Kimyoviy texnologiya

Mavzu: Issiqlik effektiga harorat ta’siri qonunlarini о‘rganishga doir masalalar yechish.

Moddalarning qizdirilganda issiqlik yutish xususiyati issiqlik sig‘imi deyiladi. Har xil moddalarning issiqlik sig‘imi turlicha bo‘ladi.

Modaning harorati 1⁰S ko‘tarilganda yutilgan issiqlik miqdori shu moddaning issiqlik sig‘imi deyiladi.

Issiqlik sig‘imi turlicha: solishtirma, atom, molyar va hajm issiqlik sig‘imlaridan iborat.

Solishtirma issiqlik sig‘imi deb, 1 kg moddani 1⁰S ga qizdirilganda sarflangan issiqlik miqdoriga aytiladi. Solishtirma issiqlik sig‘imi J/kg·K bilan ifodalanadi.

Mol issiqlik sig‘imi deb, 1 mol moddani haroratini 1⁰S ga oshirish uchun sarflangan issiqlik miqdoriga aytiladi. Mol issiqlik sig‘imining o‘lchov birligi J/mol·K bilan ifodalanadi. Solishtirma issiqlik sig‘imini moddaning molekulyar massasiga ko‘paytmasi mol issiqlik sig‘imini ifodalaydi:

(2.1)

Bu erda - mol issiqlik sig‘imi;

- solishtirma issiqlik sig‘imi;

- moddaning molekulyar massasi.

Texnikaviy termodinamikada kimyoviy reaksiyaning agregat holatiga qarab, hajmiy issiqlik sig‘imi tushunchasi kiritilgan. Normal sharoitda 1m³ gazni haroratini 1⁰S ga ko‘tarish uchun sarflangan issiqlik miqdori - hajmiy issiqlik sig‘imi deyiladi va u bilan ioshrallanadi. Solishtirma va hajmiy issiqlik sig‘imlari quyidagicha belgilanadi:

(2.2)

(2.3)

(2.4)

Bunda - normal sharoitdagi gazning zichligi, kg/m³.

Gazlarning issiqlik sig‘imi sharoitga qarab, doimiy bosimdagi issiqlik sig‘imi - va domiy hajmdagi issiqlik sig‘imi - bilan belgilanadi.

Isitish jarayoni doimiy hajmda olib borilganida, termodinamikaning birinchi qonunining asosiy tenglamasiga muvofiq:

bo‘lganda

Demak, sistemaga berilgan issiqlik faqatgina sistemaning ichki energiyasini oshirishga sarf bo‘ladi. Isitish doimiy bosimda olib borilganda esa, issiqlik sistemaning ichki energiyasini oshirishdan tashqari ish bajarishga ham sarf bo‘ladi. SHunga ko‘ra > bo‘ladi.

Qattiq va suyuq holdagi moddalarda, harorat o‘zgarishi bilan ularning hajmi ham o‘zgaradi. SHunga ko‘ra, , o‘rtasidagi farq kam bo‘ladi. SHunga ko‘ra, moddalarning bu holatlarida, taqribiy hisoblarda , - o‘rtasidagi farqni hisobga olmasa ham bo‘ladi. Lekin moddalar gaz holatda bo‘lganida bu farqni e’tiborga olish zarur.

Gazlarda har doim > bo‘ladi. CHunki doimiy bosimda gazning harorati ortishi bilan hajmi ham ortadi, ya’ni harorat ko‘tarilishi bilan hajmi kengayib, ish (A) bajariladi. SHuning uchun ko‘rinishida yoziladi.

Issiqlikni hisoblashda, ko‘pincha doimiy haroratda haqiqiy mol issiqlik - sig‘imidan yoki o‘rtacha mol va solishtirma issiqlik sig‘imidan, ma’lum harorat oralig‘ida foydalaniladi. Tajribada ma’lum harorat oralig‘ida issiqlik sig‘imining o‘rtacha qiymati aniqlanadi. Masalan, 1 kmol moddani dan gacha qizdirish uchun miqdorda issiqlik sarflangan bo‘lsa, o‘rtacha issiqlik sig‘imi:

bo‘ladi (2.5)

lar farqi juda kichik bo‘lganda o‘rtachi issiqlik sig‘imi haqiqiy issiqlik sig‘imi qiymatini ifodalaydi va quyidagicha aniqlanadi:

(2.6)

Moddalar har bir haroratda o‘ziga xos issiqlik sig‘imiga ega bo‘ladi. Haqiqiy issiqlik sig‘isining haroratga bog‘liqligini matematik qiymatidan foydalanib, o‘rtachi issiqlik sig‘imi. Mol va solishtirma issiqlik sig‘imlarini aniqlash mumkin. Bu issiqlik sig‘imlari orasidagi o‘zaro bog‘liqliklar quyidagi formula bilan ifodalanadi:

(2.7)

yoki

(2.8)

Bu erda - loeffitsientlar bo‘lib, ko‘pgina moddalar uchun ma’lumotnomadan olinadi.

Issiqlik sig‘imini hisoblashda (2.6) formuladan foydalaniladi:

Harorat T₁ dan T₂ ga ko‘tarilganda yutilgan issiqlik miqdorini (2.6) formulaning integral qiymatidan hisoblash mumkin:

(2.9)

(2.7) formuladan haqiqiy issiqlik sig‘imi qiymatini (2.9) ga qo‘yib, quyidagi ifoda hosil qilinadi:

(2.10)

(2.5) formuladan issiqlik sig‘imining o‘rtacha (S) qiymati asosida issiqlik miqdorini aniqlash mumkin?

(2.11)

(2.10) va(2.11) formulalarni chap tomonidagi qiymatlar teng bo‘lgani uchue ularning o‘ng tomonidagi qiymatlari ham teng bo‘ladi.

yoki

Bundan bo‘ladi (2.12)

8. 
   formula integrallansa, quyidagi ifoda kelib chiqadi:
   

(2.13)

Ko‘pgina moddalar uchun ma’lum harorat intervalida issiqlik sig‘imining o‘rtacha qiymati ma’lumotnomalarda berilgan.Agar issiqlik sig‘imining qiymati berilmasa, u holda uni (2.13) formuladan hisoblanadi.

Haqiqiy issiqlik sig‘imini o‘rtacha issiqlik sig‘imi qiymatidan 0-T⁰S intervalida aniqlash mumkin, buning uchun o‘ratacha issiqlik sig‘imi qiymati T ga ko‘paytirilib, T bo‘yicha differensiallanadi:

(2.14)

Aralashmalarda komponentlar o‘zaro kimyoviy ta’sirlashmasa, uning issiqlik sig‘imi addiktivlik qoidasi asosida hisoblanadi:

yoki (2.15)

,

Bu erda: - aralashmadagi komponentlarning massa (%) miqdori;

moddalarning solishtirma sig‘imlari;

aralashmadagi komponentlarning mol (gaz bo‘lsa, hajm) miqdorlari % da.

moddalarning mol issiqlik sig‘imlari.