定義
比內能,又名質量內能、質量熱力學能、比熱力學能,是用於表示燃料所能產生的熱量,指內能U與質量m之比,符號為u,有u=U/m,其單位為焦/千克。
預備知識
內動能
內能是指由物質系統內部狀態所決定的能量,用符號U表示,它包括內動能和內位能。內動能是指工質內部粒子熱運動的能量,它包括分子的移動動能、轉動動能和分子內部振動動能,根據氣體分子運動論,內能越大,溫度越高,所以內能是溫度的函式。
內位能
分子間由於相互作用力的存在而具有的位能稱為內位能,它的大小與分子間的平均距離有關,即與工質的比容有關。
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內能U決定於它的溫度和比容,即。它是一個狀態參數,當系統狀態發生變化時,內能的變化量完全取決於過程始點和終點的狀態,而與中間所經歷的過程路線無關。在國際單位制中,內能的單位為焦耳(J)或千焦(kJ),米制為千卡(kcal)。
比焓
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在熱力工程計算中,流體的內能和推動功總是同時出現的,這兩項的和稱為焓,用I表示,單位為焦耳(J)。對於單位質量物質所具有的焓,則稱為比焓,用i表示,單位為J/kg。
表達式
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由上面表達式可知:比焓i是u、P、v三個狀態參數的複合體,因此比焓i也是氣體狀態參數。
意義
比焓概念的引進,使熱力計算大大簡化了。當物體的熱力學溫度為0 K(即-273.16℃)時,則物質的焓為零,又因為根據熱力學第三定律可知,人們採用各種技術方法只能接近-273.16℃,而不能達到這個溫度,那么焓為零的狀態則無法測出,所以工質焓的絕對值也不能用儀表測量,它只是從數學演算中定義的一個物理量。
在工程中對工質比焓的絕對值測定也不必要,需要的是從某一狀態變到另一狀態時,物質的比焓發生了多少變化,即需要其相對值。因此人們便可以人為定某狀態的比焓為定值,再把其它狀態時的比焓與之比較就可以了。例如習慣上把溫度為0℃時液態製冷劑的比焓定為500 kJ/kg(也有定為200 kJ/kg);把0℃時乾空氣的比焓定為0 kJ/kg(乾空氣)。
換算關係
比能、比內能、比焓的換算關係如下:
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(1)名稱:爾格每克;符號:erg/g;換算關係:;
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(2)名稱:爾格每千克;符號:erg/kg;換算關係:;
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(3)名稱:千卡每千克;符號:kcal/kg;換算關係:;
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(4)名稱:熱化學千卡每千克;符號:kcalth/kg;換算關係:;
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(5)名稱:15℃千卡每千克;符號:kcal15/kg;換算關係:。