比内能
物理学术语
比内能,为物理学术语,又名质量内能、质量热力学能、比热力学能等,是指表示燃料所能产生的热量。物质自身内部都存有一定能量,该能量与分子运动及分子间的作用有关,该分子动能和势能的总和称为内能,用U表示,单位为焦耳(J),内能不能直接测量,而是用热力学第一定律推论来的。m(kg)的物质具有U(J)的内能,那么1 kg物质所具有的内能,即单位质量物质具有的内能称为比内能,用u表示,单位为J/kg。比内能是物质一个状态参数。
定义
比内能,又名质量内能、质量热力学能、比热力学能,是用于表示燃料所能产生的热量,指内能U与质量m之比,符号为u,有u=U/m,其单位为焦/千克
预备知识
内动能
内能是指由物质系统内部状态所决定的能量,用符号U表示,它包括内动能和内位能。内动能是指工质内部粒子热运动的能量,它包括分子的移动动能、转动动能和分子内部振动动能,根据气体分子运动论,内能越大,温度越高,所以内能是温度的函数
内位能
分子间由于相互作用力的存在而具有的位能称为内位能,它的大小与分子间的平均距离有关,即与工质的比容有关。
内能U决定于它的温度和比容,即。它是一个状态参数,当系统状态发生变化时,内能的变化量完全取决于过程始点和终点的状态,而与中间所经历的过程路线无关。在国际单位制中,内能的单位为焦耳(J)或千焦(kJ),米制为千卡(kcal)。
比焓
在热力工程计算中,流体的内能和推动功总是同时出现的,这两项的和称为焓,用I表示,单位为焦耳(J)。对于单位质量物质所具有的焓,则称为比焓,用i表示,单位为J/kg。
表达式
由上面表达式可知:比焓i是u、P、v三个状态参数的复合体,因此比焓i也是气体状态参数。
意义
比焓概念的引进,使热力计算大大简化了。当物体的热力学温度为0 K(即-273.16℃)时,则物质的焓为零,又因为根据热力学第三定律可知,人们采用各种技术方法只能接近-273.16℃,而不能达到这个温度,那么焓为零的状态则无法测出,所以工质焓的绝对值也不能用仪表测量,它只是从数学演算中定义的一个物理量。
在工程中对工质比焓的绝对值测定也不必要,需要的是从某一状态变到另一状态时,物质的比焓发生了多少变化,即需要其相对值。因此人们便可以人为定某状态的比焓为定值,再把其它状态时的比焓与之比较就可以了。例如习惯上把温度为0℃时液态制冷剂的比焓定为500 kJ/kg(也有定为200 kJ/kg);把0℃时干空气的比焓定为0 kJ/kg(干空气)。
换算关系
比能、比内能、比焓的换算关系如下:
(1)名称:尔格每克;符号:erg/g;换算关系:;
(2)名称:尔格每千克;符号:erg/kg;换算关系:;
(3)名称:千卡每千克;符号:kcal/kg;换算关系:;
(4)名称:热化学千卡每千克;符号:kcalth/kg;换算关系:;
(5)名称:15℃千卡每千克;符号:kcal15/kg;换算关系:。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:05
目录
概述
定义
预备知识
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