Теплопроводность — кислород — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Теплопроводность кислорода при атмосферном давлении, как это следует из табл. 25 и рис. 28, изучена сравнительно мало. [1]
Таким образом, теплопроводность кислорода и азота почти не отличается от теплопроводности воздуха, поэтому в измерениях газоанализатора будут погрешности. Углекислота, имеющая теплопроводность почти вдвое меньшую, чем воздух, обеспечивает достаточную точность измерения газоанализатора. [2]
Теплопроводность аргона меньше теплопроводности кислорода [3], поэтому при хроматографическом определении кислорода его сигнал будет занижен. [3]
Так как значения теплопроводности кислорода и азота очень близки, то для их определения методом термокондуктометрии применяется не непосредственное измерение теплопроводности, а дифференциальное. При этом либо добавляют к исследуемой газовой смеси избыток водорода и по теплопроводности сравнивается содержание водорода в смеси до и после печи, где сжигается кислород, либо пропускают газ в печь с раскаленным коксом и о концентрации газа судят по образующейся двуокиси углерода.
Теплопроводность водорода значительно больше, чем теплопроводность кислорода, поэтому условия теплопередачи в рабочей камере отличаются от условий теплопередачи в трубке с водородом. Температура платиновой нити в измерительной камере изменяется пропорционально концентрации кислорода в водороде, находящемся над раствором, и, следовательно, пропорционально количеству кислорода, растворенного в воде. [5]
| Водная схема кислородомера. [6] |
Теплопроводность водорода значительно больше, чем теплопроводность кислорода, поэтому условия теплопередачи в рабочей камере отличаются от условий теплопередачи в трубке с водородом. Температура платиновой нити в измерительной камере изменяется пропорционально концентрации кислорода в водороде, находящемся над раствором и, следовательно, пропорциональна количеству кислорода, растворенного в воде.
[7]
Теплопроводность водорода значительно больше, чем теплопроводность кислорода, поэтому условия теплопередачи в рабочей камере отличаются от условий теплопередачи в трубке с водородом. Температура платиновой нити в измерительной камере изменяется пропорционально концентрации кислорода в водороде, находящемся над раствором, и, следовательно, пропорционально количеству кислорода, растворенного в воде. [8]
Так, например, по данным измерений коэффициент
На рис. 4 — 13 приведены экспериментальные данные коэффициента теплопроводности кислорода. [10]
Прибор основан на магнитной восприимчивости кислорода, благодаря которой изменяется теплопроводность кислорода в магнитном поле. В магнитном поле с большим температурным перепадом в исследуемом газе возникают конвекционные потоки, которые дают возможность произвести измерения более надежно, чем при использовании лишь изменений в теплопроводности.
[11]
Из таблицы видно, что величины удельного веса и коэффициента теплопроводности кислорода и азота близки между собой, а коэффициент теплопроводности аргона значительно отличается. По оси ординат отложены номера тарелок колонны, а по оси абсцисс — содержание аргона в парах над соответствующей тарелкой. Пользуясь графиком, можно определить искомую концентрацию кислорода, если известно содержание аргона в парах над определенной тарелкой. [12]
Этим объясняется то, что газоанализаторы, основанные на явлении изменения вязкости и теплопроводности кислорода в магнитном поле, не нашли практического применения. [13]
Такая погрешность является допустимой, если учесть, что значительная часть области температур и давлений, для которой составлены таблицы коэффициента теплопроводности кислорода и воздуха, не исследована экспериментально. [14]
Действие газоанализатора основано на использовании зависимости теплопроводности анализируемой газовой смеси от содержания в ней водорода, так как теплопроводность водорода значительно превышает теплопроводность кислорода и азота.
Страницы: 1 2
| ГОСТы, СНиПы Карта сайта TehTab.ru Поиск по сайту TehTab.ru | Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация/ / Свойства рабочих сред/ / Кислород O2 (хладагент R732) / / Свойства жидкости кислорода O2 : температура, теплопроводность, вязкость динамическая, теплоемкость изобарная, плотность.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ru:Кислород — Теплофизические свойства
Фазовая диаграмма кислорода
Химические, физические и термические свойства кислорода — O 2 :
(Значения при 25 o C (77 9011 o F, 298 F атмосферном давлении,
| Молекулярная масса | 31,9988 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Удельный вес, воздух = 1 | 1,105 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Специфический объем ( FT 3 18| ( FT 3 18 | M 3 18 | . |  0011/кг ) 12,24, 0,764 | Плотность жидкости при атмосферном давлении ( фунт/фут 3 , кг/м 3 ) | 71.27, 1142 | 9 ) 71.27, 1142 | 1 ) 71.27, 1142 | 1 71.27, 1142 | 9 71.27, 1142 | 9 71.27, 1142 | ) LB M /FT S, Sentipoises ) 13,4 10 -6 , 0,020 | Скорость звука в газе ( м /с ) | 329 | ) | 329 | ). — ( BTU/LB O F OR CAL/G O C, J/KGK ) | 0,220, 920 | Специфический тепловой коэффициент — C P /C V | 1,40607207/C V | 1,40120.40207202 | Газовая константа — R — ( футов фунтов/фунт O R, J/KG O C ) | 48,3, 260 | Термическая проводимость ( BTU/HR FT 9 | ( BTU/HR FT 9 | . |  F, Вт/м o C ) 0,015, 0,026 | Точка кипячения — давление насыщения 14,7 фунтов на кв. Дюйм и 760 мм рт. LB, J/кг ) | 91,7, 213000 | Замораживание или точка плавления в 1 атм ( O F, O C ) | -361,1, -218,4 | 9008 0 -361,1, -218,4 | -361,1, -218,4 | 019 -361,1, -218,4 | 9008 0 -361,1. Fusion ( БТЕ/фунт, Дж/кг ) | 5,9, 13700 | Критическая температура ( O F, O C ) | -181,5, -118,6 | Критическое давление ( PSIA, MN/MN/MN/11118 | ( PSIA, MN/MN/MN/11118 | . ) | 726, 5.01 | Critical Volume ( ft 3 /lb, m 3 /kg ) | 0.040, 0.0025 | Flammable | no | |
Follow the ссылки ниже, чтобы получить значения для перечисленных свойства кислорода при изменении давления и температуры :
- Плотность и удельный вес
- Динамическая и кинематическая вязкость
- Удельная теплоемкость
НТП — Нормальная температура и давление,
, а также Теплофизические свойства : Ацетон, Ацетилен, Воздух, Аммиак, Аргон, Бензол, Бутан, Углекислый газ, Угарный газ, Этан, Этанол, Этилен, Гелий, Водород, Сероводород, Метан, метанол, азот, пентан, пропан, толуол, вода и тяжелая вода, D 2 O.
Вернуться к началу
Кислород — это газ при стандартных условиях. Однако при низкой температуре и/или высоком давлении газ становится жидким или твердым.
Фазовая диаграмма кислорода показывает фазовое поведение при изменении температуры и давления. Кривая между критической точкой и тройной точкой показывает температуру кипения кислорода при изменении давления. Он также показывает давление насыщения при изменении температуры.
В критической точке нет изменения состояния при увеличении давления или добавлении тепла.
Тройная точка вещества — это температура и давление, при которых три фазы (газ, жидкость и твердое тело) этого вещества сосуществуют в термодинамическом равновесии.
Вернуться к началу
Кислород. Термические свойства. Температура плавления. воздуха. Это член группы халькогенов в периодической таблице, очень реакционноспособный неметалл и окислитель, который легко образует оксиды с большинством элементов, а также с другими соединениями.
По массе кислород является третьим по распространенности элементом во Вселенной после водорода и гелия.Тепловые свойства кислорода
Кислород – температура плавления и кипения
Температура плавления кислорода -218,4°C .
Температура кипения кислорода -183°C .
Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением.
Кислород – Теплопроводность
Теплопроводность Кислород составляет 0,02674 Вт/(м·К).
Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводность , k (или λ), измеренная в Вт/м.K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.
Коэффициент теплового расширения кислорода
Коэффициент линейного теплового расширения кислорода — мкм/(м·K)
Тепловое расширение обычно это склонность материи изменять свои размеры в ответ на изменение температуры. Обычно его выражают в виде доли изменения длины или объема на единицу изменения температуры.
См. также: Механические свойства кислорода
Температура плавления элементов
Теплопроводность элементов
Тепловое расширение элементов
0265 Температура кипения
В общем, кипение является фазовым переходом вещества из жидкой фазы в газовую. точка кипения вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение (кипение или испарение). Температура, при которой начинает происходить испарение (кипение) при заданном давлении, также известна как температура насыщения , и при этих условиях смесь пара и жидкости может существовать вместе.
Можно сказать, что жидкость насыщена тепловой энергией. Любое добавление тепловой энергии приводит к фазовому переходу. точка кипения две фазы вещества, жидкая и паровая, имеют одинаковую свободную энергию и, следовательно, с одинаковой вероятностью существуют. Ниже точки кипения жидкость является более стабильным состоянием из двух, тогда как выше предпочтительна газообразная форма. Давление, при котором начинается испарение (кипение) при данной температуре, называется давлением насыщения . Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из пара в жидкость, ее называют точкой конденсации.
Как видно, точка кипения жидкости варьируется в зависимости от давления окружающей среды. Жидкость в частичном вакууме имеет более низкую температуру кипения, чем когда эта жидкость находится при атмосферном давлении. Жидкость при высоком давлении имеет более высокую температуру кипения, чем при атмосферном давлении. Например, вода кипит при 100°C (212°F) на уровне моря, но при 93,4°C (200,1°F) на высоте 1900 метров (6233 фута).
С другой стороны, вода кипит при 350°C (662°F) при 16,5 МПа (типичное давление PWR).
В периодической таблице элементов элемент с самой низкой температурой кипения — гелий. Обе точки кипения рения и вольфрама превышают 5000 К при стандартном давлении. Поскольку трудно точно и беспристрастно измерить экстремальные температуры, в литературе упоминаются оба вещества с более высокой температурой кипения.
Точка плавления
В общем, плавление является фазовым переходом вещества из твердого состояния в жидкое. Температура плавления вещества – это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут находиться в равновесии. Добавление тепла превратит твердое тело в жидкость без изменения температуры. В точке плавления две фазы вещества, жидкая и паровая, имеют одинаковую свободную энергию и поэтому с равной вероятностью существуют.
Ниже точки плавления твердое состояние является более стабильным из двух, тогда как при температуре выше точки плавления предпочтительна жидкая форма. Температура плавления вещества зависит от давления и обычно указывается при стандартном давлении. Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из жидкого состояния в твердое, ее называют точкой замерзания или точкой кристаллизации.
См. также: Понижение точки плавления
Первая теория, объясняющая механизм плавления в объеме, была предложена Линдеманном, который использовал колебания атомов в кристалле для объяснения перехода плавления. Твердые тела похожи на жидкости тем, что оба находятся в конденсированном состоянии, а частицы находятся гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Атомы в твердом теле тесно связаны друг с другом либо в правильной геометрической решетке (кристаллические твердые тела, которые включают металлы и обычный лед), либо в неправильной (аморфное твердое тело, такое как обычное оконное стекло), и обычно имеют низкую энергию.
движение отдельных атомов , ионов или молекул в твердом теле ограничивается колебательным движением вокруг фиксированной точки. Когда твердое тело нагревается, его частицы колеблются быстрее , поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию. В какой-то момент амплитуда колебаний становится настолько большой, что атомы начинают вторгаться в пространство своих ближайших соседей и возмущать их, и начинается процесс плавления. Точка плавления – это температура, при которой разрушительные колебания частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела.
Как и в случае с точками кипения, точка плавления твердого тела зависит от силы этих сил притяжения. Например, хлорид натрия (NaCl) представляет собой ионное соединение, состоящее из множества сильных ионных связей. Хлорид натрия плавится при 801°С. С другой стороны, лед (твердый H 2 O) представляет собой молекулярное соединение, молекулы которого удерживаются вместе водородными связями, что является эффективным примером взаимодействия между двумя постоянными диполями.
Хотя водородные связи являются самыми сильными из межмолекулярных сил, прочность водородных связей намного меньше, чем у ионных связей. Температура плавления льда 0°С.
Ковалентные связи часто приводят к образованию небольших наборов лучше связанных атомов, называемых молекулами, которые в твердых телах и жидкостях связаны с другими молекулами силами, которые часто намного слабее, чем ковалентные связи, удерживающие молекулы вместе внутри. Такие слабые межмолекулярные связи придают органическим молекулярным веществам, таким как воски и масла, их мягкий объемный характер и низкие температуры плавления (в жидкостях молекулы должны прекратить наиболее структурированный или ориентированный контакт друг с другом).
О теплопроводности
Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности.
Обратите внимание, что закон Фурье применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.
Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:
Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.
Теплопроводность металлов
Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами:
- миграцией свободных электронов
- решеточные колебательные волны (фононы)
Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:0213 являются твердыми телами и поэтому обладают кристаллической структурой, в которой ионы (ядра с окружающими их оболочками остовных электронов) занимают трансляционно эквивалентные положения в кристаллической решетке.
Металлы обычно имеют высокую электропроводность , высокую теплопроводность и высокую плотность. Соответственно перенос тепловой энергии может быть обусловлен двумя эффектами:
- миграцией свободных электронов
- решетчатые колебательные волны (фононы).
Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, коэффициент теплопроводности может быть выражен как: структура связана с наличием носителей заряда, в частности, электронов . Электрическая и теплопроводность металлов обусловлена тем фактом, что их внешние электроны делокализованы . Их вклад в теплопроводность обозначается как электронная теплопроводность , k e . Фактически, в чистых металлах, таких как золото, серебро, медь и алюминий, тепловой ток, связанный с потоком электронов, намного превышает небольшой вклад, обусловленный потоком фононов.
Напротив, для сплавов вклад k ph в k больше не является незначительным.
Теплопроводность неметаллов
Для неметаллические твердые вещества , k определяется в первую очередь k ph , которое увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой. Фактически, решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами. Регулярность расположения решетки оказывает важное влияние на k ph , с кристаллическими (хорошо упорядоченными) материалами, такими как кварц , имеющими более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло. При достаточно высоких температурах k ph ∝ 1/T.
квантов поля колебаний кристалла называются « фононами ». Фонон представляет собой коллективное возбуждение в периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированных средах, таких как твердые тела и некоторые жидкости. Фононы играют важную роль во многих физических свойствах конденсированного вещества, таких как теплопроводность и электропроводность. Фактически, для кристаллических неметаллических твердых тел, таких как алмаз, k ph может быть довольно большим, превышая значения k, связанные с хорошими проводниками, такими как алюминий. В частности, алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью (k = 1000 Вт/м·К) среди всех объемных материалов.
Теплопроводность жидкостей и газов
В физике жидкость — это вещество, которое постоянно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига. Жидкости являются подмножеством фаз материи и включают жидкости , газы , плазму и, в некоторой степени, пластичные твердые тела.
Поскольку межмолекулярное расстояние намного больше, а движение молекул более хаотично для жидкого состояния, чем для твердого состояния, транспорт тепловой энергии менее эффективен. Следовательно, теплопроводность газов и жидкостей обычно меньше, чем у твердых тел. В жидкостях теплопроводность обусловлена атомной или молекулярной диффузией. В газах теплопроводность обусловлена диффузией молекул с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень.
Теплопроводность газов
Влияние температуры, давления и химических веществ на теплопроводность газа можно объяснить с точки зрения кинетической теории газов . Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами при отсутствии конвекции. Следовательно, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов , которые предотвращают крупномасштабную конвекцию .
Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.
Теплопроводность газов прямо пропорциональна плотности газа, средней молекулярной скорости и особенно средней длине свободного пробега молекулы. Длина свободного пробега также зависит от диаметра молекулы, причем более крупные молекулы с большей вероятностью столкнутся, чем мелкие молекулы, что представляет собой среднее расстояние, пройденное энергоносителем (молекулой) до столкновения. Легкие газы, такие как водород и гелий обычно имеют высокую теплопроводность . Плотные газы, такие как ксенон и дихлордифторметан, обладают низкой теплопроводностью.
Как правило, теплопроводность газов увеличивается с повышением температуры.
Теплопроводность жидкостей
Как уже писалось, в жидкостях теплопроводность обусловлена атомной или молекулярной диффузией, но физические механизмы объяснения теплопроводности жидкостей изучены недостаточно.
Жидкости, как правило, обладают лучшей теплопроводностью, чем газы, а способность течь делает жидкость подходящей для отвода избыточного тепла от механических компонентов. Тепло можно отводить, пропуская жидкость через теплообменник. Теплоносители, используемые в ядерных реакторах, включают воду или жидкие металлы, такие как натрий или свинец.
Теплопроводность неметаллических жидкостей обычно уменьшается с повышением температуры.
О тепловом расширении
Тепловое расширение обычно это тенденция материи изменять свои размеры в ответ на изменение температуры. Обычно его выражают в виде доли изменения длины или объема на единицу изменения температуры. Тепловое расширение характерно для твердых тел, жидкостей и газов. В отличие от газов или жидкостей, твердые материалы, как правило, сохраняют свою форму при тепловом расширении. А коэффициент линейного расширения обычно используется для описания расширения твердого тела, в то время как коэффициент объемного расширения более полезен для жидкости или газа.
Коэффициент линейного теплового расширения определяется как:
, где L – это конкретная длина, а dL/dT – скорость изменения этого линейного размера на единицу изменения температуры.
Коэффициент объемного теплового расширения является основным коэффициентом теплового расширения и наиболее важным для жидкостей. Как правило, вещества расширяются или сжимаются при изменении их температуры, причем расширение или сжатие происходит во всех направлениях.
Коэффициент объемного теплового расширения определяется как:
, где л объем материала, а dV/dT это скорость изменения этого объема на единицу изменения температуры.
В твердом теле или жидкости существует динамическое равновесие между силами сцепления, удерживающими атомы или молекулы вместе, и условиями, создаваемыми температурой. Поэтому более высокие температуры подразумевают большее расстояние между атомами.
Разные материалы имеют разную силу сцепления и, следовательно, разные коэффициенты расширения. Если кристаллическое твердое тело изометрично (имеет во всем одинаковую структурную конфигурацию), расширение будет равномерным во всех измерениях кристалла. Для этих материалов коэффициент площади и объемного теплового расширения соответственно примерно в два и три раза больше линейного коэффициента теплового расширения ( α В = 3α L ). Если он не изометричен, могут быть разные коэффициенты расширения для разных кристаллографических направлений, и кристалл будет менять форму при изменении температуры.
Сводка
| Элемент | Кислород |
| Точка плавления | -218,4 °С |
| Точка кипения | -183 °С |
| Теплопроводность | 0,02674 Вт/мК |
| Коэффициент теплового расширения | — мкм/мК |
| Плотность | 0,00143 г/см3 |
Источник: www.