Определение теплофизических свойств газов, жидкостей

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ГАЗОВ, ЖИДКОСТЕЙ И
ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ВЕЩЕСТВ
Методические указания
Иваново
2009
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ивановский государственный химико-технологический университет»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГАЗОВ,
ЖИДКОСТЕЙ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ВЕЩЕСТВ
Методические указания
Составители:
Е.М. Шадрина, Г.В. Волкова
Иваново 2009
УДК (66.02.:536).001.24(083.5)
Определение теплофизических свойств газов, жидкостей и водных
растворов веществ: метод. указания (Сост. Е.М. Шадрина, Г.В. Волкова;
Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2009. – 80с.)
В методических указаниях представлены номограммы для определения
теплофизических
свойств:
плотности,
динамического
коэффициента
вязкости, коэффициента теплопроводности, удельной массовой теплоемкости
и критерия Прандтля газов и паров, жидкостей и водных растворов солей,
рассмотрена возможность пересчета данных величин в зависимости от
температуры.
Данный сборник может быть полезен студентам всех форм обучения и
всех специальностей технологических ВУЗов при выполнении расчетных
заданий, оформлении лабораторных работ, расчете курсовых и дипломных
проектов по курсу "Процессы и аппараты химической технологии",
"Процессы и аппараты пищевых производств", "Гидравлика и теплотехника",
"Теплотехника",
"Техническая
термодинамика
и
теплотехника",
"Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения".
Табл.
17
Библиогр.:
22 назв.
Рецензент:
доктор технических наук, профессор А.Н. Лабутин
государственный химико – технологический университет)
(Ивановский
Редактор В.Л. Родичева
Подписано в печать 22.01.2009. Формат 60х84/8. Бумага писчая.
Усл. печ. л. 4,65. Уч.-изд. л. 5,16. Тираж 200 экз. Заказ
ГОУ ВПО Ивановский государственный
химико-технологический университет
Отпечатано на полиграфическом оборудовании
кафедры экономики и финансов ГОУ ВПО «ИГХТУ»
153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса. 7
ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения
4
Введение
5
Глава 1 Плотность газов, жидкостей и водных растворов солей
8
1.1. Определение плотности газов
8
1.2. Определение плотности жидкостей
9
1.3. Определение плотности водных растворов веществ
16
Глава 2 Вязкость газов, жидкостей и водных растворов веществ
23
2.1. Определение вязкости газов
23
2.2. Определение вязкости жидкостей
27
2.3. Определение вязкости водных растворов веществ
31
Глава 3 Теплоемкость газов, жидкостей и водных растворов
38
веществ
3.1. Определение теплоемкости газов
38
3.2. Определение теплоемкости жидкостей
42
3.3. Определение теплоемкости водных растворов веществ
47
Глава 4 Теплопроводность газов, жидкостей и водных растворов
54
веществ
4.1. Определение теплопроводности газов
54
4.2. Определение теплопроводности жидкостей
58
Определение теплопроводности водных растворов веществ
Глава 5 Критерий Прандтля газов и жидкостей
63
71
5.1. Определение критерия Прандтля газов и паров
71
5.2. Определение критерия Прандтля жидкостей
74
Список использованной литературы
3
79
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
V - объем, м3;
v - удельный объем, м3/кг;
с – удельная массовая теплоемкость, Дж/(кг⋅К);
с′ - удельная объемная теплоемкость, Дж/(м3⋅К);
c μ - удельная мольная теплоемкость, Дж/(кмоль⋅К);
g - ускорение свободного падения, м/с2;
G - вес, Н;
γ - удельный вес, Н/м3;
λ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м⋅К);
m - масса, кг;
M - молекулярная масса, кг/кмоль;
μ - динамический коэффициент вязкости, Па⋅с;
P - давление, Па;
ρ - плотность, кг/м3;
t - температура, 0С;
T - абсолютная температура, К;
τ - время, с;
r – объемная доля компонента в смеси;
x – мольная доля компонента в смеси;
χ - массовая доля компонента в смеси;
θ - напряжение внутреннего трения (касательное напряжение), Н/м2;
Q - количество подводимой (отводимой) теплоты, Дж.
4
ВВЕДЕНИЕ
Пересчет единиц измерения
В справочной литературе часто значения физико-химических величин
приводятся в единицах измерения, относящихся к различным системам или
во внесистемных единицах. Поэтому при выполнении расчетов возникает
необходимость пересчета величин в Международную систему единиц - СИ.
СИ принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в октябре
1960 года. В основу СИ положена система единиц МКС (метр - килограмм секунда). Система содержит небольшое число основных и множество
производных единиц. Размерность последних выражается через основные
единицы измерения, из соотношений и зависимостей между величинами,
определяемыми физическими законами.
Соотношения между единицами даны в таблицах 1-3.
Таблица 1
Соотношение между единицами теплоты
Единицы
Дж [Н · м]
Джоуль
1
Килоджоуль
1000
Эрг
10-7
Килограмм-метр
9,81
Киловатт-час
Калория
3,6⋅106
4,186
кДж
0,001
1
10-10
9,81⋅10-3
Кгс · м, кг м
1,02⋅10-1
102
1,02 ⋅ 10-8
1
кВm · ч
2,78⋅10-1
2,78⋅10-4
2,78⋅10-14
2,72⋅10-6
Кал
0,239
239
2,39⋅10-8
2,344
3,6⋅103
4,186⋅10-3
3,67 ⋅ 105
0,427
1
1,162⋅10-6
8,60⋅105
1
Таблица 2
Соотношение единиц измерения давления
Единицы
1 Паскаль
1 Бар
1 кгс/м2
1 м вод. ст.
Бар
м вод. ст. мм рт.ст.
ат,
атм
Па,
2
0
0
2
(при 4 С) (при 0 С) (кгс/см )
Н/м
-5
1
10
1,0197⋅10-4 0,0075 1,0197⋅10-5 9,87⋅10-6
105
1
10,197
750,06
1,0197
0,987
-6
-4
9,807 98,067 · 10
0,001
0,0736
9,678⋅10-5
1⋅10
9806,65 98,067⋅10-5
1
73,56
0,1
0,0968
1 мм рт. ст. 133,322 1333,22⋅10-6 0,0136
1 атмосфера
10
0,9807⋅105 0,980655
техн., ат
1 атмосфера
10,332
1,013⋅105 1,01325
физич., атм
5
1
0,00136
0,00132
735,56
1
0,9678
760
1,0332
1
Таблица 3
Соотношение единиц измерения вязкости
(динамического коэффициента вязкости, μ)
Единицы
Пуаз (пз)
Сантипуаз (спз)
1 пуаз
1 Сантипуаз
1
0,001
10
100
1
103
1 Па⋅с = Н⋅с/м2
Н⋅с/м2 = Па с
0,1
10-3
1
Численные значения
теплофизических свойств газов и паров,
жидкостей и растворов веществ представлены в виде номограмм.
Рассмотрим на конкретном примере методику работы с
номограммой.
Допустим, необходимо определить плотность воды обыкновенной при
температуре 90 0С. По таблице к номограмме 1.1. в соответствии с п.9 (вода
обыкновенная) определяют положение точки на координатной сетке
номограммы - координаты Х=37,5 и Y=87,5 (см. рис.1). Соединяют данную
точку с численным значением температуры t=900C на температурной оси и
продолжают прямую линию в обратную сторону до пересечения с осью
плотностей. Численное значение ρ воды = 960 кг / м 3 соответствует плотности
воды при заданной температуре.
Рис. 1. Схема определения численного значения величины по номограмме
6
Для ряда веществ значения теплофизических свойств не подходят к
описанию зависимостей, представленных номограммами. В этом случае в
таблицах указаны литературные источники, где содержится информация по
данным теплофизическим свойствам.
Например: в таблице к номограмме 1.3 для плотности водных
растворов веществ в п.71 указано:
71
H2SO4
[7] таблица 1.31
Таким образом, плотность водных растворов серной кислоты различной
концентрации в большом интервале температур можно найти в литературе
[7] - Зайцев И.Д., Асеев Г.Г. Физико-химические свойства бинарных и
многокомпонентных растворов неорганических веществ. М.:, Химия, 1988.415с. по таблице 1.31.
При
отсутствии
информации
в
литературных
источниках,
используемых при составлении данных методических указаний, те или иные
теплофизические характеристики не определены, поэтому строки в таблице
пустые. Однако авторами планируется расширение данных о свойствах газов,
жидкостей и водных растворов солей.
Для удобства при работе с номограммами и поиске необходимой
информации нумерация веществ во всех таблицах номограмм одинаковая.
Например, информация по "воде обыкновенной" находится во всех таблицах
в п.9.
В
целом,
в
данных
методических
указаниях
представлены
теплофизические характеристики по 71 газу, 80 жидкостям и 210 растворам
солей.
7
Глава 1. Плотность газов, жидкостей и водных растворов
солей
Плотность – отношение покоящейся массы тела к его объему. В СИ
единица плотности кг/м3.
m
ρ= ,
(1.1)
V
где ρ - плотность, кг/м3; m – масса, кг; V – объем, м3.
Применяемые в настоящее время понятия «удельного веса» и
«насыпного и объемного весов» в системе СИ должны заменяться
соответственно понятиями плотности, насыпной или объемной массы.
Удельный вес - вес единицы объема вещества, Н/м3:
G
γ= ,
(1.2)
V
G=mg,
(1.3)
γ=ρg,
(1.4)
где G – вес, Н; γ - удельный вес, Н/м3; g – ускорение свободного падения,
м/с2.
В данной главе представлены номограммы для определения плотности
жидкостей и водных растворов веществ. Расчет плотности газов представлен
ниже.
1.1.
Определение плотности газов
Плотность идеального газа при нормальных физических условиях (Т0 –
273,15 К или t = 0 0С, Р0 = 1. 01 · 105 Па или Р0 = 1 атм ) рассчитывается по
уравнению:
M
,
(1.5)
ρ0 =
22,4
где ρ0 – плотность газа при нормальных условиях, кг/м3; М – молярная масса
газа, кг/кмоль; 22,4 – объем 1-го киломоля газа при нормальных условиях,
м3/кмоль.
При условиях, отличных от нормальных, плотность идеальных газов
рассчитывается по уравнению Менделеева - Клапейрона:
ρ T P
ρ= 0 0 ,
(1.6)
T P0
где Т и Р – соответственно температура, К и давление газа, Па в
рассматриваемой системе.
Плотность смеси газов пропорциональна объемной доли компонента в
данной смеси:
n
ρ см = ∑ (ρ i ⋅ ri ) ,
i =1
8
(1.7)
где ρсм – плотность смеси газов, кг/м3; ρi – плотность i-го компонента газовой
смеси, кг/м3; ri – объемная доля i-го компонента в смеси.
Плотность газов уменьшается при увеличении температуры и
увеличивается при повышении давления.
1.2.
Определение плотности жидкостей
В основе номограммы 1.2 лежит эмпирическая зависимость:
ρ2 = ρ1 [1 − β(t2 − t1)] ,
(1.8)
где ρ2 и ρ1 - плотности жидкости при температурах t2 и t1, соответственно,
кг/м3; β - коэффициент объемного расширения, 1/К.
Плотность жидкостей мало изменяется при изменении температуры и
практически не зависит от давления. Определяется экспериментально или
рассчитывается по предлагаемым уравнениям, полученным эмпирическим
путем. Численные значения коэффициента объемного расширения
определяются по справочной литературе [3].
Плотности жидкостей представлены двумя номограммами: 1.1 для
нормальных жидкостей и 1.2 для тяжелых жидкостей.
Плотность смеси двух и более жидкостей пропорциональна массовой
доле компонента. Для жидкостей, при смешении которых не происходит
существенных физико-химических изменений, плотность можно рассчитать
по уравнению (1.9):
χ
χ
χ
1
= 1 + 2 +K+ n ,
(1.9)
ρ см ρ1 ρ 2
ρn
где
ρсм – плотность смеси жидкостей, кг/м3; ρ1, ρ2, … , ρn – плотности
компонентов смеси, кг/м3; χ1 , χ 2 , … , χ n – массовые доли компонентов.
9
Номограмма 1.1
для определения плотности нормальных жидкостей
10
Таблица к номограмме 1.1
№ п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Наименование вещества
2
Азотная кислота
100% - я
75% - й водный раствор
50% - й водный раствор
25% - й водный раствор
Аммиак
жидкий
26% - й водный раствор
Анилин
Ацетилен
Ацетон
Бензин Б-70
Бензиловый спирт
Бензол
Вода обыкновенная
Вода тяжелая
Водорода перекись
Водород фтористый
Водород хлористый
Водород цианистый
Гексан
Гидразин
Глицерин
100% - ный
95%-й водный раствор
90%-й водный раствор
80%-й водный раствор
60%-й водный раствор
40%-й водный раствор
20%-й водный раствор
Гудрон
Дифениламин
Дифенил
Диэтиленгликоль
Изобутиловый спирт
Изомасляная кислота
100% - я
различных концентраций
Изопропиловый спирт
Капролактам
Керосин
о-Крезол
м-Крезол
р-Крезол
Координаты
X
Y
3
4
Пределы применимости
номограммы, 0 С
5
6
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
23,0
43,0
-50
+100
при 20 0С - ρ = 910 кг/м3;
при 120 0С - ρ = 856 кг/м3
33,5
86,0
0
+200
9,5
26,5
-50
+30
28,0
60,0
-90
+100
33,0
60,0
0
+200
35,0
90,0
-10
+200
31,0
70,0
0
+200
37,5
87,5
0
+200
37,5
97,5
+5
+200
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
22,0
70,0
-50
+100
9,0
50,5
-100
+30
29,0
52,0
-10
+50
32,0
50,5
+180
34,0
84,5
0
+100
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
36,5
36,0
35,5
33,5
94,0
89,0
97,5
64,5
+60
+90
0
-60
+200
+200
+200
+200
32,5
77,5
-60
+200
25,5
36,5
37,5
63,0
92,0
63,5
0
+70
0
+200
+200
+200
11
Продолжение таблицы к номограмме 1.1
1
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
2
о-Ксилол
м-Ксилол
р-Ксилол
Кумол
Мазут
флотский Ф 12
флотский Ф 20
Масла
Масло АМГ-10
Масло веретенное АУ
Масло дизельное
Масло касторовое
Масло льняное
Масло оливковое
Масло подсолнечное
Масло соляровое
Масло трансформаторное
Масло хлопковое
Масляная кислота
100% - я
различных концентраций
Метилацетат
Метиловый спирт
100 %-й
90 % - й
40 % - й
30 % - й
Метиловый эфир
Метил хлористый
Мочевина
90% - й водный раствор
80%- й водный раствор
60%- й водный раствор
40%- й водный раствор
20%- й водный раствор
Муравьиная кислота
Нитробензол
Нитроглицерин
Олеиновая кислта
Олеум
Пиридин
Пропиловый спирт
Пропиловый эфир
Сера жидкая
3
33,5
33,5
33,0
34,5
4
72,0
70,5
70,0
71,0
5
-20
-20
+20
-50
6
+150
+150
+150
+150
38,0
80,0
0
+150
36,0
37,0
37,0
37,5
37,5
70,0
75,0
78,0
83,0
80,0
+20
0
0
0
0
+150
+150
+150
+200
+200
37,5
37,5
38,0
37,5
79,0
76,5
76,5
77,5
0
0
0
0
+200
+150
+150
+200
33,0
79,0
0
+200
27,0
72,0
-50
+150
31,5
62,5
-80
+200
0
3
[2] от 0 до 20 С – ρ = 820 кг/м
[2] от 0 до 1200С – ρ = 946 ÷ 880 кг/м3
[2] от 0 до 200С – ρ = 950 кг/м3;
[3] стр. 512
23,5
47,5
-100
+100
18,5
62,0
-90
+100
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
42,0
114,0
+80
+150
39,5
106,5
+30
+150
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
[3] стр. 515
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
31,0
80,0
-30
+150
31,0
64,5
-100
+200
30,5
78,0
-80
+200
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
12
Продолжение таблицы к номограмме 1.1
1
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
2
Серная кислота
100 % -я
93 % -я
70 % -я
60 % -я
40 % -я
30 % -я
20 % -я
10 % -я
Сероводород
Сероуглерод
Силикон
Толуол
Топливо Т-5
Топливо дизельное
Триэтиленгликоль
Углерод четыреххлористый
Углерода двуокись
Уксусная кислота
100% - я
60% - я
50% - я
30% - я
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
Уксусный альдегид
Уксусный ангидрид
Фенол
Формальдегид
Формамид
Фосфорная кислота
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-13
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
Фреон-142
Фталиевый ангидрид
Фуран
Фурфурол
Хлораль
Хлорбензол
Хлороформ
3
4
5
6
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
19,5
54,0
-60
+60
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
36,5
82,5
0
+200
32,0
70,0
-50
+200
38,0
71,0
0
+200
36,5
74,5
+20
+150
36,5
97,5
0
+200
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
9,5
26,5
-30
+25
31,0
85,0
0
+200
0
3
[2] от 0 до 20 С – ρ = 1040 кг/м ;
[3] стр. 511
[3] стр. 512
[2] от 0 до 200С – ρ = 1070 кг/м3;
[3] стр. 511
данных нет
33,5
70,5
-50
+100
[3] стр. 512
25,5
53,0
-80
+80
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.3 – для растворов веществ
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
24,5
70,0
-80
+160
31,5
95,0
-30
+200
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
31,5
91,0
-40
+200
см. номограмму 1.2 – для тяжелых жидкостей
13
Окончание таблицы к номограмме 1.1
1
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
2
Циклогексан
Щавелевая кислота
различных концентраций
Этан
Этил хлористый
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
Этиловый спирт
100% - й
70% - й
40% - й
20% - й
Этиловый эфир
Этилформиат
3
32,0
4
62,0
5
+10
6
+150
см. номограмму 1.3 – для растворов веществ
20,0
25,5
-100
+20
24,0
66,0
-30
+100
29,0
51,5
0
+150
15,0
22,0
-100
0
36,5
97,5
0
+200
32,5
32,5
[3] стр. 511
29,0
27,0
54,0
71,0
-100
+160
-100
-70
+120
+150
Плотность тяжелых жидкостей определяется по номограмме 1.2.
Таблица к номограмме 1.2
Наименование жидкости
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2
Азота двуокись (жидкий)
10% р-р в HNO3
20% р-р в HNO3
30% р-р в HNO3
Азота трехокись
Азотная кислота
100% - я
50%-й раствор
55%-й раствор
60%-й раствор
70%-й раствор
Водорода перекись
Глицерин
50%-й раствор
Йодбензол
Метил бромистый
Метилен хлористый
Мочевина (90%-й раствор)
Муравьиная кислота
Нитобензол
Нитротолуол
Олеум
20% свободной SO3
30% свободной SO3
Сера жидкая
Координаты
X
Y
3
4
18,0
33,0
20,5
42,5
21,5
46,0
21,0
48,5
21,5
31,0
Пределы применимости
номограммы, 0С
5
6
-10
+50
0
+50
0
+50
0
+50
-20
+20
19,5
39,0
0
27,0
22,0
0
26,0
25,0
0
25,5
27,5
0
24,5
31,5
0
28,5
35,0
0
33,0
17,0
+20
от 0 до 20 0С – ρ = 1136 ÷ 986 кг/м3
24,0
67,5
-20
20,0
52,0
-40
19,5
23,5
-40
32,5
21,5
+100
25,0
14,5
0
23,5
12,5
+10
29,5
7,5
0
25,0
30,5
33,5
14
75,0
83,5
81,0
+15
+15
+120
+50
+150
+150
+150
+100
+50
+150
+140
+80
+50
+150
+100
+50
+150
+60
+60
+220
Номограмма 1.2
для определения плотности тяжелых жидкостей
15
Окончание таблицы к номограмме 1.2
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Серная кислота
70% - й раствор
30,5
57,5
93% - й раствор
29,5
72,5
Серная кислота
100% -я
31,0
74,0
для различных концентраций [2] стр. 428
Сероуглерод
23,5
18,0
Серы двуокись
13,5
27,5
Сера трехокись
6,0
57,0
Углерод четыреххлористый
19,5
45,0
Фосген
17,0
27,5
Фосфор
32,0
67,5
Формамид
39,5
5,0
Фреоны
Фреон-11
17,5
35,0
Фреон-12
7,5
24,0
Фреон-13
1,5
8,5
Фреон-21
15,5
27,0
Фреон-22
11,5
17,0
Фреон-113
16,0
42,0
Фреон-114
12,0
32,5
Фреон-142
15,0
8,5
Фталевый ангидрид
33,0
20,0
Хлор
11,5
29,0
м-Хлоранилин
31,0
12,5
о-Хлоранилин
30,0
12,5
р-Хлоранилин
31,0
12,0
Хлораль
21,5
37,5
Хлороформ
21,0
37,0
0
0
+150
+150
+10
+150
-40
-40
+10
0
-40
+40
+10
+50
+70
+100
+220
+60
+220
+60
-40
-40
-40
-40
-40
-20
-40
-40
+135
-40
0
0
+70
-40
-40
+100
+80
0
+140
+60
+180
+100
+100
+220
+100
+150
+100
+220
+200
+50
1.3. Определение плотности водных растворов веществ
Плотность водных растворов солей как и плотность жидкостей мало
изменяется при изменении температуры и давления. Определяется
экспериментально, численные значения представлены в справочной
литературе в виде таблиц или номограмм.
Плотности некоторых водных растворов веществ смотри по
номограмме 1.3.
16
Номограмма 1.3
для определения плотности водных растворов веществ
17
Таблица к номограмме 1.3
№ п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
Растворенное
вещество
2
AgF
AgNO3
AlBr3
AlCl3
AlNH4(SO4)2
Al(NO3)3
Al2(SO4)3
BaBr2
Ba(CH3COO)2
BaCl2
Ba(ClO3)2
BaI2
Ba(NO3)2
BаSO4
BeCl2
Be(NO3)2
BeSO4
CaBr2
Ca(CH3COO)2
CaCl2
Ca(ClO3)2
CaI2
Ca(NO3)2
CdBr2
CdCl2
CdI2
Cd(NO3)2
CdSO4
CoBr2
CoCl2
Co(ClO3)2
Co(NO3)2
CoSO4
CrBr3
CrCl3
CrK(SO4)2
Cr(NO3)3
CrO3
Cr2(SO4)3
CsBr
CsCl
CsI
CsNO3
Cs2SO4
Шкала
Х
3
А
А
А
В
В
В
В
А
В
А
А
А
А
4
6,5
3,5
7,0
19,0
12,0
15,0
7,5
12,0
18,0
12,0
14,5
12,0
13,0
5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
6
+50
+60
+22
+40
+30
+32
+28
+40
+40
+26
+24
+60
+10
А
В
20,0
23,0
0
0
+14
+28
А
В
В
В
А
В
А
А
А
А
А
В
В
14,0
27,0
15,0
16,5
13,5
17,5
12,0
12,5
13,0
14,0
9,0
9,5
10,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+45
+22
+40
+30
+40
+45
+40
+40
+40
+50
+40
+30
+20
В
13,5
[7] таблица 1.20
А
12,0
А
12,0
В
11,5
В
14,0
В
17,0
В
8,5
А
14,5
А
17,0
А
14,5
А
16,0
В
12,5
0
+30
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+30
+14
+50
+30
+60
+28
+45
+50
+50
+14
+26
18
Пределы применимости
номограммы,0С
Продолжение таблицы к номограмме 1.3
1
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
2
CuCl2
Cu(ClO3)2
Cu(NO3)2
CuSO4
FeBr2
FeCl2
FeCl3
FeK(SO4)2
Fe(NO3)3
FeSO4
Fe2(SO4)3
H2AsO4
HBr
HCl
HClO3
HClO4
H2C2O4
HF
HI
HIO3
HIO4
HNO3
HgCl2
H2O2
H3PO4
H2S2O8
H2SO4
H2SeO4
H2SiF6
InBr3
KAl(SO4)2
KBr
KBrO3
KCH3COO
KCN
K2CO3
KC2H5COO
KCl
K2C2O4
K2CrO4
K2Cr2O7
KF
K3Fe(CN)6
K4Fe(CN)6
KHCO3
KH2PO4
KHS
KHSO4
3
В
4
10,0
5
0
6
+26
В
В
А
А
В
А
В
В
А
В
В
В
В
В
13,5
7,0
12,0
12,0
14,5
13,0
14,5
9,5
14,5
20,0
19,5
35,0
24,5
23,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+15
+18
+30
+25
+50
+20
+25
+20
+45
+60
+60
+40
+24
+60
В
А
А
А
В
42,0
19,0
13,5
11,0
28,5
0
0
0
0
0
+40
+60
+40
+30
+50
В
39,5
В
28,5
В
21,0
[7] таблица 1.31
В
16,5
В
15,0
А
13,5
0
0
0
+50
+60
+35
0
0
0
+60
+34
+30
А
19,5
0
+40
В
В
В
31,5
30,0
14,5
0
0
0
+50
+18
+50
А
24,5
0
+24
В
А
В
В
А
А
А
В
В
15,0
19,0
14,0
27,0
20,0
20,5
19,0
28,0
19,0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+40
+12
+26
+20
+16
+10
+14
+40
+27
19
Продолжение таблицы к номограмме 1.3
1
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
2
KI
KN3
KNO2
KNO3
KOH
K3PO4
K2S
KSCN
K2SiO3
KSO3
K2SO4
K2WO4
La(NO3)2
LiBr
LiCl
LiClO3
Li2CrO4
Li2Cr2O7
LiI
LiNO2
LiNO3
LiOH
Li2SO4
MgBr2
Mg(BrO3)2
Mg(CH3COO)2
MgCl2
Mg(ClO3)2
MgCrO4
MgI2
Mg(NO3)2
MgSO4
MnBr2
MnCl2
Mn(NO3)2
MnSO4
Na2AsO4
NaBr
NaBrO3
NaCHOO
Na2CO3
NaCH3COO
NaCl
NaClO
NaClO3
NaClO4
Na2CrO4
Na2Cr2O7
3
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
А
А
А
В
В
4
15,0
27,5
24,5
23,5
15,0
11,0
16,5
31,0
12,0
14,5
15,0
11,5
12,0
16,5
27,5
5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
6
+60
+30
+50
+24
+45
+45
+45
+50
+28
+26
+10
+18
+30
+45
+42
А
18,5
0
+60
В
А
В
А
25,0
6,5
13,5
14,5
0
0
0
0
+40
+10
+24
+45
А
В
25,0
15,0
0
0
+10
+32
В
А
В
В
А
В
В
В
А
А
А
А
А
В
В
В
В
В
А
В
17,5
12,5
16,5
9,0
13,5
13,0
15,0
8,0
5,5
16,5
16,0
24,5
9,0
31,5
20,5
20,5
20,5
21,5
13,0
24,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+20
+40
+24
+26
+32
+30
+55
+30
+15
+40
+24
+24
+18
+28
+26
+40
+40
+38
+26
+45
20
Продолжение таблицы к номограмме 1.3
1
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
2
Na2HPO4
NaH2PO4
NaHSO4
NaI
Na2MoO4
NaN3
NaNO2
NaNO3
NaOH
Na3PO4
Na2S
NaSCN
Na2SO3
Na2SO4
Na2S2O3
Na2SiO3
Na2SnO3
Na2WO4
NH2OH
NH2OH·HCl
NH4 (AlSO4)2
NH4Br
NH4ClO4
(NH4)2Cr2O7
(NH4)2CrO4
NH4CH3COO
(NH4)2CO3
NH4Cl
NH4I
NH4NO3
NH4F
NH4SCN
(NH4)2SO4
NiBr2
NiCl2
Ni(NO3)2
NiSO4
РbBr
Pb(CH3COO)2
Pb(ClO3)2
РbCl
РbI
Pb(NO3)2
PbNO3
РbOH
Рb2SO4
SbBr2
SbCl2
3
4
5
6
А
В
А
В
В
В
В
В
А
В
В
В
А
В
В
В
А
В
В
18,5
17,5
17,0
12,5
24,0
23,0
21,5
12,5
7,0
15,5
30,0
11,5
11,5
16,0
6,0
23,0
11,5
49,0
33,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+10
+22
+60
+22
+30
+40
+45
+40
+10
+18
+45
+18
+16
+40
+26
+20
+38
+55
+25
В
26,0
0
+34
В
В
В
А
А
А
В
В
А
А
В
А
А
А
49,0
42,0
41,5
19,0
40,0
35,0
47,5
29,5
10,5
10,0
12,5
8,0
16,5
18,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+30
+45
+26
+45
+50
+14
+45
+45
+25
+20
+35
+18
+55
+40
В
А
А
А
А
В
16,5
16,0
12,0
19,0
10,0
13,0
0
0
0
0
0
0
+50
+50
+30
+22
+28
+30
21
Окончание таблицы к номограмме 1.3
1
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
2
Sb(NO3)3
SnCl2
SrBr2
SrCl2
Sr(ClO4)2
SrI2
Sr(NO3)2
ThCl4
Th(NO3)2
Th(NO3)4
UO2(NO3)2
ZnBr2
Zn(BrO3)2
ZnCl2
Zn(ClO4)2
ZnI2
Zn(NO3)2
ZnSO4
НСl
NН3
3
4
5
6
В
А
В
13,5
13,0
11,0
0
0
0
+60
+50
+35
А
В
12,5
13,5
0
0
+40
+40
В
В
В
10,0
9,5
10,0
0
0
0
+18
+50
+50
В
13,5
0
+60
В
9,5
В
12,0
В
6,5
[7] таблица 1.29
[7] таблица 1.57
0
0
0
+45
+50
+30
22
Глава 2. Вязкость газов, жидкостей и водных растворов
веществ
Вязкость жидкостей или газов (внутреннее трение) представляет собой
сопротивление среды передвижению одного слоя относительно другого.
Динамический коэффициент вязкости или просто динамическая вязкость в
H⋅c
системе СИ измеряется в 2 или в Па ⋅ с .
м
Вязкость определяется экспериментальным путем и представлена в
справочной литературе в виде таблиц и номограмм.
2.1. Определение вязкости газов
Динамический коэффициент вязкости газов зависит от природы газа,
температуры и в меньшей степени зависит от давления:
b
μ 0 = A ⋅ M a Pкр
Tпр ,
(2.1)
где μ - динамический коэффициент вязкости, Па⋅с; М - молекулярная масса,
кг/кмоль; Ркр - критическое давление, Па; Тпр – приведенная абсолютная
температура, К; А, a и b – эмпирические коэффициенты.
При увеличении температуры вязкость газов возрастает.
Для смеси газов вязкость пропорциональна объемной доле компонента:
М см
μ см
=
r1 ⋅ М 1
μ1
+
r2 ⋅ М 2
μ2
+K+
rn ⋅ М n
μn
,
(2.2)
где μ1, μ2, … ,μn, μсм – динамические коэффициенты вязкости компонентов и
смеси, соответственно, Па ⋅ с ; М1, М2, … ,Мn, Мсм – молекулярные массы
компонентов и газовой смеси, соответственно, кг/кмоль; r1 , r2 , K , rn объемные доли компонентов в смеси.
Динамический коэффициент вязкости газов определяется по
кг ⋅ с
номограмме 2.1, где вязкость представлена во внесистемных единицах
,
м2
которые необходимо перевести в Па ⋅ с . Например, по номограмме
динамический коэффициент вязкости азота при 500С равен:
1,3·10-6 кгс·с/м2 = 1,3·9,81·10-6 Па·с.
23
Номограмма 2.1
для определения вязкости газов и паров при атмосферном давлении
1 (кг ⋅ с) / м 2 =9,81 Па ⋅ с
24
Таблица к номограмме 2.1
№
п/п
Наименование вещества
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
Азот
Азота двуокись
Азота закись
Азота окись
Аммиак
Анилин
Аргон
Ацетилен
Ацетон
Бензол
Бром
Водяной пар
Водород
Водород бромистый
Водород йодистый
Водород фосфористый
Водород фтористый
Водород хлористый
Воздух
Газ доменных печей (при
работе на коксе)
Газ генераторный
из подмосковного угля
Газ подземной
газификации угля
н-Гексан
Гелий
Дымовые газы (15% СО2,
11% Н2О)
Йод
Керосин (Топливо Т-1)
Кислород
Коксовый газ
Криптон
Ксенон
Метан
Неон
Озон
н-Октан
и-Пентан
Пиридин
Природный газ
Бугусланский
Дашавский
Саратовский
Координаты
X
Y
Пределы применимости
номограммы, 0С
5
6
-100
+1000
-50
+200
0
+400
-150
+900
-50
+1000
0
+500
-100
+800
0
+250
0
+600
0
+600
+25
+400
+100
+1000
0
+1000
0
+200
0
+300
0
+200
3
20,5
13,0
14,5
16,5
11,5
13,0
18,5
15,0
12,0
13,0
13,5
9,0
20,5
12,5
13,5
13,5
4
37,0
35,5
35,0
40,0
28,0
16,0
45,0
25,0
20,0
19,0
37,0
28,0
15,5
42,5
42,0
30,0
13,0
20,0
19,0
36,0
38,5
37,5
0
-100
0
+300
+1000
+1000
19,0
19,0
36,5
37,0
0
0
+1000
+1000
12,0
21,0
19,0
16,0
40,0
37,5
0
-150
0
+600
+800
+1000
13,0
4,0
20,0
19,5
17,5
16,0
18,5
21,0
24,0
12,5
12,5
22,5
34,5
21,0
42,0
22,5
49,0
46,5
24,5
54,5
25,0
11,0
17,0
15,5
+100
+100
-150
0
0
0
-50
-100
-100
0
0
+100
-600
+400
+1000
+1000
+600
+500
+800
+900
+50
+600
+600
+300
17,5
18,0
18,0
25,5
24,5
24,5
0
0
0
+1000
+1000
+1000
25
Продолжение таблицы к номограмме 2.1
1
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
2
Пропан
Сероводород
Сероокисъ углерода
Сероуглерод
Серы двуокись
Толуол
Углерод
четырёххлористый
Углерода двуокись
Углерода окись
Уксусная кислота
Уксусный ангидрид
Формальдегид
Фосген
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-15
Фреон-14
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
Фуран
Фурфурол
Хлор
Хлораль
Хлороформ
Циан
Циклогексан
Циклопентан
Эпихлоргидрин
Этан
Этил хлористый
Этилакрилат
Этил бромистый
Этилацетат
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
Этиловый спирт
Этиловый эфир
3
14,5
13,5
16,5
12,5
14,5
14,0
14,5
4
19,0
32,5
28,0
27,0
32,0
16,5
25,0
5
0
0
0
0
-50
0
0
6
+600
+200
+200
+400
+1000
+600
+600
16,0
20,0
12,5
14,0
14,5
14,0
35,0
37,0
22,5
20,0
24,5
29,0
0
-100
0
0
0
0
+1000
+1000
+500
+500
+500
+500
13,0
20,0
15,5
15,5
18,0
17,0
14,5
17,0
12,5
13,0
14,5
13,0
13,5
13,0
15,0
11,5
13,0
15,0
13,0
13,0
13,5
13,0
14,5
17,0
13,0
13,5
13,0
27,5
26,0
33,5
37,5
25,0
29,5
25,2
26,5
22,5
17,0
33,0
14,5
26,5
27,0
14,5
24,0
21,5
22,5
266,0
17,0
26,0
19,5
19,5
24,0
19,5
22,0
18,0
-100
+50
-100
-100
-50
-50
-50
-100
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-50
0
0
0
0
0
-50
0
0
0
+400
+200
+400
+400
+200
+200
+150
+400
+500
+500
+600
+500
+600
+200
+600
+200
+500
+600
+300
+500
+500
+600
+500
+500
+500
+500
+600
26
2.2.
Определение вязкости жидкостей
Вязкость жидкостей значительно снижается с возрастанием
температуры и практически не изменяется с увеличением давления.
Для смеси нормальных (неассоциированных) жидкостей вязкость
рассчитывается по уравнению:
(2.3)
lg μ см = x1 lg μ1 + x 2 lg μ 2 + K + x n lg μ n ,
где μ1, μ2, … , μn – динамические коэффициенты вязкости компонентов смеси
жидкостей, Па ⋅ с ; μсм - динамический коэффициент вязкости смеси
жидкостей, Па ⋅ с ; х1, х2, … , хn – мольные доли компонентов смеси.
Таблица к номограмме 2.2
№ п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Название вещества
2
Азотная кислота
100% - я
75% - й водный раствор
50% - й водный раствор
25% - й водный раствор
Аммиак жидкий
водный раствор различных
концентраций
Анилин
Ацетилен
Ацетон
Бензин-Б-70
Бензиловый спирт
Бензол
Вода обыкновенная
Вода тяжёлая
Водорода перекись
Водород фтористый
Водород хлористый
Водород цианистый
Гексан
Гидразин
Глицерин
100% - й
95%-й водный раствор
90%-й водный раствор
80%-й водный раствор
60%-й водный раствор
40%-й водный раствор
20%-й водный раствор
Координаты
X
Y
3
4
0
45,5
40,0
37,0
53,5
35,0
53,5
38,0
48,0
41,0
8,0
56,0
4,5
[3] стр. 516
Пределы применимости
номограммы,0С
5
6
0
0
0
0
-30
-10
+80
+80
+80
+80
-10
+50
27,0
65,0
0
+150
50,0
44,5
26,0
41,0
35,0
33,0
41,0
23,0
33,5
69,0
38,0
45,5
49,0
47,5
-40
-40
+20
+10
+5
+15
0
+60
+150
+120
+150
+200
+160
+50
[6] стр. 5 - 5
51,5
14,0
50,0
21,0
45,0
43,0
-10
-40
+5
+60
+60
+50
+60
0
0
0
0
0
0
+200
+120
+120
+120
+120
+120
+120
3,5
10,0
12,5
16,0
22,0
27,0
31,0
27
100,5
97,0
93,5
87,0
73,0
63,5
53,5
Номограмма 2.2
для определения вязкостей жидкостей на линии насыщения
28
Продолжение таблицы к номограмме 2.2
1
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
2
Гудрон масляный
Дифениламин
Дифенил
Диэтиленгликоль
Изобутиловый спирт
Изомасляная кислота
100% - я
Изомасляная кислота
(различных концентраций)
Изопропиловый спирт
Капролактам
Керосин (Топливо Т-1)
Керосин (Топливо Т-1)
о-Крезол
м-Крезол
р-Крезол
о-Ксилол
м-Ксилол
р-Ксилол
Кумол
Мазут
флотский Ф-12
флотский Ф-20
Масла
Масло АГМ-10
Масло веретённое АУ
Масло дизельное
Масло касторовое
Масло льняное
Масло оливковое
Масло подсолнечное
Масло соляровое
Масло трансформаторное
Масло хлопковое
Масляная кислота
100 % - я
Масляная кислота
различной концентрации
Метилацетат
Метиловый спирт
100% - й
80%-й водный раствор
60%-й водный раствор
40%-й водный раствор
20%-й водный раствор
Метиловый эфир
Метил хлористый
3
13,0
23,0
33,0
19.0
25.0
4
117,0
77,5
63,5
84,0
62.5
5
+90
55
+70
+20
-
6
+200
150
+200
+120
+120
40,0
49,0
+10
см. номограмму 2.3
+200
28,0
17,0
32,0
40,0
22,0
17,0
15,0
44,0
45,0
44,0
45,0
57,0
91,0
47,0
50,0
71,0
75,0
76,0
40,0
36,0
37,0
40,0
+70
-40
-10
+10
+20
+20
-20
0
+20
-15
+100
+200
-10
+200
+150
+120
+120
+100
+120
+120
+80
10,0
98,5
+45
+150
17,5
10,5
9,5
23,0
20,0
23,0
21,0
22,5
22,0
85,0
97,5
84,5
91,0
93,0
92,0
81,5
79,5
92,5
+10
+45
+20
+20
+15
+20
0
+20
+20
+70
+150
+150
+200
+150
+120
+150
+200
+150
39,0
51,0
см. номограмму 2.3
+200
46,0
27,0
0
120
41,0
38,0
32,8
29,5
51,0
53,5
50,0
36,0
46,5
52,0
54,0
52,0
8,5
13,0
0
0
0
+5
-
+150
+60
+60
+60
+60
+20
+80
29
Продолжение таблицы к номограмме 2.2
1
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
2
3
4
Мочевина
95%- й водный раствор
25,0
84,0
80%- й водный раствор
31,0
69,0
60%- й водный раствор
32,0
59,0
40%- й водный раствор
37,0
51,5
20%- й водный раствор
36,0
47,5
Муравьиная кислота
36,0
53,5
Нитробензол
39,0
55.0
Нитроглицерин
16,0
82,0
Олеиновая кислота
30,0
88,5
Олеум
50% свободной SO3
21,5
91,0
40% свободной SO3
20 0
90 0
30% свободной SO3
19,0
88,0
20% свободной SO3
19,0
86,5
10% свободной SO3
22,0
86,0
21,0
84,0
5% свободной SO3
Пиридин
43,0
43,5
Пропиловый спирт
35,0
56,0
Пропиловый эфир
47,0
29,0
Сера жидкая
38,0
97,0
Серная кислота
100% - я
24,0
85,0
90%- й водный раствор
27,5
83,5
80%- й водный раствор
30,0
81,5
60%- й водный раствор
35,5
71,5
40%- й водный раствор
36,5
59,5
30%- й водный раствор
35,0
55,5
20%- й водный раствор
35,5
51,5
10%- й водный раствор
35,0
48,5
Сероводород
52,0
4,0
Сероуглерод
53
24
Силикон
30,0
75,0
Силикон
34,5
73,0
Толуол
47,0
34,0
Топливо Т-5
31,5
61,5
Топливо дизельное
Триэтиленгликоль
17,0
86,0
Углерод четырёххлористый
42,5
43,5
Углерода двуокись
46,5
0,0
Уксусная кислота
100% - я
41,0
47,0
80%-й водный раствор
30,5
59,5
60%-й водный раствор
31,0
58,0
40%-й водный раствор
31,0
55,0
20%-й водный раствор
32,0
51 5
Уксусный альдегид
[6] стр. 5 - 6
30
5
6
+120
+80
+40
0
0
+10
0
+10
+20
+200
+130
+120
+100
+100
120
+200
+60
+80
+50
+25
+20
+15
+15
+15
+120
+70
+70
+70
+70
+70
+70
+120
+120
+90
+155
+25
0
+25
0
0
0
+6
0
-20
-10
0
+100
-20
-20
+100
+100
+100
+100
+100
+100
+100
+100
+50
+70
+100
+200
+90
+200
+20
-10
-40
+120
+120
0
+10
0
0
0
0
+120
+100
+100
+100
+100
-40
Окончание таблицы к номограмме 2.2
1
59
60
61
62
63
64
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
2
Уксусный ангидрид
Фенол
Формальдегид
Формамид
Фосфорная кислота,
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-13
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
Фреон-142
Фталевый ангидрид
Фуран
Фурфурол
Хлораль
Хлорбензол
Хлорформ
Циклогексан
Щавелевая кислота
20% - й водный раствор
Этан
Этил хлористый
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
Этиловый спирт
100% - й
80%-й водный раствор
60%-й водный раствор
40%-й водный раствор
20%-й водный раствор
Этиловый эфир
Этилформиат
2.3.
3
42,5
21,0
52,0
31,0
37,0
4
42,5
73,0
10,0
64,0
49,5
5
0
+20
-40
0
+25
6
+150
+140
49,0
52,5
52,0
53,0
58,0
45,0
48,0
53,0
33,0
43,5
42,0
42,0
43,5
49,0
46,0
28,5
16,0
9,0
23,0
13,0
38,0
27,5
21,0
71,5
39,0
52,5
47,0
40,5
33,0
36,5
-40
-40
-40
-40
-30
0
-40
-40
+140
0
0
-40
+10
-15
-10
+50
+50
+20
+80
+100
+100
+80
+80
+200
+160
+200
+120
+200
+80
+80
50,5
54,5
+50
+100
49,5
62,0
22,0
17,5
32,0
79,0
-40
-40
+20
+100
0
+160
38,0
31,0
27,0
25,0
27,0
50,0
49,0
47,0
55,0
58,5
59,5
56,0
17,0
27,0
-40
0
0
0
0
-40
0
+80
+80
+80
+80
+80
+100
+80
+120
+100
Определение вязкости водных растворов веществ
Вязкость водных растворов является сложной функцией, зависящей от
природы растворителя и растворенного вещества, температуры,
концентрации, давления. На номограмме 2.3 представлена относительная
вязкость водных растворов веществ (вязкость воды принята за единицу) при
температуре 18 ÷ 25 0С при постоянном давлении.
31
Номограмма 2.3
для определения относительной вязкости водных растворов
веществ
32
Таблица к номограмме 2.3
№ п/п
Растворенное вещество
Координата Х
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
3
AgF
AgNO3
AlBr3
AlCl3
AlNH4(SO4)2
Al(NO3)3
Al2(SO4)3
BaBr2
Ba(CH3COO)2
BaCl2
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
Ba(ClO3)2
BaI2
Ba(NO3)2
BаSO4
BeCl2
Be(NO3)2
Be SO4
CaBr2
Ca(CH3COO)2
CaCl2
Ca(ClO3)2
CaI2
Ca(NO3)2
CdBr2
CdCl2
CdI2
Cd(NO3)2
CdSO4
CoBr2
CoCl2
Co(ClO3)2
Co(NO3)2
CoSO4
CrBr3
CrCl3
CrK(SO4)2
Cr(NO3)3
CrO3
Cr2(SO4)3
CsBr
CsCl
Пределы применимости
номограммы, 0С
4
5
37,5
0
+25
[7] таблица 1.90
9,5
0
+25
36,5
39,0
0
0
+25
+17,6
[7] таблица 1.94
41,5
0
+25
12,0
0
+25
36,5
31,0
0
0
+25
+25
38,0
[7] таблица 1.102
34,5
[7] таблица 1.104
30,5
13,0
0
+25
0
+25
0
0
+25
+25
25,0
0
+25
30,5
13,0
0
0
+25
+25
30,5
0
+25
33
Продолжение таблицы к номограмме 2.3
1
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
2
CsI
CsNO3
Cs2SO4
CuCl2
Cu(ClO3)2
Cu(NO3)2
CuSO4
FeBr2
FeCl2
FeCl3
FeK(SO4)2
Fe(NO3)3
FeSO4
Fe2(SO4)3
H2AsO4
HBr
HCl
HClO3
HClO4
H2C2O4
HF
HI
HIO3
HIO4
HNO3
HgCl2
H2O2
H3PO4
H2S2O8
H2SO4
H2SeO4
H2SiF6
InBr3
KAl(SO4)2
KBr
KBrO3
KCH3COO
KCN
K2CO3
KC2H5COO
KCl
K2C2O4
K2CrO4
K2Cr2O7
KF
K3Fe(CN)6
K4Fe(CN)6
3
[7] таблица 1.10
[7] таблица 1.111
4
5
25,0
0
+25
28,5
12,0
0
0
+25
+25
[7] таблица 1.114
18,0
0
+25
53,0
45,5
48,0
58,0
0
0
0
0
+25
+25
+25
+25
53,5
50,0
0
0
+25
+25
17,0
0
+25
20,5
0
+17,6
30,0
0
+25
0
0
+25
+25
0
0
+25
+25
[7] таблица 1.116
[7] таблица 1.117
[7] таблица 1.121
[7] таблица 1.123
35,0
57,0
[7] таблица 1.125
48,0
36,5
34
Продолжение таблицы к номограмме 2.3
1
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
2
KHCO3
KH2PO4
KHS
KHSO4
KI
KN3
KNO2
KNO3
KOH
K3PO4
K2S
KSCN
K2SiO3
KSO3
K2SO4
K2WO4
La(NO3)2
LiBr
LiCl
LiClO3
Li2CrO4
Li2Cr2O7
LiI
LiNO2
LiNO3
LiOH
Li2SO4
MgBr2
Mg(BrO3)2
Mg(CH3COO)2
MgCl2
Mg(ClO3)2
MgCrO4
MgI2
Mg(NO3)2
MgSO4
MnBr2
MnCl2
Mn(NO3)2
MnSO4
Na2AsO4
NaBr
NaBrO3
Na2CO3
NaCHOO
NaCH3COO
3
33,0
[7] таблица 1.127
4
0
5
+18
31,5
[7] таблица 1.129
0
+18
[7] таблица 1.130
34,5
0
+25
39,0
0
+25
33,0
0
+25
[7] таблица 1.137
16,5
[7] таблица 1.138
0
+25
25,5
0
+25
28,5
11,0
0
0
+25
+25
25,0
27,5
11,0
0
0
0
+25
+25
+25
0,0
25,5
10,0
0
0
0
+18
+25
+25
[7] таблица 1.135
35
Продолжение таблицы к номограмме 2.3
1
135
NaCl
2
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
NaClO
NaClO3
NaClO4
Na2CrO4
Na2Cr2O7
Na2HPO4
NaH2PO4
NaHSO4
NaI
Na2MoO4
NaN3
NaNO2
NaNO3
NaOH
Na3PO4
Na2S
NaSCN
Na2SO3
Na2SO4
Na2S2O3
Na2SiO3
Na2SnO3
Na2WO4
NH2OH
NH2OH·HCl
NH4 (AlSO4)2
NH4Br
NH4ClO4
(NH4)2Cr2O7
(NH4)2CrO4
NH4CH3COO
(NH4)2CO3
NH4Cl
NH4I
NH4NO3
NH4F
NH4SCN
(NH4)2SO4
NiBr2
NiCl2
Ni(NO3)2
NiSO4
РbBr
Pb(CH3COO)2
Pb(ClO3)2
3
41,0
40,0
41,0
4
0
0
0
5
+18
+25
+17,6
20,0
[7] таблица 1.163
0
+18
40,0
46,0
19,5
0
0
0
+25
+25
+18
0
+25
0
+25
37,5
0
+25
25,0
28,5
11,5
0
0
0
+25
+25
+25
[7] таблица 1.160
[7] таблица 1.166
22,5
[7] таблица 1.148
10,0
[7] таблица 1.149
[7] таблица 1.154
[7] таблица 1.156
[7] таблица 1.150
36
Окончание таблицы к номограмме 2.3
1
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
2
РbCl
РbI
Pb(NO3)2
PbNO3
РbOH
Рb2SO4
SbBr2
SbCl2
Sb(NO3)3
SnCl2
SrBr2
SrCl2
Sr(ClO4)2
SrI2
Sr(NO3)2
ThCl4
Th(NO3)2
Th(NO3)4
UO2(NO3)2
ZnBr2
Zn(BrO3)2
ZnCl2
Zn(ClO4)2
ZnI2
Zn(NO3)2
ZnSO4
Масляная кислота
Изомасляная кислота
НСl
NН3
3
4
5
40,0
[7] таблица 1.172
0
+25
[7] таблица 1.173
33,0
[7] таблица 1.175
0
+25
37,5
0
+25
26,0
0
+25
29,5
10,5
0
0
+25
+25
[7] таблица 1.158
[7] таблица 1.147
37
Глава 3. Теплоемкость газов, жидкостей и водных
растворов веществ
Теплоемкость - отношение количества теплоты dQ, полученного телом
при бесконечно малом изменении его состояния, к связанному с этим
изменением температуры тела dT:
dQ
c=
.
(3.1)
dT
Обычно теплоемкость относят к единице массы, объема или киломоля
вещества и в зависимости от выбранной единицы различают:
• удельную массовую теплоемкость с, Дж /(кг ⋅ К ) ;
удельную объемную теплоемкость с′, Дж /(м 3 ⋅ К ) ;
удельную мольную теплоемкость сμ , Дж /(кмоль ⋅ К ) .
Взаимный пересчет теплоемкостей производят по
(3.2)÷(3.4):
cμ = c ⋅ M ,
c′ = c ⋅ ρ ,
•
•
c′ =
уравнениям
(3.2)
(3.3)
cμ
,
(3.4)
22,4
где М - молекулярная масса вещества, кг/кмоль; ρ - плотность вещества,
кг/м3.
Различают истинную теплоемкость вещества, т.е. теплоемкость при
данной температуре, и среднюю теплоемкость - количество теплоты,
необходимое для повышения температуры единицы количества вещества на
один градус в заданном интервале температур. В справочной литературе
значения средней теплоемкости обычно даются с указанием этого
температурного интервала. Теплоемкость зависит от природы вещества,
температуры и в меньшей степени от давления.
В данной главе представлены удельные массовые изобарные
теплоемкости газов, жидкостей и растворов веществ.
Для ряда веществ зависимость теплоемкости от температуры не
подходит к описанию зависимостей данными номограммами, поэтому
указаны
литературные
источники,
где
представлены
данные
теплофизические свойства или даны интерполяционные зависимости.
3.1.
Определение теплоемкости газов
Удельные массовые теплоемкости газов и паров при атмосферном
давлении представлены номограммой 3.1, где теплоемкость выражена в
ккал /(кг ⋅ К ) . В СИ теплоемкость необходимо перевести в Дж /(кг ⋅ К ) или в
кДж /(кг ⋅ К ) :
1 ккал = 4190Дж = 4,19 кДж
38
1 ккал /(кг ⋅ К ) = 4,19 кДж /(кг ⋅ К ) = 4,19 · 103 Дж /(кг ⋅ К ) .
Зависимость истинной теплоемкости для всех веществ от температуры
можно представить в виде зависимости:
(3.1)
с = а + b·T + d·T2,
где с – теплоемкость вещества при заданной температуре, Дж /(кг ⋅ К ) ; а, b, d
– эмпирические коэффициенты,·T – абсолютная температура, К.
Массовая теплоемкость смеси газов пропорциональна массовой доле
компонента:
n
c см = ∑ (c i ⋅ χi ) ,
(3.2)
i =1
где ссм, сi – массовые теплоемкости смеси и компонентов данной смеси,
Дж /(кг ⋅ К ) ; χi - массовые доли компонентов смеси.
Таблица к номограмме 3.1
№
п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Наименование
вещества
Температурная
шкала
Координаты
Х
2
3
4
Азот
А
23,0
Азота двуокись
Б
17,5
Азота закись
Б
17,5
Азота окись
А
22,5
Аммиак
А
15,5
Анилин
Б
11,0
Аргон
Ср=0,52 кДж/(кг · К)
Ацетилен
Б
17,0
Ацетон
Б
12,0
Бензол
Ср=01,25 кДж/(кг · К)
Бром
Водяной пар
А
20,5
Водород
А
24,5
Водород
А
24,0
бромистый
Водород йодистый [6] стр. 15
Водород
Б
15,5
фосфористый
Водород фтористый
Б
23,5
Водород хлористый
А
23,5
Воздух
А
22,5
Газ доменных
А
22,0
печей (при работе
на коксе)
Газ генераторный
из подмосковного
А
22,0
угля
Газ подземной
А
21,0
газификации угля
39
Y
5
20,0
18,0
20,0
19,5
39,5
31,0
33,5
32,0
Пределы
применимости
номограммы,0С
6
7
0
+1000
0
+1200
0
+1200
0
+1200
0
+1000
0
+1000
0
+1200
0
+800
0
+600
34,0
74,5
1,0
0
0
0
+1000
+1000
+1200
26,0
0
+1200
25,0
14,0
19,5
21,0
0
0
0
0
+1200
+1200
+1000
+1200
23,0
0
+1200
22,5
0
+1200
Номограмма 3.1
для определения удельной массовой теплоемкости газов и паров
при атмосферном давлении
1 ккал = 4190Дж = 4,19 кДж
40
Продолжение таблицы к номограмме 3.1
1
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
2
н-Гексан
Гелий
Дымовые газы
(15% СО2,
11% Н2О)
Йод
Керосин (Топливо
Т-1)
Кислород
Коксовый газ
Криптон
Ксенон
Метан
Неон
Озон
н-Октан
Пентан
Пиридин
Природный газ
Бугусланский
Дашавский
Саратовский
Пропан
Сероводород
Сероокисъ
углерода
Сероуглерод
Серы двуокись
Толуол
Углерод
четырёххлористый
Углерода двуокись
Углерода окись
Уксусная кислота
Уксусный ангидрид
Формальдегид
Фосген
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-13
Фреон-14
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
3
Б
Ср=1,243
кДж/(кг · К)
4
10,0
0
5
37,5
+1200
6
0
7
+1000
Б
16,0
37,5
150
+500
А
20,5
А
18,0
Ср=0,25 кДж/(кг · К)
Ср=0,16 кДж/(кг · К)
А
7,5
Ср=1,07 кДж/(кг · К)
Б
17,0
Б
10,5
Ср=1,72 кДж/(кг · К)
Б
9,5
19,0
43,5
29,5
0
0
0
0
0
0
0
0
+1000
+1200
+1200
+1200
+800
+1200
+300
+1000
+20
+1000
44,5
19,5
37,0
А
А
А
Б
А
Б
12,0
11,0
11,0
9,5
18,0
19,0
40,0
42.5
42,5
37,5
23,0
15,0
0
0
0
0
0
0
+1200
+1200
+1200
+800
+1000
+1200
Б
Б
Б
Б
19,5
19,0
8,5
20,0
11,5
12,5
31,5
9,0
0
0
0
0
+1200
+1000
+600
+800
Б
А
Б
Б
Б
Б
18,0
22,5
12,0
12,0
14,5
20,5
19,5
20,5
29,0
28,5
28,5
11,5
+1000
+1000
+1000
+1000
+1000
+1000
А
А
Б
13,0
7,0
17,0
16,5
23,5
15,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Б
Б
Б
Б
15,5
15,0
15,5
17,0
14,5
17,5
16,5
15,5
0
0
0
0
+500
+500
+500
+300
41
+500
+400
+800
Окончание таблицы к номограмме 3.1
1
53
54
55
56
57
58
59
2
Фуран
Фурфурол
Хлор
Хлораль
Хлороформ
Циан
Циклогексан
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Циклопентан
Эпихлоргидрин
Этан
Этил хлористый
Этилакрилат
Этил бромистый
Этилацетат
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
Этиловый спирт
Этиловый эфир
3.2.
3
Б
Б
Б
Б
Б
4
9,0
10,0
21,5
16,0
17,5
5
29,0
26,0
4,5
15,0
12,0
6
0
0
0
0
0
7
+1000
+1000
+1200
+1000
+600
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
Б
5,5
8,0
6,0
11,5
9,5
11,0
10,5
12,5
9,0
12,0
11,0
16,0
8,5
8,5
35,5
34,5
34,5
26,0
38,5
27,0
30,5
17,5
32,0
36,5
35,5
33,0
34,0
36,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
+600
+1000
+1000
+1000
+800
+1000
+600
+1000
+600
+1000
+1000
+600
+1000
+600
Определение теплоемкости жидкостей
В литературе не приводятся уравнения для приближенного расчета
удельных теплоемкостей жидкостей, поэтому пользуются только
экспериментальными данными, представленными номограммой 3.2.
Теплоемкость жидкостей как и теплоемкость газов увеличивается с ростом
температуры.
Массовая теплоемкость смеси жидкостей пропорциональна массовой
доле компонента смеси и рассчитывается по уравнению:
c см = c1χ1 + c 2 χ 2 + K + c n χ n ,
(3.5)
где ссм – массовая теплоемкость смеси жидкостей или газов, Дж /(кг ⋅ К ) ;
с1, с2, …, сn – теплоемкости компонентов смеси, Дж/(кг К); χ1 , χ 2 , …, χ n –
массовые доли компонентов смеси.
42
Номограмма 3.2
для определения удельной массовой теплоемкости жидкостей
1 ккал = 4190 Дж = 4,19 кДж
43
Таблица к номограмме 3.2
№ п/п Наименование вещества
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
2
Азотная кислота
100% - я
60% - й водный раствор
Аммиак (жидкий)
Анилин
Ацетилен
Ацетон
Бензин Б-70
Бензиловый спирт
Бензол
Вода обыкновенная
Вода тяжелая
Водорода перекись
Водород фтористый
Водород хлористый
Водород цианистый
Гексан
Гидразин
Глицерин
100% - й
95%-й водный раствор
90%-й водный раствор
80%-й водный раствор
60%-й водный раствор
40%-й водный раствор
20%-й водный раствор
Гудрон
Дифениламин
Дифенил
Диэтиленгликоль
Изобутиловый спирт
Изомасляная кислота
100% - я
различных концентраций
Изопропиловый спирт
Капролактам
Керосин
о-Крезол
м-Крезол
р-Крезол
о-Ксилол
м-Ксилол
р-Ксилол
Шкала
Координаты
X
Y
Пределы
применимости
номограммы, 0
С
6
7
3
4
5
А
А
Б
Б
Б
Б
А
Б
Б
Б
61,5
51,5
39,0
51.0
23,5
50,5
44,5
38,0
50,5
62,5
36,5
62,5
110,5
51,5
87,5
55,0
50,5
59,5
44,5
104,0
0
0
-50
+10
-100
-80
0
-15
+10
+10
+100
+100
+100
+130
0
+80
+200
+50
+100
+100
Б
А
Б
Б
А
40,0
61,0
59.0
49
54.0
68,5
59.0
62,0
55,5
72,0
-70
-100
-10
-40
+10
+50
0
+50
+150
+160
А
50,0
62,0
+20
+200
+170
+170
+200
+150
Б
А
Б
54,0
50,0
57,0
37,5
55,5
65,0
+80
+80
0
0
Б
Б
32,0
50,0
72,5
50,5
0
+70
+150
+120
Б
Б
Б
50,0
47,5
54,0
45,5
46,0
42,0
-20
-40
20
+100
+50
170
44
Продолжение таблицы к номограмме 3.2
1
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
2
3
4
Кумол
Б
50,0
Мазут
флотский Ф 12
А
50,5
флотский Ф 20
А
51,0
Масла
Масло АМГ-10
А
46,0
Масло веретенное АУ
А
50,0
Масло дизельное
А
51,0
А
55,0
Масло касторовое
Масло льняное
А
49,5
Масло оливковое
Масло подсолнечное
А
48,0
Масло соляровое
А
51,5
Масло трансформаторное
А
43,0
А
48,5
Масло хлопковое
Масляная кислота
А
51.0
100% - я
различных концентраций
Метилацетат
Б
51
Метиловый спирт
Б
33,5
100 %-й
80 % - й
60 % - й
40 % - й
20 % - й
Метиловый эфир
Б
47,5
Метил хлористый
А
57,5
Мочевина
различных концентраций см. номограмму 3.3.
Муравьиная кислота
Б
58,0
Нитробензол
Б
55,0
Нитроглицерин
Олеиновая кислта
Олеум
А
54,5
Пиридин
Б
32,5
Пропиловый спирт
Б
51,5
Пропиловый эфир
Б
53.0
Сера жидкая
Серная кислота
100 % -я
[6] стр. 14
93 % -я
70 % -я
60 % -я
40 % -я
30 % -я
20 % -я
10 % -я
45
5
46,0
6
-50
7
+150
42,5
42,0
0
0
+200
200
45,0
43.5
42.5
43,0
41,5
+20
0
0
0
0
+150
+200
+200
+200
42,5
40,5
43,0
42.0
0
0
0
0
+200
+150
+200
+200
45,5
0
+200
53
-50
+100
74,0
-50
+150
62,0
33,5
-100
-100
+20
+100
50,0
31,5
+10
+10
+100
+170
38,0
68,5
55.0
15,5
0
-50
-80
0
+200
+150
+120
+150
Продолжение таблицы к номограмме 3.2
1
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
2
Сероводород
Сероуглерод
Силикон
Толуол
Топливо Т-5
Топливо дизельное
Триэтиленгликоль
Углерод
четыреххлористый
Углерода двуокись
Уксусная кислота
100% - я
80% - я
60% - я
40% - я
20% - я
Уксусный альдегид
Уксусный ангидрид
Фенол
Формальдегид
Формамид
Фосфорная кислота
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-13
Фреон-14
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
Фталиевый ангидрид
Фуран
Фурфурол
Хлораль
Хлорбензол
Хлороформ
Циклогексан
Щавелевая кислота
20% - й водный раствор
Этан
Этил хлористый
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
3
4
5
6
7
Б
А
Б
А
65,0
58,5
50,5
46,0
12,0
44,0
43,5
48,0
-100
-50
-90
+20
+50
+200
+50
+200
А
А
51,5
60,0
51,0
11,5
0
-100
+200
+100
Б
13,0
84,0
-50
+30
А
51,0
47,0
+20
+200
Б
57.0
42.5
-50
+170
Б
39,5
78,5
-80
+20
А
Б
Б
Б
Б
Б
А
Б
63,0
51,0
42,0
28,5
61.0
50,0
62,0
60,0
10,0
27.5
42,0
65,5
17.5
32,0
11.5
17,5
-100
-100
-100
-100
-70
-100
-50
-40
+100
+40
0
-60
+100
+60
+150
+100
Б
А
А
Б
А
Б
49
58,5
62,0
56
59,0
43,0
45
32,0
17,5
30
14,5
52,5
-80
-30
+20
-30
+10
+10
+50
+130
+120
+60
+100
50
Б
Б
Б
Б
А
5.0
48,0
40,5
13,5
46,5
95.5
44,0
74,5
101,5
55,5
-50
-50
-40
-100
-10
+30
+150
+170
0
+200
46
Окончание таблицы к номограмме 3.2
1
78
79
80
2
Этиловый спирт
100% - й
90% - й
50% - й
40% - й
20% - й
Этиловый эфир
Этилформиат
3.3.
3
4
5
6
7
Б
[6] стр. 14
30,0
71.5
-100
+150
Б
Б
47,0
52,0
60,5
48,0
-100
-50
+50
+170
Определение теплоемкости водных растворов веществ
Номограмма 3.3 позволяет определить удельную массовую
теплоемкость водных растворов веществ в интервале концентраций по
растворенному веществу от 0 до 40 мас. % для диапазона температур
20÷500С.
Приближенно массовую удельную теплоемкость для водных растворов
солей можно определить пользуясь правилом аддитивности:
с = с1 ⋅ χ1 + с 2 ⋅ χ 2 ,
(3.6)
где с – массовая теплоемкость раствора, Дж /(кг ⋅ К ) ; с1 – теплоемкость соли,
с2 – теплоемкость воды; χ1 , χ 2 - массовые доли соли и воды соответственно.
Теплоемкость твердых веществ, при отсутствии экспериментальных данных,
определяется по атомным теплоемкостям входящих в него элементов
[3, стр.249].
Таблица к номограмме 3.3
№ п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Растворенное
вещество
2
AgF
AgNO3
AlBr3
AlCl3
AlNH4(SO4)2
Al(NO3)3
Al2(SO4)3
BaBr2
Ba(CH3COO)2
BaCl2
Ba(ClO3)2
BaI2
Ba(NO3)2
BаSO4
Координаты
Пределы применимости
номограммы,0С
5
6
X
3
Y
4
5,0
37,0
+25
+52
[7] таблица 1.180
5,0
33,0
[7] таблица 1.182
+21
+53
+22
+27
4,0
37,0
[7] таблица 1.183
[7] таблица 1.184
47
Номограмма 3.3
для определения удельной массовой теплоемкости водных
растворов веществ
1 ккал = 4190 Дж = 4,19 кДж
48
Продолжение таблицы к номограмме 3.3
1
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
2
BeCl2
Be(NO3)2
Be SO4
CaBr2
Ca(CH3COO)2
CaCl2
Ca(ClO3)2
CaI2
Ca(NO3)2
CdBr2
CdCl2
CdI2
Cd(NO3)2
CdSO4
CoBr2
CoCl2
Co(ClO3)2
Co(NO3)2
CoSO4
CrBr3
CrCl3
CrK(SO4)2
Cr(NO3)3
CrO3
Cr2(SO4)3
CsBr
CsCl
CsI
CsNO3
Cs2SO4
CuCl2
Cu(ClO3)2
Cu(NO3)2
CuSO4
FeBr2
FeCl2
FeCl3
FeK(SO4)2
Fe(NO3)3
FeSO4
Fe2(SO4)3
H2AsO4
HBr
HCl
HClO3
HClO4
H2C2O4
3
4
5
6
5,0
38,0
+20
+50
5,0
5,0
28,0
45,0
+22
+21
+52
+51
5,0
38,0
[7] таблица 1.189
[7] таблица 1.190
[7] таблица 1.191
[7] таблица 1.192
5,0
38,5
+21
+51
2,5
50,0
+15
+80
6,0
38,0
+25
+30
5,0
42,0
[7] таблица 1.196
5,0
38,5
16
+20
6,0
37,0
19
+51
5,5
5,0
37,5
40,0
18
18
+50
+23
8,5
48,5
0
+98
8,5
24,5
6,0
45,5
0
+18
6.0
18,0
+20
+52
49
Продолжение таблицы к номограмме 3.3
1
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
2
HF
HI
HIO3
HIO4
HNO3
HgCl2
H2O2
H3PO4
H2S2O8
H2SO4
H2SeO4
H2SiF6
InBr3
KAl(SO4)2
KBr
KBrO3
KCH3COO
KCN
K2CO3
KC2H5COO
KCl
K2C2O4
K2CrO4
K2Cr2O7
KF
K3Fe(CN)6
K4Fe(CN)6
KHCO3
KH2PO4
KHS
KHSO4
KI
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
KN3
KNO2
KNO3
KOH
K3PO4
K2S
KSCN
K2SiO3
KSO3
K2SO4
K2WO4
La(NO3)2
3
6,5
4
31,0
5
6
8,5
34,0
+21
+40
2,5
29
0
+20
5,0
35,0
5,5
7,5
32,0
40,0
+20
+20
+50
+51
6,0
39,5
+21
+52
5,0
4,0
4,5
6,5
43,5
38,5
35,5
35,5
0
+21
+20
+25
+18
+52
+51
+30
6,5
4,5
43,5
40,0
+20
+40
+40
+100
4,0
7,5
9,0
40,0
37,5
43,0
+19
+23
4,0
41,0
+19
+52
50
Продолжение таблицы к номограмме 3.3
1
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
2
LiBr
LiCl
LiClO3
Li2CrO4
Li2Cr2O7
LiI
LiNO2
LiNO3
LiOH
Li2SO4
MgBr2
Mg(BrO3)2
Mg(CH3COO)2
MgCl2
Mg(ClO3)2
MgCrO4
MgI2
Mg(NO3)2
MgSO4
MnBr2
MnCl2
Mn(NO3)2
MnSO4
Na2AsO4
NaBr
NaBrO3
NaCHOO
Na2CO3
NaCH3COO
NaCl
136
137
138
139
140
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
NaClO
NaClO3
NaClO4
Na2CrO4
Na2Cr2O7
Na2HPO4
NaHSO4
NaI
Na2MoO4
NaN3
NaNO2
NaNO3
NaOH
Na3PO4
Na2S
NaSCN
Na2SO3
3
1,5
5,0
4
38,5
42,0
5
+3
+11
6
+40
+50
4,0
36,0
5,5
43,0
[7] таблица 1.218
[7] таблица 1.219
+20
+13
+50
+50
6,0
45,0
[7] таблица 1.221
+22
+52
[7] таблица 1.216
5,5
7,5
36,0
39,0
19
18
+51
7,5
5,0
5,0
36,5
38,0
40,0
0
19
19
+98
+51
+51
5,5
38,5
+20
+52
8,5
5
6,5
8,0
24,5
25,5
36,5
38,0
+20
0
+20
+20
+18
+40
+100
31,0
32,5
34,0
+25
+25
+16
+30
+30
+20
39,5
+20
+51
27,5
29,5
+20
+18
+30
10,0
7,5
5,0
[7] таблица 1.239
4,5
8,0
7,5
51
Продолжение таблицы к номограмме 3.3
1
154
Na2SO4
2
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
Na2S2O3
Na2SiO3
Na2SnO3
Na2WO4
NH2OH
NH2OH·HCl
NH4 (AlSO4)2
NH4Br
NH4ClO4
(NH4)2Cr2O7
(NH4)2CrO4
NH4CH3COO
(NH4)2CO3
NH4Cl
NH4I
NH4NO3
NH4F
NH4SCN
(NH4)2SO4
NiBr
NiCl2
Ni(NO3)2
NiSO4
РbBr
Pb(CH3COO)2
Pb(ClO3)2
РbCl
РbI
Pb(NO3)2
PbNO3
РbOH
Рb2SO4
SbBr2
SbCl2
Sb(NO3)3
SnCl2
SrBr2
SrCl2
Sr(ClO4)2
SrI2
Sr(NO3)2
ThCl4
Th(NO3)2
Th(NO3)4
UO2(NO3)2
3
14,5
0,0
4
29,0
23,5
5
+20
+40
6
+40
+94
5,0
35,5
[7] таблица 1.228
+20
+50
+30
+50
6,0
4,5
4,0
34,0
33,0
25,5
+25
+20
+17,5
4,0
42,0
+18
4,5
41,0
+20
+50
5,5
5,5
7,0
6,5
4,5
34,5
38,5
43,0
38,5
42,5
+19
+20
+24
+24
+25
+51
+52
+55
+55
+56
5,5
30,5
+18
+51
4,5
37,0
[7] таблица 1.248
+18
+51
38,5
+21
+26
[7] таблица 1.251
5,5
43,0
+19
+51
3,5
52
Окончание таблицы к номограмме 3.3
1
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
2
ZnBr2
Zn(BrO3)2
ZnCl2
Zn(ClO3)2
ZnI2
Zn(NO3)2
ZnSO4
Масляная
кислота
Изомасляная
кислота
НСl
NН3
3
4
5
6
4,0
35,5
+19
+51
5,0
4,5
38,5
39,5
+20
+20
+52
+52
53
Глава 4. Теплопроводность газов, жидкостей и водных
растворов веществ
Теплопроводность представляет собой процесс переноса теплоты
вследствие движения микрочастиц вещества. Основным законом
теплопроводности является закон Фурье:
dt
dQ =−λ
dF dτ,
(4.1)
dn
где dQ - количество теплоты, передаваемое теплопроводностью (Дж) за
время dτ (с) через поверхность dF (м2); dt/dn - градиент температуры, К/м;
λ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м⋅К).
Коэффициент теплопроводности зависит от агрегатного состояния
вещества, его природы, от температуры и давления. При обычных
температурах и давлении лучшими проводниками теплоты являются
металлы, худшими – газы.
4.1.
Определение теплопроводности газов
Коэффициент теплопроводности газов (или просто теплопроводность)
лежит в пределах 0,006 ÷ 0,165 Вт/(м⋅К), возрастает с увеличением
температуры и не зависит от давления.
При невысоких давлениях коэффициент теплопроводности для газов
может быть вычислен по уравнению:
λ = В·сv·μ,
(4.2)
где λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м⋅К); сv – удельная массовая
изохорная теплоемкость, Дж / (кг ⋅ К ) ; μ – динамический коэффициент
вязкости, Па·с.
9k
B=
,
(4.3)
4
где k – показатель адиабаты.
Для одноатомных газов В=2,5; двухатомных – В=1,9; трехатомных − В=1,72.
Зависимость теплопроводности газов от температуры можно
представить уравнением:
n
⎛T⎞
λ = λ 0 ⋅ ⎜⎜ ⎟⎟ ,
(4.4)
T
⎝ 0⎠
где λ – теплопроводность газа, Вт/(м⋅К); λ – теплопроводность газа при
Т0=273К, Вт/(м⋅К); Т – абсолютная температура, К; n – постоянная,
определяемая экспериментальным путем.
Для определения теплопроводности смеси газов можно использовать
правило аддитивности:
n
λ см = ∑ (λ i ⋅ x i ) ,
i =1
54
(4.5)
где λ см - теплопроводность смеси газов; λ i - теплопроводность i-го
компонента смеси; x i - мольная доля i-го компонента смеси; n – количество
компонентов.
Теплопроводность отдельных газов определяется по номограмме 4.1.
Таблица к номограмме 4.1
№
п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Наименование вещества
2
Азот
Азота двуокись
Азота закись
Азота окись
Аммиак
Анилин
Аргон
Ацетилен
Ацетон
Бензол
Бром
Водяной пар
Водород (λ · 102)
Водород бромистый
Водород йодистый
Водород фосфористый
Водород фтористый
Водород хлористый
Воздух
Газ доменных печей (при
работе на коксе)
Газ генераторный
из подмосковного угля
Газ подземной
газификации угля
н-Гексан
Гелий (для гелия на
номограмме значения
соответствуют λ⋅102)
Дымовые газы (15% СО2,
11% Н2О)
Координаты
X
Y
3
4
23,5
56,0
14,0
20,0
8,0
16,5
24,0
12,0
4,0
1,5
[6] стр. 18
10,0
25
Пределы применимости
номограммы, 0С
5
6
0
+500
45,0
57,5
61,0
38,5
41,0
56,0
45,0
46,5
0
0
0
0
0
0
0
0
+150
+300
+1000
+500
+500
+1000
+600
+600
51,0
43
0
0
+800
+1000
22,5
22,5
56,0
57,5
0
0
+700
+1000
22,5
22,0
67,5
65,0
0
0
+1000
+1000
3,0
26,5
49,0
34,5
0
0
+600
+600
19,0
56,5
0
+1000
55
Номограмма 4.1
для определения теплопроводности газов и паров при атмосферном
давлении
56
Продолжение таблицы к номограмме 4.1
1
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
2
Йод
Керосин (Топливо Т-1)
Кислород
Коксовый газ
Криптон
Ксенон
Метан
Неон
Озон
н-Октан
Пентан
Пиридин
Природный газ
Бугусланский
Дашавский
Саратовский
Пропан
Сероводород
Сероокисъ углерода
Сероуглерод
Серы двуокись
Толуол
Углерод
четырёххлористый
Углерода двуокись
Углерода окись
Уксусная кислота
Уксусный ангидрид
Формальдегид
Фосген
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-13
Фреон-14
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
Фуран
Фурфурол
Хлор
Хлораль
Хлороформ
Циан
Циклогексан
Циклопентан
3
4
5
6
38,5
43,0
33,0
42,0
50,5
39,0
0
0
0
0
0
0
+400
+400
+400
+500
+500
+500
25,5
26,5
0
0
+500
+500
47,5
0
+500
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
[6] стр. 18
4,0
4,0
1,0
3,5
3,5
4,5
[6] стр. 18
5,0
9,5
2,0
57
Окончание таблицы к номограмме 4.1
1
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
2
Эпихлоргидрин
Этан
Этил хлористый
Этилакрилат
Этил бромистый
Этилацетат
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
Этиловый спирт
Этиловый эфир
4.2.
3
23,0
6,0
5,0
4,0
3,5
3,0
5,5
5,0
5,0
4,0
4,0
4
18,0
60,0
42,0
44,0
36,0
45,0
54,0
57,0
43,5
49,5
52,0
5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
6
+500
+500
+500
+500
+500
+600
+500
+600
+500
+500
+600
Определение теплопроводности жидкостей
Коэффициент теплопроводности жидкостей находится в пределах
0,1÷0,7 Дж / (м ⋅ с ⋅ К ) или Вт (м ⋅ К ) . Согласно экспериментальным данным
теплопроводность жидкостей уменьшается с ростом температуры.
Исключение составляют вода и глицерин.
Коэффициент
теплопроводности
жидкостей
пропорционален
изобарной теплоемкости (ср), плотности (ρ) и вязкости (μ):
λ 30 = А ⋅ с р ⋅ 3
ρ
,
μ
(4.6)
где λ30 – коэффициент теплопроводности при 30 0С, Вт (м ⋅ К ) ; μ –
динамический коэффициент вязкости, Па ⋅ с ; ρ – плотность, кг/м3, А –
коэффициент, зависящий от степени ассоциации жидкости. Для
ассоциированных жидкостей (вода) – А = 3,58·10-3, для неассоциированных
(бензол) – А = 4,22·10-8.
Зависимость теплопроводности от температуры описывается
уравнением:
λt = λ30 [1 – β(t – 300C)],
(4.7)
где λ30 – теплопроводность при температуре 300C, Вт (м ⋅ К ) ; β –
коэффициент объемного расширения, 1/К; t – температура, 0C.
Теплопроводность смеси жидкостей определяется по правилу
аддитивности (см. определение теплопроводности газов – ур.4.5).
58
Номограмма 4.2
для определения теплопроводности жидкостей
1 ккал/(м⋅час⋅К) = 1,163 Дж / (м ⋅ с ⋅ К )
59
Таблица к номограмме 4.2
№ п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Наименование вещества
2
Азотная кислота
100% - я
75% - й водный раствор
60% - й водный раствор
25% - водный раствор
Аммиак (жидкий)
26% - й водный раствор
Анилин
Ацетилен
Ацетон
Бензин Б-70
Бензиловый спирт
Бензол
Вода обыкновенная
Вода тяжелая
Водорода перекись
Водород фтористый
Водород хлористый
Водород цианистый
Гексан
Гидразин
Глицерин
100% - й
95%-й водный раствор
90%-й водный раствор
80%-й водный раствор
60%-й водный раствор
50%-й водный раствор
20%-й водный раствор
Гудрон
Дифениламин
Дифенил
Диэтиленгликоль
Изобутиловый спирт
Изомасляная кислота
100% - я
различных концентраций
Изопропиловый спирт
Капролактам
Керосин
о-Крезол
м-Крезол
р-Крезол
Шкала
4
5
Пределы
применимости
номограммы, 0 С
6
19,5
35,0
40,5
47,0
-60
0
+50
+90
30,0
6,0
56,5
68,0
0
+80
+100
+150
3
Координаты
X
Y
[6] стр. 15
[6] стр. 15
[6] стр. 15
[6] стр. 15
[6] стр. 15
[6] стр. 15
[6] стр. 15
[6] стр. 15
60
Продолжение таблицы к номограмме 4.2
1
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
2
о-Ксилол
м-Ксилол
р-Ксилол
Кумол
Мазут флотский Ф 12
Мазут флотский Ф 20
Масла
Масло АМГ-10
Масло веретенное АУ
Масло дизельное
Масло касторовое
Масло льняное
Масло оливковое
Масло подсолнечное
Масло соляровое
Масло трансформаторное
Масло хлопковое
Масляная кислота
100% - я
различных концентраций
Метилацетат
Метиловый спирт
100 %-й
80 % - й
60 % - й
40 % - й
20 % - й
Метиловый эфир
Метил хлористый
Мочевина
90% - й водный раствор
80% - й водный раствор
60% - й водный раствор
40% - й водный раствор
20% - й водный раствор
Муравьиная кислота
Нитробензол
Нитроглицерин
Олеиновая кислта
Олеум
Пиридин
Пропиловый спирт
Пропиловый эфир
Сера жидкая
Серная кислота
100 % -я
93 % -я
3
27,0
27,0
4
45,5
42,5
5
0
0
6
+125
+125
30,5
40,0
42,0
57,5
36,5
34,5
0
+10
+10
+100
+100
+100
33,0
39,0
39,5
34,5
33,0
42,5
39,5
82,0
+20
+10
+10
0
+150
+150
+100
+150
44,5
76,5
-20
+100
40,0
23,5
0
+120
4,0
75,5
+80
+120
11,0
62,0
-50
+100
18,0
81,0
-60
+100
15,0
5,5
34,5
53,0
-60
-20
0
+20
31
32,5
72,5
57,5
0
0
+90
130
13,0
27,0
64,0
37,0
0
-60
+150
+100
61
Продолжение таблицы к номограмме 4.2
1
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
2
70 % -я
60 % -я
40 % -я
30 % -я
20 % -я
10 % -я
Сероводород
Сероуглерод
Силикон
Толуол
Топливо Т-5
Топливо дизельное
Триэтиленгликоль
Углерод четыреххлористый
Углерода двуокись
Уксусная кислота
100% - я
80% - я
60% - я
40% - я
20% - я
Уксусный альдегид
Уксусный ангидрид
Фенол
Формальдегид
Формамид
Фосфорная кислота
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-13
Фреон-14
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
Фталиевый ангидрид
Фуран
Фурфурол
Хлораль
Хлорбензол
Хлороформ
Циклогексан
Щавелевая кислота
20% - й водный раствор
3
4
5
6
25,0
24,0
35,0
30,0
21,0
30,5
0,5
43,0
44,0
30,0
34,5
52,0
20,5
29,5
-60
0
-50
0
-60
-60
0
+150
+150
+150
+150
+50
+100
+30
27,5
70,5
+30
+100
23,5
63,0
+10
+100
2,5
62,0
-60
+40
22
14,5
19,5
11,5
-40
-60
+40
+20
16
17
10,5
34
38,5
17,5
10,5
8,5
-40
-60
-30
-60
+40
+20
+20
+80
14,5
45,0
31
29,5
27,5
30,5
40,5
52,5
39
40,0
31,5
36,5
0
-30
-60
0
-30
+10
+100
+150
+150
+80
+60
+100
62
Окончание таблицы 4.2
1
73
74
75
76
77
78
79
80
2
Этан
Этил хлористый
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
Этиловый спирт
100% - й
94% - й
80% - й
60% - й
40% - й
20% - й
Этиловый эфир
Этилформиат
4.3.
3
8,0
36,0
9,0
23,5
5,0
4
24,5
41.5
54,5
19,0
93,0
[6] стр. 15
33,5
81,5
[6] стр. 15
42,5
18,0
49,5
60,0
5
0
-60
-40
-60
+20
6
+50
+50
+150
0
+150
0
+150
0
+10
+60
+60
Определение теплопроводности водных растворов веществ
Коэффициент теплопроводности растворов веществ зависит от
природы растворителя и растворенного вещества, от концентрации
растворенного вещества, температуры и практически не зависит от давления.
Для определения коэффициента теплопроводности водных растворов
веществ при температуре 20 0С применяется номограмма 4.3. Для
определения коэффициента теплопроводности от температуры применяется
номограмма 4.4, в основу которой положена зависимость (4.8):
λ t = λ 20 + 0,002 (t − 20 ) − 0,06 ⋅ 10 −4 (t − 20 )2 ,
(4.8)
где λt – теплопроводность при требуемой температуре, Вт (м ⋅ К ) ; λ20 –
теплопроводность при температуре 20 0С, Вт (м ⋅ К ) ; t – температура, 0С.
63
Номограмма 4.3
для определения теплопроводности водных растворов веществ
о
при t = 20 C
64
Номограмма 4.4
для пересчета значений коэффициента теплопроводности
о
при 20 С для любого значения температуры
1 ккал/(м⋅час⋅К) = 1,163 Дж / (м ⋅ с ⋅ К ) = 1,163 Вт / ( м ⋅ К )
65
Таблица к номограммам 4.3 и 4.4
№ п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
Растворенное
вещество
2
AgF
AgNO3
AlBr3
AlCl3
AlNH4(SO4)2
Al(NO3)3
Al2(SO4)3
BaBr2
Ba(CH3COO)2
BaCl2
Ba(ClO3)2
BaI2
Ba(NO3)2
BаSO4
BeCl2
Be(NO3)2
BeSO4
CaBr2
Ca(CH3COO)2
CaCl2
Ca(ClO3)2
CaI2
Ca(NO3)2
CdBr2
CdCl2
CdI2
Cd(NO3)2
CdSO4
CoBr2
CoCl2
Co(ClO3)2
Co(NO3)2
CoSO4
CrBr3
CrCl3
CrK(SO4)2
Cr(NO3)3
CrO3
Cr2(SO4)3
CsBr
CsCl
CsI
CsNO3
Cs2SO4
Координата
Х
3
Пределы применимости
номограммы, 0С
4
5
40,0
15,0
16,5
0
0
0
+50
+20
+30
20,5
17,5
33,0
0
0
0
+30
+20
+40
0
0
0
+20
+20
+50
0
0
+25
+50
0
0
0
0
+40
+30
+40
+50
0
0
0
0
+30
+20
+30
+40
0
+20
44,0
39,0
30,0
[7] таблица 1.259
29
28,0
42,0
34,0
26,5
44,0
[7] таблица 1.265
[7] таблица 1.266
[7] таблица 1.267
[7] таблица 1.268
[7] таблица 1.269
23,0
28,5
28,0
34,0
[7] таблица 1.272
[7] таблица 1.273
31,5
[7] таблица 1.275
66
Продолжение таблицы к номограммам 4.3 и 4.4
1
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
2
CuCl2
Cu(ClO3)2
Cu(NO3)2
CuSO4
FeBr2
FeCl2
FeCl3
FeK(SO4)2
Fe(NO3)3
FeSO4
Fe2(SO4)3
H2AsO4
HBr
HCl
HClO3
HClO4
H2C2O4
HF
HI
HIO3
HIO4
HNO3
HgCl2
H2O2
H3PO4
H2S2O8
H2SO4
H2SeO4
H2SiF6
InBr3
KAl(SO4)2
KBr
KBrO3
KCH3COO
KCN
K2CO3
KC2H5COO
KCl
K2C2O4
K2CrO4
K2Cr2O7
KF
K3Fe(CN)6
K4Fe(CN)6
KHCO3
KH2PO4
KHS
3
24,5
33,0
30,0
40,0
4
0
0
0
0
5
+20
+30
+25
+10
25,0
35,0
0
0
+40
+10
43,5
39,5
30,0
0
0
0
+30
+20
+20
61,0
40,0
40,0
0
0
0
+40
+10
+30
0
+20
[7] таблица 1.278
[7] таблица 1.279
[7] таблица 1.280
[7] таблица 1.281
35,5
[7] таблица 1.289
[7] таблица 1.290
67
Продолжение таблицы к номограммам 4.3 и 4.4
1
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
2
KHSO4
KI
KN3
KNO2
KNO3
KOH
K3PO4
K2S
KSCN
K2SiO3
K2SO3
K2SO4
K2WO4
La(NO3)2
LiBr
LiCl
LiClO3
Li2CrO4
Li2Cr2O7
LiI
LiNO2
LiNO3
LiOH
Li2SO4
MgBr2
Mg(BrO3)2
Mg(CH3COO)2
MgCl2
Mg(ClO3)2
MgCrO4
MgI2
Mg(NO3)2
MgSO4
MnBr2
MnCl2
Mn(NO3)2
MnSO4
Na2AsO4
NaBr
NaBrO3
Na2CO3
NaCHOO
NaCH3COO
NaCl
NaClO
NaClO3
NaClO4
3
4
5
25,0
0
+50
0
0
+40
+20
0
0
+20
+10
0
0
0
0
0
0
0
0
+40
+20
+10
+20
+20
+50
+50
+40
0
0
0
+20
+50
+30
0
0
0
0
0
0
+30
+30
+20
+40
+30
+20
24,0
[7] таблица 1.307
[7] таблица 1.308
0
+30
30,0
42,5
[7] таблица 1.319
0
0
+40
+20
20,0
44,0
0
0
+30
+20
36,5
35,0
0
0
+40
+50
35,5
35,0
[7] таблица 1.293
33,5
45,0
22,0
27,0
26,5
53,5
41,5
22,0
36,5
33,5
[7] таблица 1.299
52,5
21,5
27,5
24
26,5
51,0
21,5
33,0
48,0
68
Продолжение таблицы к номограммам 4.3 и 4.4
1
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
2
Na2CrO4
Na2Cr2O7
Na2HPO4
NaH2PO4
NaHSO4
NaI
Na2MoO4
NaN3
NaNO2
NaNO3
NaOH
Na3PO4
Na2S
NaSCN
Na2SO3
Na2SO4
Na2S2O3
Na2SiO3
Na2SnO3
Na2WO4
NH2OH
NH2OH·HCl
NH4 (AlSO4)2
NH4Br
NH4ClO4
(NH4)2Cr2O7
(NH4)2CrO4
NH4CH3COO
(NH4)2CO3
NH4Cl
NH4I
NH4NO3
NH4F
NH4SCN
(NH4)2SO4
NiBr2
NiCl2
Ni(NO3)2
NiSO4
РbBr
Pb(CH3COO)2
Pb(ClO3)2
РbCl
РbI
Pb(NO3)2
PbNO3
РbOH
3
[7] таблица 1.321
50,5
4
5
0
+50
0
+50
48,0
46,0
[7] таблица 1.327
0
0
+40
+40
50,5
[7] таблица 1.328
50,5
0
+25
0
+25
18,0
21,5
0
0
+30
+10
16,5
17,5
19,5
25,5
21,5
0
0
0
0
0
+40
+20
+45
+50
+10
31,5
0
+40
0
0
+15
+35
0
+30
[7] таблица 1.323
[7] таблица 1.324
28,0
[7] таблица 1.330
[7] таблица 1.331
41,5
31,0
45,0
[7] таблица 1.332
69
Окончание таблицы к номограммам 4.3 и 4.4
1
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
2
Рb2SO4
SbBr2
SbCl2
Sb(NO3)3
SnCl2
SrBr2
SrCl2
Sr(ClO3)2
SrI2
Sr(NO3)2
ThCl4
Th(NO3)2
Th(NO3)4
UO2(NO3)2
ZnBr2
Zn(BrO3)2
ZnCl2
Zn(ClO3)2
ZnI2
Zn(NO3)2
ZnSO4
Масляная кислота
Изомасляная
кислота
НСl
NН3
3
4
5
30,5
39,5
44,0
0
0
0
+50
+30
+40
30,0
41,5
36,0
28,0
43,5
28,5
33,0
0
0
0
0
0
0
0
+50
+35
+50
+45
+40
+25
+20
22,0
41,0
26,0
26,5
21,5
31,0
41,0
0
0
0
0
0
0
0
+50
+30
+40
+30
+50
+50
+30
70
Глава 5. Критерий Прандтля для газов и жидкостей
Критерий Прандтля характеризует теплофизические свойства веществ
и зависит от температуры. Рассчитывается по уравнению:
Pr =
c⋅μ
,
λ
(5.1)
где с – удельная массовая теплоемкость, Дж / (кг ⋅ К ) ; μ – динамический
коэффициент вязкости, Па ⋅ с ; λ – коэффициент теплопроводности,
Вт (м ⋅ К ) . Зная численные значения данных теплофизических характеристик
при заданной температуре, критерий Прандтля можно рассчитать. Для
упрощения расчетов численные значения критерия Прандтля для газов и
жидкостей представлены соответственно номограммами 5.1 и 5.2.
5.1. Определение критерия Прандтля газов и паров
Таблица к номограмме 5.1
№
п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Наименование вещества
2
Азот
Азота двуокись
Азота закись
Азота окись
Аммиак
Анилин
Аргон
Ацетилен
Ацетон
Бензол
Бром
Водяной пар
Водород
Водород бромистый
Водород йодистый
Водород фосфористый
Водород фтористый
Водород хлористый
Воздух
Газ доменных печей (при
работе на коксе)
Координаты
X
Y
3
4
26,5
14,0
Пределы применимости
номограммы, 0С
5
6
0
+350
49,0
9,0
29,0
25,5
0
0
+200
+200
40,5
12,5
0
+600
14,5
20,5
29,0
20,5
0
+200
+400
+500
3,0
36,5
32,0
15,5
+100
0
+350
+500
37,5
45,5
18,5
16,5
0
0
+400
+500
71
Номограмма 5.1
для определения критерия Прандтля газов и паров
при атмосферном давлении
72
Продолжение таблицы к номограмме 5.1
1
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
2
Газ генераторный
из подмосковного угля
Газ подземной
газификации угля
н-Гексан
Гелий
Дымовые газы (15% СО2,
11% Н2О)
Йод
Керосин (Топливо Т-1)
Кислород
Коксовый газ
Криптон
Ксенон
Метан
Неон
Озон
н-Октан
и-Пентан
Пиридин
Природный газ
Бугусланский
Дашавский
Саратовский
Пропан
Сероводород
Сероокисъ углерода
Сероуглерод
Серы двуокись
Толуол
Углерод
четырёххлористый
Углерода двуокись
Углерода окись
Уксусная кислота
Уксусный ангидрид
Формальдегид
Фосген
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-15
Фреон-14
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
3
4
5
6
44,0
49,5
6,0
2,0
0
0
+300
+300
22,5
46,5
44,0
31,0
14,5
13,5
0
+100
+300
+600
+600
+1000
21,5
15,5
0
+300
38,0
39,0
13,0
44,0
12,0
10,0
14,0
11,0
+100
+100
0
0
+500
+500
+200
+600
21,5
26,5
26
30,5
0
0
+500
+600
55,0
55,0
55,0
30,5
25,5
31,5
31,5
29,5
0
0
+100
+200
+200
+200
+600
38,5
49,5
0
+1000
30,5
37,5
+100
+600
15,0
28,5
18,0
20,5
0
0
+300
+200
73
Окончание таблицы к номограмме 5.1
1
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
2
Фуран
Фурфурол
Хлор
Хлораль
Хлороформ
Циан
Циклогексан
Циклопентан
Эпихлоргидрин
Этан
Этил хлористый
Этилакрилат
Этил бромистый
Этилацетат
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
Этиловый спирт
Этиловый эфир
3
4
5
6
21,0
25,5
0
+600
25,5
29,0
+200
+400
43,0
30,0
0
+600
15,0
27,5
+100
+400
36,0
28,0
0
+400
5.2. Определение критерия Прандтля для жидкостей
Таблица к номограмме 5.2
№ п/п
1
1
2
3
4
5
6
7
8
Наименование вещества
2
Азотная кислота
100% - я
90% - й водный раствор
70% - й водный раствор
60% - й водный раствор
50% - й водный раствор
40% - й водный раствор
25% - й водный раствор
Аммиак (жидкий)
26% - й водный раствор
Анилин
Ацетилен
Ацетон
Бензин Б-70
Бензиловый спирт
Бензол
Координаты
X
Y
Пределы применимости
номограммы,
0
С
5
6
3
4
38,5
38,0
35,0
37,5
37,0
34,0
46,5
44,0
48,5
48,0
46,5
45,0
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+80
+100
+90
+90
+100
+100
57,0
31,0
19,0
2,0
48,0
70,0
-30
-10
+20
+20
+10
+150
53,0
47,0
27,0
43,0
-10
+10
+10
+200
50,0
36,0
+10
+120
74
Номограмма 5.2
для определения критерия Прандтля жидкостей
на линии насыщения
75
Продолжение таблицы к номограмме 5.2
1
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
2
Вода обыкновенная
Вода тяжелая
Водорода перекись
Водород фтористый
Водород хлористый
Водород цианистый
Гексан
Гидразин
Глицерин
100% - й
95%-й водный раствор
90%-й водный раствор
80%-й водный раствор
60%-й водный раствор
50%-й водный раствор
40%-й водный раствор
20%-й водный раствор
Гудрон
Дифениламин
Дифенил
Диэтиленгликоль
Изобутиловый спирт
Изомасляная кислота
100% - я
различных концентраций
Изопропиловый спирт
Капролактам
Керосин
о-Крезол
м-Крезол
р-Крезол
о-Ксилол
м-Ксилол
р-Ксилол
Кумол
Мазут
флотский Ф 12
флотский Ф 20
Масла
Масло АМГ-10
Масло веретенное АУ
Масло дизельное
Масло касторовое
Масло льняное
Масло оливковое
Масло подсолнечное
Масло соляровое
3
30,5
29,0
4
42,0
45,5
5
0
+10
6
+200
+250
55,0
29,0
0
+70
29,0
66,0
0
+90
34,0
72,0
-40
+150
34,0
62,5
0
+100
48,0
51,0
49,0
48
44,0
38,0
40,0
45
0
0
+20
0
+150
+150
+150
+150
8,5
7,0
100,0
101,5
+50
+60
+150
+200
35,0
19,5
9,0
9,0
24,0
90,0
89,5
99,0
87,0
96,0
+10
0
+50
+20
+20
+150
+55
+200
+300
+150
22,0
97,0
+20
+150
76
Продолжение таблицы к номограмме 5.2
1
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
2
Масло трансформаторное
Масло хлопковое
Масляная кислота
100% - я
различных концентраций
Метилацетат
Метиловый спирт
100 %-й
80 % - й
60 % - й
40 % - й
20 % - й
Метиловый эфир
Метил хлористый
Мочевина
90% - й водный раствор
80% - й водный раствор
60% - й водный раствор
40% - й водный раствор
20% - й водный раствор
Муравьиная кислота
Нитробензол
Нитроглицерин
Олеиновая кислта
Олеум
Пиридин
Пропиловый спирт
Пропиловый эфир
Сера жидкая
Серная кислота
100 % -я
90 % -я
70 % -я
60 % -я
40 % -я
30 % -я
20 % -я
10 % -я
Сероводород
Сероуглерод
Силикон
Толуол
Топливо Т-5
Топливо дизельное
Триэтиленгликоль
Углерод четыреххлористый
Углерода двуокись
3
23,0
23,0
4
85,0
97,0
5
+10
+20
6
+150
+300
14,0
91,5
+100
+200
46,0
38,0
0
+100
27,0
57,0
0
+100
37,5
55,0
+30
+150
34,0
62,5
0
+100
21,0
22,0
76,5
4,0
+10
+10
+150
+150
60,0
12,5
-40
+20
30,0
50,0
0
+150
57,0
31,0
52,0
34,0
13,0
81,0
33,5
68,0
-10
0
-10
0
+120
+300
+120
+200
36
0
+100
55
77
Окончание таблицы к номограмме 5.2
1
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
2
Уксусная кислота
100% - я
80% - й раствор
60% - й раствор
50% - й раствор
40% - й раствор
20% - й раствор
Уксусный альдегид
Уксусный ангидрид
Фенол
Формальдегид
Формамид
Фосфорная кислота
Фреоны
Фреон-11
Фреон-12
Фреон-13
Фреон-14
Фреон-21
Фреон-22
Фреон-113
Фреон-114
Фталиевый ангидрид
Фуран
Фурфурол
Хлораль
Хлорбензол
Хлороформ
Циклогексан
Щавелевая кислота
20% - й водный раствор
Этан
Этил хлористый
Этиламин
Этилен
Этиленгликоль
Этиловый спирт
100% - й
95% - й
80% - й
60% - й
50% - й
40% - й
20% - й
Этиловый эфир
Этилформиат
3
4
5
6
56,0
46,5
+10
+80
27.5
55,0
+20
+100
19,0
80,0
+50
+200
56,0
64,5
25,5
17,0
-20
-30
+40
+20
59,0
65,0
51,0
17,0
15,0
41,0
-40
-40
-10
+40
+10
+120
60,0
50,0
44,5
39,0
29,5
50,0
0
0
+20
+120
+100
+100
58,0
62,5
9,5
17,5
-40
-40
+20
+60
61,0
44,0
5,0
100,0
-40
0
0
+80
53,0
44,0
49,0
54,0
-10
+20
+100
+80
12,0
67,5
+20
+100
55,0
24,0
-10
+90
78
Список использованной литературы
1. Основные
теплофизические
свойства
газов
и
жидкостей
(номографический справочник) / Под общ. ред. П.Е. Богданова.Кемерово, 1971. – 227с.
2. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии
(примеры и задачи) / П.Г. Романков [и др.]. - СПб.: Химия, 1993. –
496с.
3. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов
химической технологии: учеб. пособие для вузов/ К.Ф. Павлов, П.Г.
Романков, А.А. Носков. М.: Альянс, 2005 – 576 с.
4. Теплофизические свойства газов, растворителей и растворов солей.
справочник/ Е.М. Шадрина [и др.], Иван. гос. хим.-технол. ун-т. –
Иваново, 2005. - 196 с.
5. Чубик, И.А. Справочник по теплофизическим характеристикам
пищевых продуктов/ И.А. Чубик, А.М. Маслов. - 2-е изд. доп. – М.:
Пищевая промышленность, 1970. -184с.
6. Романков, П.Г. Расчетные диаграммы и номограммы по курсу
«Процессы и аппараты химической промышленности»/ П.Г. Романков,
М.И. Курочкин. - Л.: Химия, 1985. - 56с.
7. Зайцев,
А.Д.,
Физико-химические
свойства
бинарных
и
многокомпонентных растворов неорганических веществ/ А.Д. Зайцев,
Г.Г. Асеев. - М.: Химия, 1988. – 415 с.
8. Бретшнайдер, С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы
расчета / Под ред. П.Г. Романкова. - М – Л.: Химия, 1966. – 535с.
9. Рид, Р. И. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т.
Шервуд; пер. с англ. под ред. Б.И. Соколова. - 3-е изд. перераб. и доп.
– Л.: Химия, 1982. – 592с.
10. Пери, Д. Справочник инженера – химика. В 2 т. / Под общ. ред. Н.М.
Жаворонкова, П.Г. Романкова. - Л.: Химия, 1969. Т.1. - 640с., Т.2.- 504с.
79
11. Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и
жидкостей/ Н.Б. Варгафтик. - 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Наука, 1972.
– 720с.
12. Вайсбергер, А. Органические растворители. Физические свойства и
методы очистки/ А. Вайсбергер; пер. с англ. – М.: Химия, 1958. – 518с.
13. Хоуген, О. Физико – химические расчеты в технике/ О. Хоуген, К.
Ватсон, пер. с англ. – Л.: Госхимиздат, 1941. – 598с.
14. Чиркин, В.С. Теплофизические свойства материалов: Справочное
руководство/ В.С. Чиркин – М.: Физ-матгиз, 1959. - 356с.
15. Викторов, М.М. Методы вычисления физико-химических величин и
прикладные расчеты/ М.М. Викторов – Л.: Химия, 1977. – 360с.
16. Пасманик, М.И. Производство хлора и каустической соды: справочник
/ М.И. Пасманик, Б.А. Сасс-Тисовский, Л.М. Якименко. - М.: Химия,
1966. – 308с.
17. Голубев, И.Ф.
Вязкость
газов
и
газовых
смесей:
справочное
руководство/ И.Ф. Голубев. – Л.: Химия, 1977. – 360с.
18. Киргинцев, А.Н.
Растворимость неорганических веществ в воде:
справочник / А.Н. Киргинцев, Л.Н. Трушникова, В.Г. Лаврентьева. - Л.:
Химия, 1972. – 245с.
19. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н.
Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.:
Гос. научн.-тех. изд-во хим. лит. 1962. -848с.
20. Цедерберг, Н.В. Теплопроводность газов и жидкостей / Н.В. Цедерберг.
– М-Л.: Госэнергоиздат, 1963 – 408с.
21. Кэй, Дж. Таблицы физических и химических постоянных / Дж. Кэй, Т.
Лэби.
–
М.:
Государственное
издание
физико-математической
литературы, 1962. – 248с.
22. Физические величины: справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З.
Мейликова . - М.: Энергоатомиздат, 1991. -1232с.
80