Щільність води, теплопровідність і фізичні властивості: таблиці властивостей води
- Щільність води в залежності від температури
- Фізичні властивості води при температурі від 0 до 100 ° С
- Теплофізичні властивості води на лінії насичення (100 ... 370 ° С)
- Теплопровідність води в залежності від температури при атмосферному тиску
- Теплопровідність води в залежності від температури і тиску
Розглянуто фізичні властивості води: щільність води, теплопровідність, питома теплоємність, в'язкість, число Прандтля та інші. Властивості представлені при різних температурах у вигляді таблиць.
Щільність води в залежності від температури
Прийнято вважати, що щільність води дорівнює 1000 кг / м3, 1000 г / л або 1 г / мл, але часто ми замислюємося при якій температурі отримані ці дані?
Максимальна щільність води досягається при температурі від 3,8 до 4,2 ° С. У цих умовах точне значення щільності води становить величину 999,972 кг / м3. Така температурна залежність щільності характерна тільки для води. інші поширені рідини не мають максимуму щільності на цій кривій - їх щільність поступово знижується в міру зростання температури.
Вода існує як окрема рідина при температурі від 0 до 374,12 ° С - це її критична температура, при якій зникає межа розділу між рідиною і водяною парою . Яка щільність води (або її питома маса) при цих температурах можна дізнатися в таблиці нижче. Дані про щільність води представлені в розмірності кг / м3 і г / мл.
У таблиці наведені значення щільності води в кг / м3 і в г / мл (г / см3), допускається інтерполяція даних. Наприклад, щільність води при температурі 25 ° С можна визначити, як середнє значення від величин її щільності при 24 і 26 ° С. Таким чином, при температурі 25 ° С вода має щільність 997,1 кг / м3 або 0,9971 г / мл.
Значення в таблиці відносяться до прісної або дистильованої води. Якщо розглядати, наприклад, морську або солону воду, то її щільність буде вище - щільність морської води дорівнює 1030 кг / м3. Щільність солоної води і водних розчинів солей можна дізнатися в цієї таблиці .
Щільність води при різних температурах - таблиця t, ° С ρ, кг / м3 ρ, г / мл t, ° С ρ, кг / м3 ρ, г / мл t, ° С ρ, кг / м3 ρ, г / мл 0 999,8 0,9998 62 982,1 0,9821 200 864,7 0,8647 0,1 999,8 0,9998 64 981,1 0,9811 210 852,8 0,8528 2 999,9 0,9999 66 980 0,98 220 840,3 0,8403 4 1000 1 68 978,9 0,9789 230 827,3 0,8273 6 999,9 0,9999 70 977,8 0,9778 240 813,6 0,8136 8 999,9 0,9999 72 976,6 0,9766 250 799,2 0,7992 10 999,7 0,9997 74 975,4 0,9754 260 783,9 0,7839 12 999,5 0,9995 76 974,2 0,9742 270 767,8 0,7678 14 999,2 0,9992 78 973 0,973 280 750,5 0,7505 16 999 0,999 80 971,8 0,9718 290 732,1 0,7321 18 998, 6 0,9986 82 970,5 0,9705 300 712,2 0,7122 20 998,2 0,9982 84 969,3 0,9693 305 701,7 0,7017 22 997,8 0,9978 86 967,8 0,9678 310 690,6 0,6906 24 997,3 0,9973 88 966,6 0,9666 315 679,1 0,6791 26 996,8 0,9968 90 965,3 0,9653 320 666,9 0 , 6669 28 996,2 0,9962 92 963,9 0,9639 325 654,1 0,6541 30 995,7 0,9957 94 962,6 0,9626 330 640 , 5 0,6405 32 995 0,995 96 961,2 0,9612 335 625,9 0,6259 34 994,4 0,9944 98 959,8 0,9598 340 610,1 0,6101 36 993,7 0,9937 100 958,4 0,9584 345 593,2 0,5932 38 993 0,993 105 954,5 0,9545 350 574,5 0,5745 40 992,2 0,9922 110 950,7 0,9507 355 553,3 0 , 5533 42 991,4 0,9914 115 946,8 0,9468 360 528,3 0,5283 44 990,6 0,9906 120 942,9 0,9429 362 516,6 0,5166 46 989,8 0, 9898 125 938,8 0,9388 364 503,5 0,5035 48 988,9 0,9889 130 934,6 0,9346 366 488,5 0,4885 50 988 0,988 140 925,8 0,9258 368 470,6 0,4706 52 987,1 0,9871 150 916,8 0,9168 370 448,4 0,4484 54 986,2 0,9862 160 907,3 0,9073 371 435,2 0,4352 56 985,2 0 , 9852 170 897,3 0,8973 372 418,1 0,4181 58 984,2 0,9842 180 886,9 0,8869 373 396,2 0,3962 60 983,2 0,9832 190 876 0,876 374,12 317,8 0,3178
Слід зазначити, що при збільшенні температури води (вище 4 ° С) її щільність зменшується. Наприклад, за даними таблиці, щільність води при температурі 20 ° С дорівнює 998,2 кг / м3, а при її нагріванні до 90 ° С, величина щільності знижується до значення 965,3 кг / м3. Питома маса води при нормальних умовах значно відрізняється від її щільності при високих температурах. Середня щільність води, що знаходиться при температурі 200 ... 370 ° С набагато менше її щільності в звичайному температурному діапазоні від 0 до 100 ° С.
Зміна агрегатного стану води призводить до істотної зміни її щільності. Так, величина щільності льоду при 0 ° С має значення 916 ... 920 кг / м3, а щільність водяної пари становить величину в соті частки кілограма на кубічний метр. Слід зазначити, що значення щільності води майже в 1000 разів більше щільності повітря при нормальних умовах.
Крім того, ви також можете ознайомитися з таблицею щільності речовин і матеріалів .
Фізичні властивості води при температурі від 0 до 100 ° С
У таблиці представлені наступні фізичні властивості води: щільність води ρ, питома ентальпія h, питома теплоємність Cp, теплопровідність води λ, температуропровідність води а, в'язкість динамічна μ, в'язкість кінематична ν, коефіцієнт об'ємного теплового розширення β, коефіцієнт поверхневого натягу σ, число Прандтля Pr. Фізичні властивості води наведені в таблиці при нормальному атмосферному тиску в інтервалі від 0 до 100 ° С.
Фізичні властивості води істотно залежать від її температури. Найсильніше ця залежність виражена у таких властивостей, як питома ентальпія і динамічна в'язкість. При нагріванні значення ентальпії води значно збільшується, а в'язкість істотно знижується. Інші фізичні властивості води, наприклад, коефіцієнт поверхневого натягу, число Прандтля і щільність зменшуються при зростанні її температури. Наприклад, щільність води при нормальних умовах (20 ° С) має значення 998,2 кг / м3, а при температурі кипіння знижується до 958,4 кг / м3.
Така властивість води, як теплопровідність (або правильніше - коефіцієнт теплопровідності) при нагріванні має тенденцію до збільшення. Теплопровідність води при температурі кипіння 100 ° С досягає значення 0,683 Вт / (м · град). Температуропроводності H2O також збільшується при зростанні її температури.
Слід зазначити нелінійне поведінку кривої залежності питомої теплоємності цієї рідини від температури. Її значення знижується в інтервалі від 0 до 40 ° С, потім відбувається поступове зростання теплоємності до величини 4220 Дж / (кг · град) при 100 ° С.
Фізичні властивості води при атмосферному тиску - таблиця t, ° С → 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 ρ, кг / м3 999,8 999,7 998,2 995,7 992,2 988 983,2 977, 8 971,8 965,3 958,4 h, кДж / кг 0 42,04 83,91 125,7 167,5 209,3 251,1 293 335 377 419,1 Cp, Дж / (кг · град) 4217 4191 4183 4174 4174 4181 4182 4187 4195 4208 4220 λ, Вт / (м · град) 0,569 0,574 0,599 0,618 0,635 0,648 0,659 0,668 0,674 0,68 0,683 a · 108, м2 / с 13,2 13,7 14,3 14, 9 15,3 15,7 16 16,3 16,6 16,8 16,9 μ · 106, Па · с 1788 1306 1004 801,5 653,3 549,4 469,9 406,1 355,1 314, 9 282,5 ν · 106, м2 / с 1,789 1,306 1,006 0,805 0,659 0,556 0,478 0,415 0,365 0,326 0,295 β · 104, град-1 -0,63 0,7 1,82 3,21 3,87 4,49 5, 11 5,7 6,32 6,95 7,52 σ · 104, Н / м 756,4 741,6 726,9 712,2 696,5 676,9 662,2 643,5 625,9 607,2 588,6 Pr 13,5 9,52 7,02 5,42 4,31 3,54 2,93 2,55 2,21 1,95 1,75
Примітка: температуропроводності в таблиці дана в ступеня 108, в'язкість в ступеня 106 і т. Д. Для інших властивостей. Розмірність фізичних властивостей води виражена в одиницях СІ .
Теплофізичні властивості води на лінії насичення (100 ... 370 ° С)
У таблиці представлені теплофізичні властивості води H2O на лінії насичення в залежності від температури (в діапазоні від 100 до 370 ° С). Кожному значенню температури, при якій вода знаходиться в стані насичення, відповідає тиск її насиченої пари. При цих параметрах рідина і її пара знаходяться в стані насичення або термодинамічної рівноваги.
У таблиці дані наступні теплофізичні властивості води в стані насиченої рідини:
- тиск насиченої пари при вказаній температурі p, Па;
- щільність води ρ, кг / м3;
- питома ентальпія води h, кДж / кг;
- питома (масова) теплоємність Cp, кДж / (кг · град);
- теплопровідність λ, Вт / (м · град);
- температуропровідність a, м2 / с;
- в'язкість динамічна μ, Па · с;
- в'язкість кінематична ν, м2 / с;
- коефіцієнт теплового об'ємного розширення β, К-1;
- коефіцієнт поверхневого натягу σ, Н / м;
- число Прандтля Pr.
Властивості води на лінії насичення мають залежність від температури. Її вплив особливо позначається на в'язкості води - динамічна в'язкість H2O при підвищенні температури значно знижується. Якщо, при температурі 100 ° С значення цієї властивості води в стані насичення одно 282,5 · 10-6 Па · с, то при температурі, рівній наприклад 370 ° С, динамічна в'язкість знижується до величини 282,5 · 10-6 Па · с.
Інші властивості води такі, як щільність, теплопровідність, питома теплоємність, температуропровідність при зростанні її температури мають тенденцію до зниження своїх значень. Наприклад, щільність води зменшується з 958,4 до 450,5 кг / м3 при нагріванні зі 100 до 370 ° С.
Теплопровідність води в стані насичення при збільшенні температури також знижується (на відміну від нормальних умов і температурі до 100 ° С, при яких має місце її зростання в процесі нагрівання). Зниження теплопровідності пов'язано зі збільшенням як температури, так і тиску насиченої рідини.
Слід зазначити, що питома ентальпія води в залежності від температури значно збільшується при нагріванні, як до температури кипіння, так і вище.
Теплопровідність води в залежності від температури при атмосферному тиску
У таблиці представлені значення теплопровідності води в рідкому стані при нормальному атмосферному тиску. Теплопровідність води вказана в залежності від температури в інтервалі від 0 до 100 ° С.
Вода при нагріванні ставати більш теплопровідної - її коефіцієнт теплопровідності збільшується. Наприклад, при 10 ° С вода має теплопровідність 0,574 Вт / (м · град), а при зростанні температури до 95 ° С величина теплопровідності води збільшується до значення 0,682 Вт / (м · град).
Теплопровідність води в залежності від температури t, ° С 0 5 10 15 20 25 30 35 40 50 λ, Вт / (м · град) 0,569 0,572 0,574 0,587 0,599 0,609 0,618 0,627 0,635 0,648 t, ° С 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 λ, Вт / (м · град) 0,654 0,659 0,664 0,668 0,671 0,674 0,677 0,68 0,682 0,683
Теплопровідність води в залежності від температури і тиску
У таблиці наведені значення теплопровідності води і водяної пари при температурах від 0 до 700 ° С і тиску від 1 до 500 атм.
Як відомо, вода при атмосферному тиску закипає і переходить в пар при температурі 100 ° С. Коефіцієнт теплопровідності води в цих умовах дорівнює 0,683 Вт / (м · град). При збільшенні тиску зростає і температура кипіння води (закон Клапейрона - Клаузіуса ). За даними таблиці видно, при тиску в 100 разів вище атмосферного (100 бар) вода знаходиться у вигляді пари при температурі від 310 ° С і має теплопровідність 0,523 Вт / (м · град).
Таким чином, слід зазначити, що зміна тиску впливає як на температуру кипіння води, так і на величину її теплопровідності. Висока теплопровідність води досягається за рахунок зростання тиску - при підвищенні тиску коефіцієнт теплопровідності води збільшується. Наприклад, при тиску 1 бар і температурі 20 ° С вода має теплопровідність, рівну 0,603 Вт / (м · град). При зростанні тиску до 500 бар теплопровідність води стає рівною 0,64 Вт / (м · град) при цій же температурі.
Примітка: Чорта під значеннями в таблиці означає фазовий перехід води в пару, тобто цифри під рисою відносяться до пару, а вище її - до води. Теплопровідність в таблиці вказана в ступеня 103. Не забудьте розділити на 1000! Розмірність теплопровідності води в таблиці Вт / (м · град).
джерела:
- Варгафтік Н.Б. Довідник по теплофізичних властивостях газів і рідин.
- Міхєєв М.А., Міхєєва І.М. основи теплопередачі .
- Чубик І.А., Маслов А.М. Довідник по теплофізичних характеристик харчових продуктів і напівфабрикатів. М .: «Харчова промисловість», 1970 - 184 с.
- ГСССД 2-77 Вода. Щільність при атмосферному тиску і температурах від 0 до 100 ° С. М .: Видавництво стандартів, 1978 - 6 с.