Теплота нагрівання  

Теплота нагрівання

Теплотою нагрівання речовини () називають величину, що показує, яку кількість теплоти потрібно надати одиниці маси речовини (звичайно одному моль), щоб нагріти її від Т1 до Т2.

Розрахунки теплоти нагрівання базуються на рівняннях, що наведені у попередніх розділах.

Теплоту нагрівання одного мольречовини можна визначити за емпіричним ступеневим рядом (2.7; 2.9)

, (2.13)

за допомогою функцій тепловмісту речовин (1.6)

(2.14)

або через середню теплоємкість речовини (2.7; 2.8)

. (2.15)

Якщо треба визначити теплоту нагрівання будь-якої маси (m) речовини, то рівняння (2.13-1.15) треба множити на величину числа моль (n) речовини, яку можна знайти з співвідношення . Наприклад,

і т.д. (2.16)

Якщо відома питома теплоємкість речовини, то можна відразу визначити теплоту нагрівання всієї маси за рівнянням

, (2.17)

а при визначенні теплоти, необхідної для нагрівання і плавлення сполуки, за рівнянням

, (2.18)

де Qр,пл. – теплота плавлення, Дж/кг.

У випадках, коли в інтервалі температур Т1¸Т2 має місце фазове перетворення (плавлення, кипіння), треба користуватися в розрахунках рівняннями (2.14-2.15), в яких всі можливі в цьому інтервалі температур фазові перетворення враховані. При обчисленні теплоти нагрівання за рівнянням (2.13) необхідно врахувати теплоту фазового перетворення і зміну коефіцієнтів емпіричного ступеневого ряду зі зміною агрегатного стану речовин. Рівняння (2.13) у цьому разі має вигляд

. (2.19)

При визначенні ізохорної теплоти нагрівання користуються ізохорною теплоємкістю, наприклад

. (2.20)

На практиці часто виникає потреба визначення теплоти нагрівання складної системи – суміші (сталі, феросплаву і т.д.). Розрахунки базуються на адитивних властивостях теплоти нагрівання і проводяться за рівнянням

, (2.21)

де n1,2,…,і – кількість моль і-ої речовини в суміші; - теплота нагрівання і-ої речовини, Дж/моль.

Задача 2.1.Визначити істинну мольну ізохорну теплоємкість марганцю при 400 К і середню питому теплоємкість в інтервалі температур від 300 до 500 К.



Розв'язання. Істинну мольну ізобарну теплоємкість марганцю можна знайти, скориставшись довідниковими даними (табл. Д.2), за рівнянням (2.9)

При 400 К марганець знаходиться в твердому агрегатному стані (табл. Д.2), тому

Дж/(моль×К).

Середню мольну теплоємкість марганцю в указаному інтервалі температур можна визначити за рівнянням (2.10)

Середня питома теплоємкість марганцю дорівнюватиме (2.1)

Дж/(кг×К).

Задача 2.2.Визначити питому теплоємкість жаростійкої сталі, що містить (у мас. %): Cr – 20,0; Ni – 7,0; Mn – 5,0; Si – 1,5; W – 1,0; C – 0,4. Мольні теплоємкості елементів відповідно дорівнюють: 23,35; 25,78; 26,28; 19,19; 24,98; 8,54. Cр,Fe = 25,00 Дж/(моль×К).

Розв'язання. Питому теплоємкість сталі можна визначити за рівнянням (2.12), розрахувавши спочатку питомі теплоємкості елементів за рівнянням (2.1):

Дж/(кг×К).

Аналогічно визначають питому теплоємкість інших елементів і потім питому теплоємкість сталі, зваживши, що вміст заліза за умовами задачі складає 65,1%

Задача 2.3. Визначити теплоту, яка потрібна для нагрівання 50 кг міді від 298 до 1500 К. Відомо, що Тпл.=1356 К; Ткип.=2843 К; Qпл.=12,98 кДж/моль.

Розв'язання. Теплоту нагрівання можна визначити за рівняннями (3.1 і 3.7), взявши коефіцієнти ступеневого ряду з табл. Д.2:

Задача 2.4. Визначити кількість коксу, яка потрібна для плавлення 10 т чавуну, в якому міститься 4,3% вуглецю. Початкова температура чавуну 298 К, температура плавлення 1428 К, теплота плавлення 96 кДж/кг, середня питома теплоємкість чавуну в інтервалі температур 298¸1428 К дорівнює 540Дж/(кг×К). Теплота згоряння коксу становить 3×104 кДж/кг, коефіцієнт корисної дії печі – 60%.

Розв'язання. Загальну кількість теплоти, що потрібна для нагрівання і плавлення чавуну розраховуємо за рівнянням (3.6)

Кількість коксу, яка теоретично потрібна для плавлення чавуну, складатиме

кг.

З урахуванням к.к.д. печі, кількість коксу, необхідного для плавлення 10 т чавуну, становитиме

кг.


0382847077390226.html
0382890118141743.html
    PR.RU™