию от высоты производимых измерений, от его влажности и температуры.

Плотность воздуха равна…

За стандарт плотности воздуха принята величина, равная 1,29 кг/м3, которая вычисляется как отношение его молярной массы (29 г/моль) к молярному объему, одинаковому для всех газов (22,413996 дм3), соответствующая плотности сухого воздуха при 0°С (273,15°К) и давлении 760 мм ртутного столба (101325 Па) на уровне моря (то есть при нормальных условиях).

Определение плотности воздуха

Не так давно сведения о плотности воздуха получали косвенно за счет наблюдений за полярными сияниями, распространением радиоволн, метеорами. С момента появления искусственных спутников Земли плотность воздуха начали вычислять благодаря данным, полученным от их торможения.

Еще один метод заключается в наблюдениях за расплыванием искусственных облаков из паров натрия, создаваемых метеорологическими ракетами. В Европе плотность воздуха у поверхности Земли составляет 1,258 кг/м3, на высоте пяти км — 0,735, на высоте двадцати км — 0,087, на высоте сорока км — 0,004 кг/м3.

Различают два вида плотности воздуха: массовая и весовая (удельный вес).

Как выбрать освежители воздуха для комнаты, какие они бывают?

Если вам стало тяжело дышать, какие могут быть причины этого явления? Об этом можно прочитать здесь. Бережем свое здоровье!

Формула плотности воздуха

Весовая плотность определяет вес 1 м3 воздуха и вычисляется по формуле γ = G/V, где γ – весовая плотность, кгс/м3; G — вес воздуха, измеряемый в кгс; V – объем воздуха, измеряемый в м3.

Установлено, что 1 м3 воздуха при стандартных условиях (барометрическое давление 760 мм ртутного столба, t=15°С) весит 1,225 кгс, исходя из этого, весовая плотность (удельный вес) 1 м3 воздуха равна γ =1,225 кгс/м3.

Что такое относительная плотность по воздуху?

Следует принять во внимание, что вес воздуха – это величина изменчивая и меняется в зависимости от различных условий, таких как географическая широта и сила инерции, которая возникает при вращении Земли вокруг своей оси. На полюсах вес воздуха на 5% больше, чем в зоне экватора.

Массовая плотность воздуха – это масса 1 м3 воздуха, обозначаемая греческой буквой ρ. Как известно, масса тела – величина постоянная. За единицу массы принято считать массу гири из иридистой платины, которая находится в Международной палате мер и весов в Париже.

Массовая плотность воздуха ρ вычисляется по следующей формуле: ρ = m / v. Здесь m – масса воздуха, измеряемая в кг×с2/м; ρ – его массовая плотность, измеряемая в кгс×с2/м4.

Массовая и весовая плотности воздуха находятся в зависимости: ρ = γ / g, где g – коэффициент ускорения свободного падения, равный 9,8 м/с². Откуда следует, что массовая плотность воздуха при стандартных условиях равна 0,1250 кг×с2/м4.

Как плотность воздуха зависит от температуры?

При изменении барометрического давления и температуры плотность воздуха изменяется. Исходя из закона Бойля-Мариотта, чем больше давление, тем больше будет плотность воздуха. Однако с уменьшением давления с высотой, уменьшается и плотности воздуха, что привносит свои коррективы, в результате чего закон изменения давления по вертикали становится сложнее.

Уравнение, которое выражает данный закон изменения давления с высотой в атмосфере, находящейся в покое, называется основным уравнением статики.

Оно гласит, что с увеличением высоты давление изменяется в меньшую сторону и при подъеме на одну и ту же высоту уменьшение давления тем больше, чем больше сила тяжести и плотность воздуха.

Важная роль в этом уравнении принадлежит изменениям плотности воздуха. В итоге можно сказать, что чем выше подниматься, тем меньше будет падать давление при подъеме на одинаковую высоту.

Плотность воздуха от температуры зависит следующим образом: в теплом воздухе давление уменьшается менее интенсивно, чем в холодном, следовательно, на одинаково равной высоте в теплой воздушной массе давление более высокое, чем в холодной.

При изменяющихся значениях температуры и давления массовая плотность воздуха вычисляется по формуле: ρ = 0,0473хВ / Т. Здесь В – это барометрическое давление, измеряемое в мм ртутного столба, Т — температура воздуха, измеряемая в Кельвинах.

Как выбирают газовые обогреватели для дачи, по каким характеристикам, параметрам?

Что такое промышленный осушитель сжатого воздуха? Читайте про это здесь, наиболее интересная и актуальная информация.

Какие сейчас цены на озонотерапию? Вы узнаете об этом в данной статье:
http://about-air.ru/sostav-vozduha/ozon/ozonoterapiya-otzyvy.html. Отзывы, показания и противопоказания при озонотерапии.

Как измеряется плотность паров по воздуху?

Также плотность определяется и влажностью воздуха. Наличие водяных поров приводит к уменьшению плотности воздуха, что объясняется низкой молярной массой воды (18 г/моль) на фоне молярной массы сухого воздуха (29 г/моль). Влажный воздух можно рассмотреть как смесь идеальных газов, в каждом из которых комбинация плотностей позволяет получить требуемое значение плотности для их смеси.

Такая, своего рода, интерпретация позволяет определять значения плотности с уровнем погрешности менее 0,2% в диапазоне температур от −10 °C до 50 °C. Плотность воздуха позволяет получить величину его влагосодержания, которая вычисляется путем деления плотности водяного пара (в граммах), который содержится в воздухе, на показатель плотности сухого воздуха в килограммах.

Основное уравнение статики не позволяет решать постоянно возникающие практические задачи в реальных условиях изменяющейся атмосферы. Поэтому его решают при различных упрощенных предположениях, которые соответствуют фактическим реальным условиям, за счет выдвижения ряда частных предположений.

Основное уравнение статики дает возможность получить значение вертикального градиента давления, который выражает изменение давления при подъеме или спуске на единицу высоты, т. е. изменение давления на единицу расстояния по вертикали.

Вместо вертикального градиента нередко используют обратную ему величину — барическую ступень в метрах на миллибар (иногда еще встречается устаревший вариант термина «градиент давления» — барометрический градиент).

Низкая плотность воздуха определяет незначительное сопротивление передвижению. Многими наземными животными, в ходе эволюции, использовались экологические выгоды этого свойства воздушной среды, за счет чего они приобрели способность к полету. 75% всех видов наземных животных способны к активному полету. По большей части это насекомые и птицы, но встречаются млекопитающие и рептилии.

на тему «Определение плотности воздуха»

Источник: https://about-air.ru/svojstva-vozduha/plotnost-vozduha/plotnost-vozduha-pri-normalnyh-usloviyah.html

Плотность газов при нормальных условиях (Таблица)

4.2.1. Плотность воздуха

Таблица содержит значения плотности газов при нормальных условиях (при 0°С и 760 мм. рт. ст.). Будет полезна для школьников и студентов при изучении химии и физики, а также для подготовки к экзаменам и ЕГЭ.

Смотрите также таблицу плотность металлов

ГазыФормулаПлотность при нормальных условиях ρ, кг/м3
АзотN21,2505
АммиакNH30,7714
АргонAr1,7839
АцетиленC2H21,1709
АцетонC3H6O2,595
Бор фтористыйBF32,99
Бромистый водородHBr3,664
Н-бутанC4H102,703
Изо-бутанC4H102,668
Н-бутиловый спиртC4H10O3,244
ВодаH2O0,768
ВодородH20,08987
Воздух (сухой)1,2928
Н-гексанC6H143,845
ГелийHe0,1785
Н-гептанC7H164,459
Германия тетрагидридGeH43,42
Двуокись углеродаCO21,9768
Н-деканC10H226,35
Диметиламин(CH3)2NH1,966*
ДифтордихлорметанCF2Cl25,51
ДифенилC12H106,89
Дифениловый эфирC12H10O7,54
ДихлорметанCH2Cl2 3,79
Диэтиловый эфирC4H10O 3,30
Закись азотаN2O 1,978
Йодистый водородHI5,789
КислородO2 1,42895
Кремний фтористыйSiF44,9605
Кремний гексагидридSi2H52,85
Кремний тетрагидридSiH41,44
КриптонKr 3,74
КсенонXe 5,89
МетанCH4 0,7168
МетиламинCH5N 1,388
Метиловый спиртCH4O 1,426
Мышьяк фтористыйAsF57,71
НеонNe 0,8999
НитрозилфторидNOF2,176*
НитрозилхлоридNOCl 2,9919
ОзонO32,22
Окись азотаNO 1,3402
Окись углеродаCO 1,25
Н-октанC8H18 5,03
Н-пентанC5H12   (CH3(CH2)3СН3)3,457
Изо-пентанC5H12   (СН3)2СНСН2СН33,22
ПропанC3H8 2,0037
ПропиленC3H6 1,915
РадонRn9,73
Силан диметилSiH2(CH3)22,73
Силан метилSiH3CH32,08
Силан хлористыйSiH3Cl3,03
Cилан трифтористыйSiHF33,89
Стибин (15°С, 754 мм.рт.ст.)SbH35,30
Селеновая кислотаH2Se3,6643
Сернистый газSO2 2,9263
Сернистый ангидридSO3 3,575
СероводородH2S 1,5392
Сероокись углеродаCOS2,72
Сульфурил фтористыйSO2F23,72*
Триметиламин(CH3)3N2,58*
Триметилбор(CH3)3B2,52
Фосфористый водородPH3 1,53
Фосфор фтористыйPF33,907*
Фосфор оксифторидPOF34,8
Фосфор пентафторидPF55,81
Фреон-11CF3CI 6,13
Фреон-12 (дифтордихлорметан)CF2CI2 5,51
Фреон-13CFCI3 5,11
ФторF2 1,695
Фтористый кремнийSiF4 4,6905
Фтористый метилCH3F 1,545
Фторокись азотаNO2F2,9
ХлорCl2 3,22
Хлор двуокисьClO23,09*
Хлор окисьCl2O3,89*
Хлористый водородHCl 1,6391
Хлористый метил (метилхлорид)CH3Cl 2,307
Хлористый этилC2H5Cl 2,88 
ХлороформCHCl3 5,283
Хлорокись азотаNO2Cl 2,57
Циан, дицианC2N22,765 (2,335*)
Цианистая кислотаHCN 1,205
ЭтанC2H6 1,356
ЭтиламинC2H7N 2,0141
ЭтиленC2H41,2605
Этиловый спиртC2H6O 2,043

_______________

Источник информации:

И.К.Кикоин. Таблицы физических величин./ – СПб.: 1976.

Источник: https://infotables.ru/fizika/34-plotnost-veshchestv/98-tablitsa-plotnost-veshchestv-gazy-zhidkosti

Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

4.2.1. Плотность воздуха

Рассмотрены основные физические свойства воздуха: плотность воздуха, его динамическая и кинематическая вязкость, удельная теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля и энтропия. Свойства воздуха даны в таблицах в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Плотность воздуха в зависимости от температуры

Представлена подробная таблица значений плотности воздуха в сухом состоянии при различных температурах и нормальном атмосферном давлении.

Чему равна плотность воздуха? Аналитически определить плотность воздуха можно, если разделить его массу на объем, который он занимает при заданных условиях (давление, температура и влажность). Также можно вычислить его плотность по формуле уравнения состояния идеального газа.

Для этого необходимо знать абсолютное давление и температуру воздуха, а также его газовую постоянную и молярный объем. Это уравнение позволяет вычислить плотность воздуха в сухом состоянии.

На практике, чтобы узнать какова плотность воздуха при различных температурах, удобно воспользоваться готовыми таблицами.

Например, приведенной таблицей значений плотности атмосферного воздуха в зависимости от его температуры.

Плотность воздуха в таблице выражена в килограммах на кубический метр и дана в интервале температуры от минус 50 до 1200 градусов Цельсия при нормальном атмосферном давлении (101325 Па).

Плотность воздуха в зависимости от температуры — таблицаt, °Сρ, кг/м3t, °Сρ, кг/м3t, °Сρ, кг/м3t, °Сρ, кг/м3
-501,584201,2051500,8356000,404
-451,549301,1651600,8156500,383
-401,515401,1281700,7977000,362
-351,484501,0931800,7797500,346
-301,453601,061900,7638000,329
-251,424701,0292000,7468500,315
-201,3958012500,6749000,301
-151,369900,9723000,6159500,289
-101,3421000,9463500,56610000,277
-51,3181100,9224000,52410500,267
01,2931200,8984500,4911000,257
101,2471300,8765000,45611500,248
151,2261400,8545500,4312000,239

При 25°С воздух имеет плотность 1,185 кг/м3. При нагревании плотность воздуха снижается — воздух расширяется (его удельный объем увеличивается).

С ростом температуры, например до 1200°С, достигается очень низкая плотность воздуха, равная 0,239 кг/м3, что в 5 раз меньше ее значения при комнатной температуре.

В общем случае, снижение плотности газов при нагреве позволяет проходить такому процессу, как естественная конвекция и применяется, например, в воздухоплавании.

Если сравнить плотность воздуха относительно плотности воды, то воздух легче на три порядка — при температуре 4°С плотность воды равна 1000 кг/м3, а плотность воздуха составляет 1,27 кг/м3.

Необходимо также отметить значение плотности воздуха при нормальных условиях. Нормальными условиями для газов являются такие, при которых их температура равна 0°С, а давление равно нормальному атмосферному.

Таким образом, согласно таблице, плотность воздуха при нормальных условиях (при НУ) равна 1,293 кг/м3.

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах

При выполнении тепловых расчетов необходимо знать значение вязкости воздуха (коэффициента вязкости) при различной температуре.

Эта величина требуется для вычисления числа Рейнольдса, Грасгофа, Релея, значения которых определяют режим течения этого газа.

В таблице даны значения коэффициентов динамической μ и кинематической ν вязкости воздуха в диапазоне температуры от -50 до 1200°С при атмосферном давлении.

Коэффициент вязкости воздуха с ростом его температуры значительно увеличивается. Например, кинематическая вязкость воздуха равна 15,06·10-6 м2/с при температуре 20°С, а с ростом температуры до 1200°С вязкость воздуха становиться равной 233,7·10-6 м2/с, то есть увеличивается в 15,5 раз! Динамическая вязкость воздуха при температуре 20°С равна 18,1·10-6 Па·с.

При нагревании воздуха увеличиваются значения как кинематической, так и динамической вязкости.

Эти две величины связаны между собой через величину плотности воздуха, значение которой уменьшается при нагревании этого газа.

Увеличение кинематической и динамической вязкости воздуха (как и других газов) при нагреве связано с более интенсивным колебанием молекул воздуха вокруг их равновесного состояния (согласно МКТ).

Динамическая и кинематическая вязкость воздуха при различных температурах — таблицаt, °Сμ·106, Па·сν·106, м2/сt, °Сμ·106, Па·сν·106, м2/сt, °Сμ·106, Па·сν·106, м2/с
-5014,69,237020,620,0235031,455,46
-4514,99,648021,121,094003363,09
-4015,210,049021,522,145034,669,28
-3515,510,4210021,923,1350036,279,38
-3015,710,811022,424,355037,788,14
-251611,2112022,825,4560039,196,89
-2016,211,6113023,326,6365040,5106,15
-1516,512,0214023,727,870041,8115,4
-1016,712,4315024,128,9575043,1125,1
-51712,8616024,530,0980044,3134,8
017,213,2817024,931,2985045,5145
1017,614,1618025,332,4990046,7155,1
1517,914,6119025,733,6795047,9166,1
2018,115,062002634,85100049177,1
3018,61622526,737,73105050,1188,2
4019,116,9625027,440,61110051,2199,3
5019,617,9530029,748,33115052,4216,5
6020,118,9732530,651,9120053,5233,7

Примечание: Будьте внимательны! Вязкость воздуха дана в степени 106.

Удельная теплоемкость воздуха при температуре от -50 до 1200°С

Представлена таблица удельной теплоемкости воздуха при различных температурах. Теплоемкость в таблице дана при постоянном давлении (изобарная теплоемкость воздуха) в интервале температуры от минус 50 до 1200°С для воздуха в сухом состоянии.

Чему равна удельная теплоемкость воздуха? Величина удельной теплоемкости определяет количество тепла, которое необходимо подвести к одному килограмму воздуха при постоянном давлении для увеличения его температуры на 1 градус.

Например, при 20°С для нагревания 1 кг этого газа на 1°С в изобарном процессе, требуется подвести 1005 Дж тепла.

Удельная теплоемкость воздуха увеличивается с ростом его температуры. Однако, зависимость массовой теплоемкости воздуха от температуры не линейная. В интервале от -50 до 120°С ее величина практически не меняется — в этих условиях средняя теплоемкость воздуха равна 1010 Дж/(кг·град).

По данным таблицы видно, что значительное влияние температура начинает оказывать со значения 130°С. Однако, температура воздуха влияет на его удельную теплоемкость намного слабее, чем на вязкость.

Так, при нагреве с 0 до 1200°С теплоемкость воздуха увеличивается лишь в 1,2 раза – с 1005 до 1210 Дж/(кг·град).

Следует отметить, что теплоемкость влажного воздуха выше, чем сухого. Если сравнить теплоемкость воды и воздуха, то очевидно, что вода обладает более высоким ее значением и содержание воды в воздухе приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Удельная теплоемкость воздуха при различных температурах — таблицаt, °СCp, Дж/(кг·град)t, °СCp, Дж/(кг·град)t, °СCp, Дж/(кг·град)t, °СCp, Дж/(кг·град)
-50101320100515010156001114
-45101330100516010176501125
-40101340100517010207001135
-35101350100518010227501146
-30101360100519010248001156
-25101170100920010268501164
-20100980100925010379001172
-15100990100930010479501179
-1010091001009350105810001185
-510071101009400106810501191
010051201009450108111001197
1010051301011500109311501204
1510051401013550110412001210

Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха

В таблице представлены такие физические свойства атмосферного воздуха, как теплопроводность, температуропроводность и его число Прандтля в зависимости от температуры.

Теплофизические свойства воздуха даны в интервале от -50 до 1200°С для сухого воздуха.

По данным таблицы видно, что указанные свойства воздуха существенно зависят от температуры и температурная зависимость рассмотренных свойств этого газа различна.

Теплопроводность воздуха λ при повышении температуры увеличивается во всем диапазоне, достигая при 1200°С величины 0,0915 Вт/(м·град).

Другие теплофизические свойства воздуха такие, как его температуропроводность a и число Прандтля Pr, по-разному реагируют на изменение температуры.

Температуропроводность, как и вязкость воздуха сильно зависит от температуры и при нагревании, например с 0 до 1200°С, ее значение увеличивается почти в 17 раз.

Число Прандтля воздуха слабо зависит от температуры и при нагревании этого газа его величина сначала снижается до величины 0,674, а затем начинает расти, и при температуре 1200°С достигает значения 0,724.

Физические свойства атмосферного воздуха — таблицаt, °Сλ·102, Вт/(м·град)а·106, м2/сPrt, °Сλ·102, Вт/(м·град)а·106, м2/сPr
-502,0412,70,7281703,7145,70,682
-402,1213,80,7281803,7847,50,681
-302,214,90,7231903,8649,50,681
-202,2816,20,7162003,9351,40,68
-102,3617,40,7122504,27610,677
02,4418,80,7073004,671,60,674
102,51200,7053504,9181,90,676
202,5921,40,7034005,2193,10,678
302,6722,90,7014505,48104,20,683
402,7624,30,6995005,74115,30,687
502,8325,70,6985505,98126,80,693
602,927,20,6966006,22138,30,699
702,9628,60,6946506,47150,90,703
803,0530,20,6927006,71163,40,706
903,1331,90,697506,95176,10,71
1003,2133,60,6888007,18188,80,713
1103,2835,20,6878507,41202,50,715
1203,3436,80,6869007,63216,20,717
1303,4238,60,6859507,85231,10,718
1403,4940,30,68410008,07245,90,719
1503,5742,10,68311008,5276,20,722
1603,6443,90,68212009,15316,50,724

Будьте внимательны! Теплопроводность воздуха в таблице указана в степени 102. Не забудьте разделить на 100! Температуропроводность воздуха указана в степени 106. Допускается интерполяция значений физических свойств воздуха в приведенных таблицах.

Энтропия сухого воздуха

В таблице представлены значения такого теплофизического свойства воздуха, как удельная энтропия. Значения энтропии даны для сухого воздуха в  размерности кДж/(кг·град) в зависимости от температуры и давления.

Удельная энтропия указана в таблице в интервале температуры от -50 до 50°С при давлении воздуха от 90 до 110 кПа.

Следует отметить, что при нормальном атмосферном давлении (101,325 кПа) и температуре, например 30°С, удельная энтропия воздуха равна 0,1044 кДж/(кг·град).

Источники:

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-gazov/gazovye-smesi/fizicheskie-svojstva-vozduha-plotnost-vyazkost-teploemkost-entropiya

Book for ucheba
Добавить комментарий