Закрыть

Пв 3 или кг: что выбрать КГ или ПВ3

Содержание

Аналоги ПУГВ - ПВ3, ПВ4, ПуВ

Провод ПуГВ - это чаще всего одножильный медный установочный гибкий провод в пластмассовой изоляции (ПВХ) повышенного класса гибкости. Кабель используется для стационарного монтажа, но благодаря его хорошей гибкости удобен для прокладки в сложных местах, где не избежать изгибов проводника. Ближайшие аналоги провода ПуГВ - марки ПВ3, ПВ4, ПуВ.


Информация о подробной расшифровке, конструкции, технических характеристиках, возможных сечениях представлена в товарном описании марок ПуГВ

ПВ-3 и ПВ-4 аналог ПуГВ

ПуГв - это новое обозначение устаревшего провода ПВ-3.  В 2011 году ГОСТ 6323 на ПВ-3 был отменен,а вместо него введен ГОСТ Р 53768–2010 и на его основе разработан ТУ 16–705.501–2010, в связи с которым и появилось новое обозначение ПуГВ, а также обозначения других новых марок (см. Таблицу 1). Таким образом, ПВ-3, ПВ-4 и ПуГВ - это одно и то же. Разница лишь в том, что ПуГВ выпускается с диапазоном сечений 0,5-400 мм2 и обязательно имеет 5-ый класс гибкости. ПВ-3 и ПВ-4 считаются устаревшими, но кабели с такой маркировкой до сих пор встречаются.

Таблица 1

ПуВ как аналог ПуГВ


ПуВ - это нововведенное обозначение марки кабеля в соответствие с ГОСТ Р 53768–2010, которое заменяет провода марок ПВ-1 и ПВ-2. Разница между проводами в гибкости. ПуВ изготавливают с монолитной медной жилой с классом гибкости 1 или 2 в зависимости от сечения (до 16 мм2 - 1-ый класс гибкости, свыше 16 мм2 - 2-ой класс гибкости). Поэтому полностью ПуВ и ПуГВ не взаимозаменяемы.

КГ как аналог ПуГВ

Кабель КГ имеет такой же высокий класс гибкости как и ПуГВ, но нужно иметь в виду, что это совершенно разные кабели. КГ имеет резиновую изоляцию и оболочку и рассчитан для подключения подвижных механизмов, в связи с этим производители дают срок эксплуатация не более 4-5 лет, в то время как ПуГВ рассчитан на стационарную прокладку со соком службы не менее 15 лет. Кабель КГ нежелательно использовать как прямой аналог ПуГВ.

Ищете аналог ПуГВ? Мы вам поможем!

Отправить запрос

В чем разница между проводом ПВ-3 и ПУГВ

Для того чтобы разобраться в чем разница между ПВ-3 и ПУГВ в первую очередь нужно просто разобраться, что собой представляет каждый провод. Вот именно уже после этого можно будет понять, какая именно разница существует между ними или есть ли она вообще? Давайте разберемся, для чего нужен провод, он, по сути, распределяет электрическую энергию, который прокладывается в силовых и осветительных сетях.

Сейчас попробуем начать с ПВ-3. Это силовой элемент, который используется при номинальном напряжении и постоянном токе, лучше всего использовать его при прокладке, где необходима повышенная гибкость. Монтаж достаточно простой, его можно использовать как с изгибами, так и без них. Лучше всего доверять прокладку провода настоящим профессионалам, которые имеют опыт в данном деле, иначе все это может привести к плачевным последствиям. Необходимо позаботиться об этом сразу, чтобы не было никаких эксцессов.

Теперь скажем несколько об изоляции. Большим преимуществом изоляции кабеля со старой маркировкой является, то, что она не подвержена горению и действию плесневых грибов. Такая изоляция может выдержать температура до 150 С, и не растянуться при температуре до 70 С, плюс к этому, она плотно прилегает к жилам и легко от них отделяется. Согласно ГОСТу изоляция на ПВ-3 будет иметь зелёный цвет. Провод ПВ-3 маркируют с помощью штампа, печатным и рельефным способом.

Технические характеристики провода ПВ-3

При эксплуатации кабеля ПВ-3 необходимо учитывать, что температура должна быть от -50 до 70 градусов Цельсия. Влажность его эксплуатации только при температуре окружающей или внешней среды может доходить до 100%. Не рекомендуется проводить монтаж при температуре ниже -10 -15 градусов Цельсия. Температура нагрева жил не должна превышать 70 градусов Цельсия. Предельная прочность изоляции 12,5 МПа, но не больше! Провод может изгибаться на угол не более 90 градусов. Можно сказать, что минимальный срок службы 15 лет. Он проходит тщательную проверку перед запуском его в продажу.

Теперь откроем маленький секрет, ПВ-3 и ПУГВ между собой практически ничем не отличаются. ГОСТ 6323 на виниловый кабель был отменен 01.01.2011. Вместо него  появились ТУ 16-705.501-2010. ПУГВ является аналогом ПВ-3, единственным его отличием есть количество жил 5, то есть он более гибкий.  C 01.01.2001 года на территории Российской Федерации прекратил свое действие ГОСТ 6323-79, взамен него ввели в действие ГОСТ Р 53768-2010 и ТУ 16-705.501-2010. По сути, провод ПВ-3 и ПВ-4 это и есть ПУГВ, изменение это произошло из-за изменения ГОСТа.

Надеюсь, что благодаря этой статье вы смогли понять разницу между проводами. Мы постарались описать особенности винилового проводника третьего класса гибкости специально именно его, так как этот кабель более старый и его характеристики полностью ничем не отличаются от более нового ПУГВ. Теперь, вы не будете удивляться, когда вам будут предлагать ПУГВ вместо старого наименования. Хочется верить, что вам будет намного проще выполнять выбор провода, и что для вас это не будет такой сложной задачей.

Отличие этих маркировок надо обязательно знать каждому электрику, но и не будет лишним начинающему предпринимателю. Возьмём, к примеру, такую простую задачу, как подключение контрольно-кассовой техники (ККТ или по-другому ККМ), подключение удобнее выполнить проводом ПуГВ. Более глубокие знания о кассовых аппаратах и их сервисном обслуживании можно получить здесь.

.

Провод ПВ-3 или ПуГВ: характеристики, выбор сечения, применение

Установочный провод ПВ-3 – это одножильный провод с изоляцией из ПВХ. Он применяется для подключения электроприборов к сети, а также для организации силовых и осветительных линий в электропроводке. От ПВ-1 он отличается большей гибкостью, что позволяет применять его для подключения передвижного оборудования или для эксплуатации в условиях ограниченного пространства.

Маркировка и конструкция ПВ-3

Расшифровка маркировки провода:

  • «П» – провод;
  • «В» – изоляция из ПВХ;
  • «3» – класс гибкости жилы.

Жила изготовлена из одной или нескольких проволок, в зависимости от сечения провода. Изоляция сплошного цвета или же с двумя продольными полосами. Если провод используется как заземляющий, изоляция будет окрашена в желто-зеленый цвет.

Технические характеристики

Изоляция провода надежно защищает его от влаги, пара и плесени. При производстве в пластикат добавляют специальный компонент, отпугивающий крыс и других грызунов. Провод можно эксплуатировать при температуре до +60°С в сырых помещениях, поэтому его используют в таких помещениях как бани, ванные комнаты, и т.д.

Эксплуатироваться изделие может до 15 лет, и даже больше. Провод продается мотками, длиной до 100 метров.

Основные технические характеристики можно узнать из таблицы ниже:

Токовая нагрузка для определенных сечений провода:

Область применения

Благодаря простой конструкции, дешевизне и разнообразию сечений провод ПВ-3 применяется практически везде. В производственных и складских помещениях, в жилых домах и коммерческих сооружениях.

ПВ-3 и ПуГВ: в чем разница?

В настоящее время маркировку провода изменили с ПВ-3 на ПуГВ. В прошлом в России действовал ГОСТ 6323-79, но сейчас ввели ГОСТ Р 53768-2010, а также ТУ 16-705.501-2010.  По новым стандартам провод стал называться ПуГВ, а его класс гибкости увеличился до 5.

Провод ПВ-3

Провод установочный ПВ-3 — провод повышенной гибкости, со скрученой медной многопроволочной жилой и изоляцией из ПВХ пластиката различных цветов. Расцветка выполняется сплошной или нанесением двух продольных полос на изоляции натурального цвета, расположенных диаметрально. Для проводов, используемых только для целей заземления, изоляция имеет зелено-желтую расцветку. Провод ПВ-3 применяется монтажа участков электрических цепей, где возможны изгибы проводов.

Благодаря своей гибкости провода марки ПВ 3 идеально подходят для монтажа участков электрических цепей в стояках жилых домов и в других местах где возможны частые и сильные изгибы проводов.


токопроводящая жила — медная, многопроволочная, класса 2, 3 или 4 для сечений от 0,5 до 1.5 мм2 вкл., класса 4 для сечений от 2.5 до 4 мм2 вкл., класса 3 для сечений от 6 до 95 мм2 вкл. по ГОСТ 22483-77

изоляция — поливинилхлоридный пластикат.
количество жил — 1.
сечение токопроводящей жилы —от 0,5 до 95 мм2.
рабочая температура — от -50°С до +70°С.
рекомендуемая температура при прокладке — не ниже -15°С.
длительно-допустимая температура нагрева жил — не более +70°С.
радиус изгиба — 5 диаметров кабеля.
срок службы — не менее 15 лет.
гарантийный срок эксплуатации — 2 года.
ГОСТ — 6323-79

Технические характеристики провода ПВ-3:

Число жил X сечение, мм2Внешний диаметр (размер), ммВес провода, кг/кмДиаметр токопроводящей жилы, ммЧисло жил X сечение, мм2Максимальное электрическое сопротивление постоянному току токопроводящей жилы (при +20°С), Ом/кмЭлектрическое сопротивление изоляции проводов, кОм/км, не менее (при +70°С)
1x0,752,3111,41,111x0,7524,511
1x1,02,4613,81,261x1,018,110
1x1,52,9620,61,561x1,512,110
1x2,53,734,32,11x2,57,419
1x4,04,249,42,61x4,04,617
1x6,04,870,63,21x6,03,086
1x10,0611041x10,01,835,6
1x16,07,81845,81x16,01,214,6
1x25,09,62857,21x25,00,8094,4
1x35,011,440191x35,00,5513,8

Номенклатура провода марки ПВ-3 :

ПВ-3 1х0,75

ПВ-3 1х1,0

ПВ-3 1х1,5

ПВ-3 1х2,5

ПВ-3 1х4,0

ПВ-3 1х6,0

ПВ-3 1х10,0

ПВ-3 1х16,0

ПВ-3 1х25,0

ПВ-3 1х35,0

Провод ПВ-3

Провод установочный ПВ-3 — провод повышенной гибкости, со скрученой медной многопроволочной жилой и изоляцией из ПВХ пластиката различных цветов. Расцветка выполняется сплошной или нанесением двух продольных полос на изоляции натурального цвета, расположенных диаметрально. Для проводов, используемых только для целей заземления, изоляция имеет зелено-желтую расцветку. Провод ПВ-3 применяется монтажа участков электрических цепей, где возможны изгибы проводов.

Благодаря своей гибкости провода марки ПВ 3 идеально подходят для монтажа участков электрических цепей в стояках жилых домов и в других местах где возможны частые и сильные изгибы проводов.


токопроводящая жила — медная, многопроволочная, класса 2, 3 или 4 для сечений от 0,5 до 1.5 мм2 вкл., класса 4 для сечений от 2.5 до 4 мм2 вкл., класса 3 для сечений от 6 до 95 мм2 вкл. по ГОСТ 22483-77 

изоляция — поливинилхлоридный пластикат.
количество жил — 1.
сечение токопроводящей жилы —от 0,5 до 95 мм2.
рабочая температура — от -50°С до +70°С.
рекомендуемая температура при прокладке — не ниже -15°С.
длительно-допустимая температура нагрева жил — не более +70°С.
радиус изгиба — 5 диаметров кабеля.
срок службы — не менее 15 лет.
гарантийный срок эксплуатации — 2 года.
ГОСТ — 6323-79

Наименование ЦЕНА С НДС.

ВСЕ ЦВЕТА!

провод ПВ1 25 цена 100,00р.м

провод ПВ1 35 цена 120,00р.м

провод ПВ1 50 цена 170,00р.м

провод ПВ3 0,5 цена 2,20р.м

провод  ПВ3 0,75 цена 3,90р.м

провод ПВ3 1 цена 4,50р.   м

провод ПВ3 1,5 цена 6,00р.   м

провод ПВ3 2,5 цена 9,00р.   м

провод  ПВ3  4 цена 11,00р. м

провод  ПВ3  6 цена 22,00р. м

провод  ПВ3 10 цена 42,00р. м

провод ПВ3  16  цена 61,00р. м

провод ПВ3  25  цена 90,00р. м

провод ПВ3  35  цена 125,00р.м

провод ПВ3  50  цена 160,00р.м

провод ПВ3  70  цена  250,00р.м

провод ПВ3  95  цена  350,00р. м

провод ПВ3 120 цена  440,00р.м

провод ПВ3 150 цена  550,00р.м

провод ПВ3 185   цена  680,00р.м

провод ПВ3 240   цена  910,00р.м

провод ПВ4  0.5 цена 2,20р.м

провод ПВ4  0.75 цена  3,20р.м

провод ПВ4  1   цена 4,00р.м

провод ПВ4  1.5 цена 7,00р.м

провод ПВ4  2.5 цена 10,00р.м

провод ПВ4  4  цена 17,00р.м

провод ПВ4  6   цена  25,00р.м

провод ПВ4 10  цена  41,00р.м

провод ПВ6 -З  16 цена 65,00р.м

провод ППВ 2*1.5 цена 11,00р.м

провод ППВ 2*2.5 цена 17,00р.м

провод ППВ 2*4   цена 28,00р.м

провод ППВ 3*1.5 цена 17,00р.м

провод ППВ 3*2.5  цена 28,00р.м

провод ПуВ 1*25   цена 100,00р.м

провод ПуВ 1*35   цена 143,00р.м

провод ПуГВ 1*0,5  цена 2,20р.м

провод ПуГВ 1*0,75 цена 3,10р.м

провод  ПуГВ 1*1    цена 4,00р.м

провод  ПуГВ 1*1,5  цена 6,00р.м

провод  ПуГВ 1*2,5  цена 9,00р.м

провод  ПуГВ 1*4    цена 15,50р.м

провод  ПуГВ 1*6    цена 24,00р. м

провод   ПуГВ 1*10  цена 40,00р.м

провод   ПуГВ 1*25  цена 98,00р.м

провод   ПуГВ 1*35   цена 138,00р.м

провод    ПуГВ 1*95  цена 377,00р.м

Технические характеристики провода ПВ-3:

Число жил X сечение, мм2 Внешний диаметр (размер), мм Вес провода, кг/км Диаметр токопроводящей жилы, мм Число жил X сечение, мм2 Максимальное электрическое сопротивление постоянному току токопроводящей жилы (при +20°С), Ом/км Электрическое сопротивление изоляции проводов, кОм/км, не менее (при +70°С)
1x0,75 2,31 11,4 1,11 1x0,75 24,5 11
1x1,0 2,46 13,8 1,26 1x1,0 18,1 10
1x1,5 2,96 20,6 1,56 1x1,5 12,1 10
1x2,5 3,7 34,3 2,1 1x2,5 7,41 9
1x4,0 4,2 49,4 2,6 1x4,0 4,61 7
1x6,0 4,8 70,6 3,2 1x6,0 3,08 6
1x10,0 6 110 4 1x10,0 1,83 5,6
1x16,0 7,8 184 5,8 1x16,0 1,21 4,6
1x25,0 9,6 285 7,2 1x25,0 0,809 4,4
1x35,0 11,4 401 9 1x35,0 0,551 3,8

Номенклатура провода марки ПВ-3 :

 

ПВ-3 1х0,75

ПВ-3 1х1,0

ПВ-3 1х1,5

ПВ-3 1х2,5

ПВ-3 1х4,0

ПВ-3 1х6,0

ПВ-3 1х10,0

ПВ-3 1х16,0

ПВ-3 1х25,0

ПВ-3 1х35,0

🔌 Провод ПВ3: характеристики и практика применения

Провод ПВ-3, характеристики которого мы рассмотрим в этой статье, используется для подключения мощных электроприборов и устройств освещения. Редакция HouseChief подготовила для вас всю полезную и важную информацию об этом типе проводов, который пригодится на практике.

Кабель ПВ3 отличается высокой гибкостью, так что можно использовать его на сложных участках

Читайте в статье

Где используют кабель ПВ-3

Этот вид проводки предназначен для сети переменного тока с напряжением до 450 В и частотным диапазоном 90-100 Гц. Основная жила кабеля пропускает ток 41 А и может эксплуатироваться в температурном диапазоне от -60ºС до +60ºС и влажности до 100%.

По своей структуре ПВ-3 одиночный кабель

Он применяется для электропроводки, подключения осветительных приборов и других электроустановок в жилых домах и на промышленных объектах. Среди задач, которые решаются с помощью этого кабеля, есть и организация заземления.

Кабель ПВ-3 можно встретить в силовых шкафах, УЗО и автоматах, везде, где есть необходимость в одиночном проводнике или перемычке.

Важно! Использование ПВ-3 для мощных приборов должно производиться с тщательным подбором сечения.

Особенности провода ПВ-3

Правила безопасности требуют помещать проводник в гофрорукав или кабель-каналы. Нельзя замуровывать ПВ-3 в стену или закапывать в землю, так как есть опасность его случайного повреждения при последующих работах.

Оболочка кабеля не предназначена для повышенных механических нагрузок

Ещё одна особенность этого кабеля – неустойчивость оболочки к ультрафиолету. Этот факт является причиной запрета на протягивание его на открытом пространстве.

Главное преимущество этой проводки – её гибкость, минимальный радиус изгиба у неё – 90º. И, между прочим, этот провод не горит, он плавится.

При расплавлении оболочки искры от жилы не попадают наружу, как раз это свойство и позволяет использовать такую проводку во влажных помещениях

Комментарий

Андрей Винокуров

Электромонтер 5 разряда ООО "Петроком"

Задать вопрос

"Если применять дополнительное оборудование, ПВ-3 можно использовать для обогрева подмерзающих труб зимой.

"

Как устроен ПВ-3

Провод ПВ-3 состоит из токонесущей медной жилы, состоящей из одной или нескольких проволок и ПВХ-изоляции,  имеющей однотонную расцветку или цветовую маркировку в форме полос.

В состав провода входит медная жила, состоящая из одной или нескольких проволок, и изоляция

Многопроволочные жилы имеют дополнительную маркировку.

Провод ПВ-3, характеристики: что означают маркировки

Три знака в аббревиатуре означают буквально следующее: П — провод, В – виниловая оболочка и 3 – класс гибкости кабеля.

Для сведения! Всего имеется 6 классов гибкости проводки. Чем выше цифра, тем мягче кабель.

Современные проводки подобного типа имеют аббревиатуру ПуГВ: Пу (провод установочный), Г(гибкий) и В (виниловая оболочка). А следом за этими буквами идет цифра, обозначающая сечение жилы.

Если кабель ПВ3 окрашен в жёлто-зелёные полосы, то его используют для заземления. Но эту поводку можно встретить и в другой окраске: серой, зелёной, синей и даже красной

ПВ-3 и ПУГВ: как ГОСТ поменял название

Когда речь шла о маркировке, вы заметили, что ПВ-3 и ПуГВ поставлены были в один ряд. Почему? Ответ очевиден: технически это одно и то же изделие, выполненное по старому, утратившему актуальность ГОСТу 6323-79 (ПВ-3) или современному ГОСТу Р 53768-2010 (ПуГВ).

Но, справедливости ради, стоит отметить, что небольшая разница всё же есть – у ПуГВ выше гибкость. Она 5 класса за счёт его использования в оболочке из пластиката ПВХ

Основные производители ПВ-3

Проводка подобного типа выпускается многими производителями. Среди наиболее авторитетных такие:

  1. ЗАО «Элкаб» – выпускает проводку с медным или алюминиевым экраном. Товар имеет международный сертификат.
  2. Сарансккабель – один из самых именитых производителей товаров подобного типа.
  3. ООО «Конкорд» – выпускает проводку пониженной пожароопасности.
  4. ООО «ЭМ-Кабель» – производит силовые термостойкие кабели.

Как выбрать кабель ПВ-3

Кабель выбирают по следующим параметрам:

  • материалу электрической жилы. Преимущество отдаётся медным проводникам, которые, в отличие от алюминиевых, более гибкие и не подвергаются коррозии от взаимодействия с воздухом;
  • размеру сечения жилы. Для медного сердечника требуется меньший размер сечения, чем для алюминиевого. Следует подбирать кабель в соответствии с нагрузкой, с которой он будет работать. Подбор диаметра сечения можно осуществлять с помощью специальных таблиц.
И, наконец, существенное значение имеет выбор марки проводки, поэтому следует внимательно изучить маркировку, которая даст информацию об основных свойствах изделия

Монтаж кабеля ПВ-3

Такой кабель прокладывают в защитной оболочке, чтобы не допустить механического повреждения хрупкой изоляции. Перед монтажом нужно визуально оценить целостность покрытия.

Как это делается на практике — в этом видеоматериале:

Правильно собранная и проведённая цепь такого типа не доставит вам хлопот в течение минимум 10 лет.

Есть ли аналоги

Рассмотрим возможные аналоги провода ПВ-3 или ПуГВ, которые также можно использовать в электрических конструкциях :

  1. ВВГ – надёжная проводка, которая, как и ПВ-3, может применяться в помещениях с повышенной влажностью. Не рассчитан на сильное растяжение.
  2. NYM— проводка немецкого стандарта, имеющая негорючую оболочку.
  3. ПУНП – дешёвый аналог, который используют в осветительных приборах. Выпускается с двумя или тремя медными жилами, может использоваться на открытом пространстве.
  4. ПВ-1 – одножильный кабель для электрощитков.

А вы используете кабель ПВ-3 или его аналоги? Какой из них вы считаете лучшим? Напишите в комментариях!

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями

Медный кабель ПВ-1 (ПуВ) и ПВ-3 (ПуГВ)

Установочные медные кабели ПВ 1 (ПуВ) и ПВ 3 (ПуГВ) предназначены для подключения  электрических установок при стационарной прокладке в осветительных и силовых сетях, а также для монтажа электрооборудования, для распределения и подключения устройств в щитах и шкафах, подключения и монтажа машин механизмов и станков на номинальное напряжение до 450В (для сетей до 450/750В) частотой до 400Гц или постоянном напряжении до 1000В.

Климатическое исполнение ОМ и ХЛ. Категория размещения 2 по ГОСТ 15150.

Установочный кабель ПВ-1 (ПуВ)  
Установочные кабели ПВ-3(ПуГВ)
Установочные кабели ППВ

Конструкция

  1. Токопроводящая жила для ПВ 1 (ПуВ), ППВ – медная проволока (однопроволочная, сплошная жила).
  2. Токопроводящая жила для ПВ 3 (ПуГВ), ПВ 4 – медные проволоки (многопроволочная, гибкая). 
  3. Изоляция - ПВХ пластикат.

Установочный медный кабель ПВ 1 (ПуВ) имеет сплошную однопроволочную медную жилу в одинарной изоляции из ПВХ пластиката и предназначен для прокладки открыто, в трубах, каналах и в пустотных строительных конструкциях для фиксированного монтажа электрических цепей и оборудования.

Установочный медный кабель ПВ 3 (ПуГВ) имеет одну многопроволочную гибкую медную жилу с изоляцией из ПВХ пластиката и предназначены для прокладки открыто, в трубах, каналах и в пустотных строительных конструкциях для монтажа электрических цепей и оборудования, где возможны изгибы проводов. 

Установочный медный кабель ПВ 4 имеет одну многопроволочную гибкую медную жилу с изоляцией из ПВХ пластиката и предназначены для прокладки открыто, в трубах, каналах и в пустотных строительных конструкциях для монтажа электрических цепей и оборудования, где возможны частые изгибы проводов. 

Установочный многожильный медный кабель ППВ имеет сплошные однопроволочные медные жилы и предназначен для негибкого фиксированного монтажа электрических цепей и оборудования.

Технические и эксплуатационные характеристики

Температура окружающей среды при эксплуатации

от +70ºС до -50ºС

Относительная влажность воздуха (при tº +35ºС)

100%

Предельно допустимая tº нагрева жил при эксплуатации

+70ºС

Минимальная tº прокладки кабеля без предварительного подогрева

- 15ºС

Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке:

 

5  диам. кабеля

10 диам. кабеля

Срок службы

15 лет

Гарантийный срок эксплуатации

2 года

Провода стойки к синусоидальной вибрации, акустическому шуму, механическим ударам одиночного и многократного действия, линейному ускорению, пониженному и повышенному атмосферному давлению, плесневым грибам.

Изоляция проводов стойка к растрескиванию при температуре +1500С и деформации при температуре +700С.

Установочные кабели соответствуют требованиям ГОСТ 6323-79

 

Число жил, сечение, мм2

Номинальный наружный диаметр, мм

Расчетная масса, кг/км

ПВ 1(ПуВ)

ПВ 3 (ПуГВ)

ПВ 4

ПВ 1(ПуВ)

ПВ 3 (ПуГВ)

ПВ 4

0,5

2,0

2,1

2,14

8,0

8,49

8,7

0,75

2,2

2,3

2,4

10,5

11,4

11,7

1,0

2,3

2,5

2,5

13,2

13,8

14,3

1,5

2,8

3,0

3,1

19,3

20,5

20,9

2,5

3,4

3,7

3,9

30,7

34,4

34,9

4,0

3,9

4,2

4,6

45,5

49,4

50,3

6,0

4,4

4,8

5,3

65,0

72,2

71,4

10,0

5,6

6,0

-

108

113

-

16,0

7,1

7,8

-

173

179

-

25,0

8,76

9,6

-

268

278

-

35,0

9,90

11,1

-

362

383

-

50,0

11,7

13,0

-

498

526

-

70,0

13,4

15,4

-

690

730

-

95,0

15,7

18,0

-

955

1005

-

   

Число жил, сечение, мм2

Номинальный наружный диаметр, мм

Расчетная масса, кг/км

ППВ

2х1,5

2,8х6,6

39,8

2х2,5

3,4х7,8

62,7

2х4,0

3,9х8,8

92,3

3х1,5

2,8х10,4

60,1

3х2,5

3,4х12,2

94,3

3х4,0

3,9х13,7

139

Закон об идеальном газе | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Сформулируйте закон идеального газа, используя молекулы и моль.
  • Используйте закон идеального газа для расчета изменения давления, температуры, объема или количества молекул или молей в заданном объеме.
  • Используйте число Авогадро для преобразования числа молекул в число молей.

Рисунок 1.Воздух внутри этого воздушного шара, летящего над Путраджайей, Малайзия, горячее окружающего воздуха. В результате воздушный шар испытывает подъемную силу, толкающую его вверх. (Источник: Кевин По, Flickr)

В этом разделе мы продолжаем исследовать термическое поведение газов. В частности, мы исследуем характеристики атомов и молекул, из которых состоят газы. (Большинство газов, например азот, N 2 , и кислород, O 2 , состоят из двух или более атомов. Мы в первую очередь будем использовать термин «молекула» при обсуждении газа, потому что этот термин также может применяться к одноатомные газы, такие как гелий.)

Газы легко сжимаются. Мы можем увидеть доказательства этого в Таблице 1 в Термическом расширении твердых тел и жидкостей, где вы заметите, что газы имеют самых больших коэффициента объемного расширения . Большие коэффициенты означают, что газы расширяются и сжимаются очень быстро при изменении температуры. Кроме того, вы заметите, что большинство газов расширяются с той же скоростью или имеют ту же β . Это поднимает вопрос о том, почему все газы должны действовать почти одинаково, когда жидкости и твердые тела имеют сильно различающиеся скорости расширения.

Ответ заключается в большом разделении атомов и молекул в газах по сравнению с их размерами, как показано на рисунке 2. Поскольку атомы и молекулы имеют большие расстояния, силы между ними можно игнорировать, за исключением случаев, когда они сталкиваются друг с другом во время столкновений. . Движение атомов и молекул (при температурах, значительно превышающих температуру кипения) происходит быстро, так что газ занимает весь доступный объем, и газы расширяются быстро. Напротив, в жидкостях и твердых телах атомы и молекулы расположены ближе друг к другу и весьма чувствительны к силам между ними.

Рис. 2. Как показано, атомы и молекулы в газе обычно широко разделены. Поскольку силы между ними на этих расстояниях довольно слабы, свойства газа больше зависят от количества атомов в единице объема и температуры, чем от типа атома.

Чтобы получить некоторое представление о том, как давление, температура и объем газа связаны друг с другом, рассмотрим, что происходит, когда вы закачиваете воздух в изначально спущенную шину. Сначала объем шины увеличивается прямо пропорционально количеству впрыскиваемого воздуха без значительного увеличения давления в шине.Когда шина расширилась почти до своего полного размера, стенки ограничивают объемное расширение. Если продолжать закачивать в него воздух, давление возрастает. Давление будет еще больше увеличиваться, когда автомобиль едет, а шины двигаются. Большинство производителей указывают оптимальное давление в шинах для холодных шин. (См. Рисунок 3.)

Рис. 3. (a) Когда воздух закачивается в спущенную шину, его объем сначала увеличивается без значительного увеличения давления. (b) Когда шина заполнена до определенной точки, стенки шины сопротивляются дальнейшему расширению, и давление увеличивается с увеличением количества воздуха.(c) Когда шина накачана, ее давление увеличивается с температурой.

При комнатной температуре столкновениями между атомами и молекулами можно пренебречь. В этом случае газ называется идеальным газом, и в этом случае соотношение между давлением, объемом и температурой задается уравнением состояния, называемым законом идеального газа.

Закон об идеальном газе

Закон идеального газа гласит, что PV = NkT , где P - абсолютное давление газа, V - объем, который он занимает, N - количество атомов и молекул в газе. газа, а T - его абсолютная температура.Константа k называется постоянной Больцмана в честь австрийского физика Людвига Больцмана (1844–1906) и имеет значение k = 1,38 × 10 −23 Дж / K.

Закон идеального газа может быть выведен из основных принципов, но первоначально он был выведен из экспериментальных измерений закона Чарльза (объем, занимаемый газом, пропорционален температуре при фиксированном давлении) и закона Бойля (для фиксированной температуры, произведение PV является константой).В модели идеального газа объем, занимаемый его атомами и молекулами, составляет ничтожную долю от V . Закон идеального газа описывает поведение реальных газов в большинстве условий. (Обратите внимание, например, что N - это общее количество атомов и молекул, независимо от типа газа.)

Давайте посмотрим, как закон идеального газа согласуется с поведением заполнения шины, когда она накачивается медленно и температура постоянна. Сначала давление P по существу равно атмосферному давлению, а объем V увеличивается прямо пропорционально количеству атомов и молекул N , введенных в шину.Как только объем шины остается постоянным, уравнение PV = NkT предсказывает, что давление должно увеличиваться пропорционально числу N атомов и молекул .

Пример 1. Расчет изменений давления из-за изменений температуры: давление в шинах

Предположим, шина велосипеда полностью накачана, с абсолютным давлением 7,00 × 10 5 Па (манометрическое давление чуть менее 90,0 фунтов / дюйм 2 ) при температуре 18,0 ° C.Какое давление будет после повышения температуры до 35,0ºC? Предположим, что нет заметных утечек или изменений объема.

Стратегия

Давление в шине меняется только из-за изменения температуры. Сначала нам нужно определить, что мы знаем и что мы хотим знать, а затем определить уравнение, которое нужно решить для неизвестного.

Нам известно начальное давление P 0 = 7,00 × 10 5 Па, начальная температура T 0 = 18.0ºC, а конечная температура T f = 35,0ºC. Мы должны найти конечное давление P f . Как мы можем использовать уравнение PV = NkT ? На первый взгляд может показаться, что информации недостаточно, потому что объем V и количество атомов N не указаны. Что мы можем сделать, так это использовать уравнение дважды: P 0 V 0 = NkT 0 и P f V f = NkT f .Если мы разделим P f V f на P 0 V 0 , мы можем придумать уравнение, которое позволяет нам решить для P f .

[латекс] \ displaystyle \ frac {P _ {\ text {f}} V _ {\ text {f}}} {P_0V_0} = \ frac {N _ {\ text {f}} kT _ {\ text {f}}} {N_0kT_0} \\ [/ латекс]

Поскольку громкость постоянна, V f и V 0 одинаковы, и они компенсируются. То же самое верно для N f и N 0 и k , что является константой.Следовательно,

[латекс] \ displaystyle \ frac {P _ {\ text {f}}} {P_0} = \ frac {T _ {\ text {f}}} {T_0} \\ [/ latex]

Затем мы можем изменить это, чтобы решить для P f : [latex] P _ {\ text {f}} = P_0 \ frac {T _ {\ text {f}}} {T_0} \\ [/ latex] , Где температура должна быть в единицах кельвина, потому что T 0 и T f являются абсолютными температурами.

Решение

Преобразование температуры из Цельсия в Кельвин:

T 0 = (18.5 \ text {Pa} \\ [/ latex]

Обсуждение

Конечная температура примерно на 6% выше исходной температуры, поэтому конечное давление также примерно на 6% больше. Обратите внимание, что в законе идеального газа должны использоваться абсолютное давление и абсолютное давление .

Установление соединений: домашний эксперимент - охлаждение воздушного шара

Надуйте баллон при комнатной температуре. Оставьте надутый баллон в холодильнике на ночь.Что происходит с воздушным шаром и почему?

Пример 2. Расчет количества молекул в кубическом метре газа

Сколько молекул содержится в типичном объекте, таком как газ в шине или вода в напитке? Мы можем использовать закон идеального газа, чтобы дать нам представление о типичных размерах N .

Вычислите количество молекул в кубическом метре газа при стандартной температуре и давлении (STP), которое определяется равным 0ºC и атмосферному давлению.

Стратегия

Поскольку давление, объем и температура заданы, мы можем использовать закон идеального газа PV = NkT , чтобы найти N .{25} \ text {молекулы} \\ [/ latex]

Обсуждение

Это число, несомненно, большое, учитывая, что газ - это в основном пустое пространство. N огромен даже в небольших объемах. Например, 1 см 3 газа на STP содержит 2,68 × 10 19 молекул. Еще раз отметим, что N одинаков для всех типов или смесей газов.

Родинки и число Авогадро

Иногда при измерении количества вещества удобно работать с единицей, отличной от молекул. моль (сокращенно моль) определяется как количество вещества, которое содержит столько атомов или молекул, сколько атомов содержится ровно в 12 граммах (0,012 кг) углерода-12. Фактическое количество атомов или молекул в одном моле называется числом Авогадро ( N A ) по признанию итальянского ученого Амедео Авогадро (1776–1856). Он разработал концепцию мола, основываясь на гипотезе о том, что равные объемы газа при одинаковом давлении и температуре содержат равное количество молекул.То есть количество не зависит от типа газа. Эта гипотеза подтвердилась, и значение числа Авогадро составляет N A = 6,02 × 10 23 моль -1 .

Число Авогадро

Один моль всегда содержит 6,02 × 10 23 частиц (атомов или молекул), независимо от элемента или вещества. Моль любого вещества имеет массу в граммах, равную его молекулярной массе, которую можно вычислить из атомных масс, указанных в периодической таблице элементов.

N A = 6,02 × 10 23 моль −1

Рис. 4. Насколько велика родинка? На макроскопическом уровне один крот мячей для настольного тенниса покроет Землю на глубину около 40 км.

Проверьте свое понимание

Активным ингредиентом таблетки Тайленола является 325 мг ацетаминофена (C 8 H 9 NO 2 ). Найдите количество активных молекул парацетамола в одной таблетке.

Решение

Сначала нам нужно вычислить молярную массу (массу одного моля) ацетаминофена.{-3} \ text {moles} \\ [/ latex]

Затем используйте число Авогадро, чтобы вычислить количество молекул.

N = (2,15 × 10 −3 моль) (6,02 × 10 23 молекулы / моль) = 1,30 × 10 21 молекулы

Пример 3. Расчет молей на кубический метр и литров на моль

Рассчитайте следующее:

  1. Количество молей в 1,00 м 3 газа на СТП
  2. Количество литров газа на моль.3} = 22,5 \ text {л / моль} \ [/ латекс]
Обсуждение

Это значение очень близко к принятому значению 22,4 л / моль. Небольшая разница связана с ошибками округления, вызванными использованием трехзначного ввода. Опять же, это число одинаково для всех газов. Другими словами, он не зависит от газа.

(Средняя) молярная масса воздуха (примерно 80% N 2 и 20% O 2 составляет M = 28,8 г. Таким образом, масса одного кубического метра воздуха равна 1,28 кг.Если гостиная имеет размеры 5 м × 5 м × 3 м, масса воздуха внутри комнаты составляет 96 кг, что является типичной массой человека.

Проверьте свое понимание

Плотность воздуха при стандартных условиях ( P, = 1 атм и T, = 20ºC) составляет 1,28 кг / м 3 . При каком давлении будет плотность 0,64 кг / м 3 , если температура и количество молекул остаются постоянными?

Решение

Лучший способ подойти к этому вопросу - подумать о том, что происходит.Если плотность упадет до половины от первоначального значения и никакие молекулы не потеряны, объем должен удвоиться. Если мы посмотрим на уравнение PV = NkT , мы увидим, что при постоянной температуре давление обратно пропорционально объему. Следовательно, если объем увеличится вдвое, давление должно упасть до половины своего первоначального значения, и P f = 0,50 атм.

Пересмотр закона об идеальном газе с использованием молей

Очень распространенное выражение закона идеального газа использует число молей, n , а не число атомов и молекул, N .Начнем с закона идеального газа, PV = NkT , умножим и разделим уравнение на число Авогадро N A . Это дает [latex] PV = \ frac {N} {N _ {\ text {A}}} N _ {\ text {A}} kT \\ [/ latex].

Обратите внимание, что [латекс] n = \ frac {N} {N _ {\ text {A}}} \\ [/ latex] - это количество молей. Мы определяем универсальную газовую постоянную R = N A k и получаем закон идеального газа в молях.

Закон идеального газа (в молях)

Закон идеального газа (в молях): PV = nRT .

Числовое значение R в единицах СИ: R = N A k = (6,02 × 10 23 моль −1 ) (1,38 × 10 −23 Дж / К ) = 8,31 Дж / моль · К.

В других единицах,

R = 1,99 кал / моль · K

R = 0,0821 л · атм / моль · K

Вы можете использовать любое значение R , наиболее подходящее для конкретной задачи.

Пример 4. Расчет количества молей: газ в шине велосипеда

Сколько молей газа в шине велосипеда объемом 2.00 × 10 −3 м 3 (2,00 л), давление 7,00 × 10 5 Па (манометрическое давление чуть менее 90,0 фунтов / дюйм 2 ) и при температуре 18,0 ° C?

Стратегия

Определите известные и неизвестные и выберите уравнение для решения неизвестного. В этом случае мы решаем закон идеального газа, PV = nRT , для числа молей n .

Решение

Определить известных:

[латекс] \ begin {array} {lll} P & = & 7.3 \ right)} {\ left (8.31 \ text {J / mol} \ cdot \ text {K} \ right) \ left (291 \ text {K} \ right)} \\\ text {} & = & 0. 579 \ text {mol} \ end {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Наиболее удобный выбор для R в этом случае - 8,31 Дж / моль · К, потому что наши известные величины выражены в единицах СИ. Давление и температура получены из начальных условий в Примере 1, но мы получили бы тот же ответ, если бы использовали окончательные значения.

Закон идеального газа можно рассматривать как еще одно проявление закона сохранения энергии (см. Сохранение энергии).Работа, выполняемая с газом, приводит к увеличению его энергии, увеличению давления и / или температуры или уменьшению объема. Эту повышенную энергию также можно рассматривать как увеличенную внутреннюю кинетическую энергию с учетом атомов и молекул газа.

Закон идеального газа и энергия

Давайте теперь исследуем роль энергии в поведении газов. Когда вы накачиваете велосипедную шину вручную, вы выполняете работу, многократно прикладывая силу на расстоянии. Эта энергия идет на повышение давления воздуха внутри шины и повышение температуры насоса и воздуха.

Закон идеального газа тесно связан с энергией: единицы измерения с обеих сторон - джоули. Правая часть закона идеального газа в PV = NkT равна NkT . Этот термин примерно соответствует количеству поступательной кинетической энергии N атомов или молекул при абсолютной температуре T , как мы формально увидим в «Кинетической теории: атомное и молекулярное объяснение давления и температуры». Левая часть закона идеального газа - PV , который также имеет единицы измерения в джоулях.Из нашего исследования жидкостей мы знаем, что давление - это один из видов потенциальной энергии на единицу объема, поэтому давление, умноженное на объем, является энергией. Важным моментом является то, что в газе есть энергия, связанная как с его давлением, так и с его объемом. Энергия может быть изменена, когда газ выполняет работу по мере расширения - это мы исследуем в разделе «Методы теплопередачи и теплопередачи» - аналогично тому, что происходит в бензиновых или паровых двигателях и турбинах.

Стратегия решения проблем: Закон об идеальном газе

Шаг 1. Изучите ситуацию, чтобы определить, что речь идет об идеальном газе. Большинство газов почти идеальны.

Шаг 2. Составьте список того, какие количества указаны или могут быть выведены из проблемы, как указано (определить известные количества). Преобразуйте известные значения в соответствующие единицы СИ (K для температуры, Па для давления, m 3 для объема, молекул для N и молей для n ).

Шаг 3. Определите, что именно необходимо определить в проблеме (определите неизвестные количества).Письменный список полезен.

Шаг 4. Определите, известно ли количество молекул или количество молей, чтобы решить, какую форму закона идеального газа использовать. Первая форма - PV = NkT и включает N , количество атомов или молекул. Вторая форма - PV, = nRT и включает n , количество молей.

Шаг 5. Решите закон идеального газа для количества, которое необходимо определить (неизвестное количество). Возможно, вам придется взять отношение конечных состояний к начальным состояниям, чтобы исключить неизвестные количества, которые остаются фиксированными.

Шаг 6. Подставьте известные величины вместе с их единицами измерения в соответствующее уравнение и получите численные решения с указанием единиц. Обязательно используйте абсолютную температуру и абсолютное давление.

Шаг 7. Проверьте ответ, чтобы узнать, разумен ли он: имеет ли он смысл?

Проверьте свое понимание

Жидкости и твердые вещества имеют плотность примерно в 1000 раз больше, чем газы.Объясните, как это означает, что расстояния между атомами и молекулами в газах примерно в 10 раз больше, чем размер их атомов и молекул.

Решение

Атомы и молекулы в твердых телах и жидкостях расположены близко друг к другу. В газах они разделены пустым пространством. Таким образом, газы имеют меньшую плотность, чем жидкости и твердые тела. Плотность - это масса на единицу объема, а объем связан с размером тела (например, сферы) в кубе. Таким образом, если расстояние между атомами и молекулами увеличивается в 10 раз, то занимаемый объем увеличивается в 1000 раз, а плотность уменьшается в 1000 раз.

Сводка раздела

  • Закон идеального газа связывает давление и объем газа с количеством молекул газа и температурой газа.
  • Закон идеального газа можно записать через количество молекул газа: PV = NkT , где P - давление, V - объем, T - температура, N - число. молекул, k - постоянная Больцмана k = 1,38 × 10 –23 Дж / K.
  • Моль - это количество атомов в образце углерода-12 массой 12 г.
  • Число молекул в кроте называется числом Авогадро NA , NA = 6,02 × 10 23 моль -1 .
  • Моль любого вещества имеет массу в граммах, равную его молекулярной массе, которая может быть определена из периодической таблицы элементов.
  • Закон идеального газа также может быть записан и решен в терминах числа молей газа: PV = nRT , где n - число молей, а R - универсальная газовая постоянная, R = 8 . 31 Дж / моль ⋅ К.
  • Закон идеального газа обычно действует при температурах, значительно превышающих температуру кипения.

Концептуальные вопросы

Узнайте человеческое население Земли. Есть ли на Земле крот людей? Если средняя масса человека 60 кг, рассчитайте массу родинки людей. Как соотносится масса крота людей с массой Земли?

При каких обстоятельствах вы ожидаете, что газ будет вести себя значительно иначе, чем предсказывает закон идеального газа?

Газовый термометр постоянного объема содержит фиксированное количество газа.Какое свойство газа измеряется, чтобы указать его температуру?

Задачи и упражнения

  1. Манометрическое давление в шинах вашего автомобиля составляет 2,50 × 10 5 Н / м 2 при температуре 35,0ºC, когда вы едете на пароме на Аляску. Какое у них манометрическое давление позже, когда их температура упадет до –40,0ºC?
  2. Преобразование абсолютного давления 7,00 × 10 5 Н / м 2 в манометрическое давление в фунтах / дюймах 2 . (Было заявлено, что это значение чуть меньше 90,0 фунтов / дюйм 2 в Примере 4. Это так?)
  3. Предположим, что газовая лампа накаливания изготовлена ​​таким образом, что газ внутри колбы находится под атмосферным давлением, когда колба имеет температуру 20,0 ° C. (a) Найдите манометрическое давление внутри такой колбы, когда она горячая, при условии, что ее средняя температура составляет 60,0ºC (приблизительное значение), и пренебрегая любыми изменениями в объеме из-за теплового расширения или утечки газа. (b) Фактическое конечное давление для лампочки будет меньше, чем рассчитано в части (а), потому что стеклянная колба расширится.Каким будет фактическое конечное давление с учетом этого? Это незначительная разница?
  4. Большие шары, наполненные гелием, используются для подъема научного оборудования на большие высоты. (а) Каково давление внутри такого воздушного шара, если он начинается на уровне моря с температурой 10,0ºC и поднимается на высоту, на которой его объем в двадцать раз превышает первоначальный объем, а его температура составляет –50,0ºC? б) Какое манометрическое давление? (Предположим, что атмосферное давление постоянно. )
  5. Подтвердите, что единицы nRT являются единицами энергии для каждого значения R: (a) 8.31 Дж / моль K, (b) 1,99 кал / моль K, и (c) 0,0821 л атм / моль ⋅ K.
  6. В тексте было показано, что N / V = 2,68 × 10 25 м −3 для газа на СТП. (a) Покажите, что эта величина эквивалентна N / V = 2,68 × 10 19 см −3 , как указано. (b) Примерно сколько атомов содержится в одном мкм 3 (кубический микрометр) в STP? (c) Что ваш ответ на часть (b) подразумевает разделение атомов и молекул?
  7. Посчитайте количество родинок в 2.00-литровый объем воздуха в легких обычного человека. Обратите внимание, что температура воздуха 37,0 ° C (температура тела).
  8. У пассажира самолета 100 см. 3 воздуха в желудке непосредственно перед вылетом из аэропорта на уровне моря. Какой объем будет в воздухе на крейсерской высоте, если давление в салоне упадет до 7,50 × 10 4 Н / м 2 ?
  9. (a) Каков объем (в км 3 ) числа песчинок Авогадро, если каждое зерно представляет собой куб и имеет стороны равные 1. 0 мм в длину? (b) Сколько километров протяженностью пляжей это покрыло бы, если бы ширина пляжа в среднем составляла 100 м, а глубина - 10,0 м? Пренебрегайте воздушными промежутками между зернами.
  10. Дорогая вакуумная система может достичь давления всего 1,00 × 10 –7 Н / м 2 при 20ºC. Сколько атомов в кубическом сантиметре при таком давлении и температуре?
  11. Плотность атомов газа в определенном месте в космосе над нашей планетой составляет примерно 1,00 × 10 11 м −3 , а давление равно 2.75 × 10 –10 Н / м 2 в этом пространстве. Какая там температура?
  12. Велосипедная шина имеет давление 7,00 × 10 5 Н / м 2 при температуре 18,0 ° C и содержит 2,00 л газа. Каким будет его давление, если вы выпустите воздух объемом 100 см3 при атмосферном давлении? Предположим, что температура и объем шины остаются постоянными.
  13. Газовый баллон высокого давления содержит 50,0 л токсичного газа при давлении 1,40 × 10 7 Н / м 2 и температуре 25. 0ºC. Его клапан протекает после падения баллона. Цилиндр охлаждается до температуры сухого льда (–78,5 ° C), чтобы снизить скорость утечки и давление, чтобы его можно было безопасно отремонтировать. а) Каково конечное давление в резервуаре, если при охлаждении утечки газа пренебрежимо малы и фазового перехода нет? б) Какое будет конечное давление, если одна десятая часть газа улетучится? (c) До какой температуры необходимо охладить резервуар, чтобы снизить давление до 1,00 атм (при условии, что газ не меняет фазу и что во время охлаждения нет утечки)? (d) Является ли охлаждение резервуара практическим решением?
  14. Найдите количество родинок в 2.00 л газа при 35,0ºC и давлении 7,41 × 10 7 Н / м 2 .
  15. Вычислите глубину, на которую количество мячей Авогадро для настольного тенниса покроет Землю. Каждый шар имеет диаметр 3,75 см. Предположим, что пространство между шарами добавляет дополнительные 25,0% к их объему, и предположим, что они не раздавлены собственным весом.
  16. (a) Каково манометрическое давление в автомобильной шине 25,0 ° C, содержащей 3,60 моль газа в объеме 30,0 л? (b) Каким будет его манометрическое давление, если вы добавите 1.00 л газа первоначально при атмосферном давлении и 25,0ºC? Предположим, что температура возвращается к 25,0 ° C, а объем остается постоянным.
  17. (а) В глубоком космосе между галактиками плотность атомов всего лишь 10 6 атомов / м 3 , а температура - холодная 2,7 К. Что такое давление? б) Какой объем (в м 3 ) занимает 1 моль газа? (c) Если этот объем является кубом, какова длина его сторон в километрах?

Глоссарий

закон идеального газа: физический закон, который связывает давление и объем газа с числом молекул газа или числом молей газа и температурой газа

постоянная Больцмана: k , физическая постоянная, которая связывает энергию с температурой; к = 1.38 × 10 –23 Дж / К

Число Авогадро: NA , количество молекул или атомов в одном моль вещества; NA = 6,02 × 10 23 частиц / моль

моль: количество вещества, масса которого (в граммах) равна его молекулярной массе

Избранные решения проблем и упражнения

1. {2} \ right) \\ & = & \ text {N} \ cdot \ text {m} = \ text {J} \ конец {массив} \\ [/ латекс]

7.7,86 × 10 −2 моль

9. (а) 6.02 × 10 5 км 3 ; (б) 6,02 × 10 8 км

11. -73.9ºC

13. а) 9,14 × 10 6 Н / м 2 ; б) 8,23 × 10 6 Н / м 2 ; (в) 2,16 К; (d) Нет. Требуемая конечная температура слишком низкая, чтобы ее можно было легко достичь для большого объекта.

15. 41 км

17. (а) 3,7 × 10 −17 Па; б) 6.0 × 10 17 м 3 ; (в) 8.4 × 10 2 км

Пероксидное число

- обзор

3.1 Химические свойства

Пероксидное число (PV) всех испытанных рапсовых масел холодного отжима различных сортов варьировалось от 0,38 до 0,84 мэкв. O 2 / кг масла. Обычно PV свежих растительных масел составляет менее 10 мэкв. O 2 / кг масла. Высокая температура, видимый свет и кислород будут способствовать первичному окислению, которое увеличивает PV. Масла с более высоким PV могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье, например, стимулировать сердечно-сосудистые и воспалительные заболевания за счет увеличения количества активных форм кислорода и вторичных продуктов окисления (Lobo, Patil, Phatak, & Chandra, 2010).Кроме того, масла с более высоким PV будут иметь более короткий срок хранения и непригодны для употребления. Согласно Esuoso и Odetokun (1995), количество свободных жирных кислот в пищевых маслах не должно превышать 5%. Таким образом, низкое содержание свободных жирных кислот в рапсовом масле холодного отжима (0,65% олеиновой кислоты) свидетельствует об их высоком качестве и пригодности для употребления (Konuskan, Arslan, & Oksuz, 2019). Неомыляемое вещество представляет собой растворенное в масле вещество. Они не могут быть омылены едкой щелочью, но растворимы в неполярных растворителях.Konuskan et al. (2019) сообщили о 0,97% неомыляемых веществ, содержащихся в рапсовом масле холодного отжима.

Значения p -анизидина всех испытанных рапсовых масел холодного отжима (0,14–0,90) из разных сортов не превышали 1,0, что указывает на незначительное влияние процесса холодного отжима на статус вторичного окисления масла. Кроме того, рапсовое масло холодного отжима показало низкие значения сопряженного диена (1,32–1,75%) и сопряженного триена (0,07–0,20%), что свидетельствует о незначительном влиянии холодного прессования на образование побочных продуктов окисления, таких как ненасыщенные α- и β-дикетоны и β-кетоны (Rękas, Wroniak, & Szterk, 2016).Кислотные числа рапсового масла холодного отжима варьировались от 0,1 до 3,9 мг КОН / г масла (McDowell, Elliott, & Koidis, 2017) и от 0,42 до 1,47 мг КОН / г масла (Rękas et al., 2016). Приведенные значения кислотности соответствуют рекомендуемому пороговому значению, которое установлено на уровне 4 мг КОН / г масла для масел холодного отжима (McDowell et al., 2017).

Семена рапса необходимо сушить до тех пор, пока их влажность не достигнет 7% после уборки в европейских погодных условиях. Неправильная температура сушки может повлиять на качество семян.Слишком высокая температура или слишком долгое время сушки могут привести к пересушиванию семян, что может повредить семена и снизить их механическое сопротивление. Повышение температуры сушки до более чем 93 ° C приводит к увеличению количества свободных жирных кислот в масле. С другой стороны, масло, полученное из семян с содержанием влаги 7%, годно к употреблению в течение 9 месяцев, а масло из семян с содержанием влаги 9% годно к употреблению только в течение 6 месяцев. Таким образом, содержание влаги в семенах может влиять на срок хранения и сенсорные свойства масел (Siger, Józefiak, & Górnaś, 2017).

Глава 3 | Термодинамика


Диаграммы фазового перехода и свойств

В этой главе мы рассматриваем значения свойств и отношения чистого вещества (например, воды), которое может существовать в трех фазах - твердом, жидком и газообразном. Мы не будем рассматривать твердую фазу в этом курсе. Чтобы представить довольно сложные взаимодействия фазового перехода, которые происходят в чистых веществах, мы рассмотрим эксперимент, в котором у нас есть жидкая вода в устройстве поршень-цилиндр при 20 ° C и давлении 100 кПа.В цилиндр добавляется тепло, в то время как давление поддерживается постоянным до тех пор, пока температура не достигнет 300 ° C, как показано на следующей диаграмме T-v (температура в зависимости от удельного объема):

От Состояния (1) к Состоянию (2) вода сохраняет свою жидкую фазу, и удельный объем очень незначительно увеличивается, пока температура не достигнет значения, близкого к 100 ° C (Состояние (2) - Насыщенная жидкость ). По мере добавления большего количества тепла вода постепенно меняет фазу с жидкости на водяной пар (пар), поддерживая температуру на уровне 100 ° C ( Температура насыщения - T sat ) до тех пор, пока в цилиндре не перестанет оставаться жидкость (Состояние (4 ) - Насыщенный пар ).Если нагрев продолжается, температура водяного пара увеличивается (T> T sat ) и, как говорят, находится в диапазоне Superheated (состояние (5)).

Обратите внимание, что в течение всего этого процесса удельный объем воды увеличился более чем на три порядка, что сделало необходимым использование логарифмической шкалы для оси удельного объема.

Мы можем повторить тот же эксперимент при разных давлениях, чтобы получить больше кривых, как показано на рисунке ниже.

Как вы можете видеть, по мере увеличения давления область постоянной температуры между насыщенной жидкостью и насыщенным паром становится все меньше и меньше, пока она полностью не исчезнет в критической точке, выше которой нет четкого различия между жидким и парообразным состояниями.

Линии насыщения можно нарисовать, соединив точки насыщенной жидкости и насыщенного пара, как показано на рисунке ниже.

Линии насыщения определяют области
Интерес, как показано на диаграмме, является областью сжатой жидкости от до
слева область Quality , ограниченная линиями насыщения, и Superheated
область (которая также включает транскритическую область ) справа от
линии насыщенного пара и выше критической точки.Мы будем использовать Свойство
Таблицы
, связанные с регионами, чтобы оценить различные
характеристики. Обратите внимание, что мы предоставили таблицы свойств пара, Хладагент
R134a и двуокись углерода, которые из-за экологических проблем связаны с R134a
скорее всего, в будущем станет обычным хладагентом.

Область качества

Область качества , также называемая
областью смеси насыщенная жидкость-пар , представляет собой область, заключенную между
линией насыщенной жидкости и линией насыщенного пара.В любой точке в пределах
этой области качество смеси (иногда называемое коэффициентом сухости
) определяется как масса пара, деленная на общую массу жидкости,
, как показано на следующей диаграмме:

Обратите внимание, что свойства, относящиеся к насыщенной жидкости, имеют индекс f, а свойства, относящиеся к насыщенному пару, имеют индекс g. Для оценки качества рассмотрим объем V, содержащий массу m насыщенной парожидкостной смеси. Обратите внимание на таблицу свойств пара , что мы также включили три новых свойства: внутренняя энергия u [кДж / кг], энтальпия h [кДж / кг] и энтропия s [кДж / кг.K] все это будет определено по мере необходимости в будущих разделах. На этом этапе мы отмечаем, что 3 уравнения, связывающие качество и удельный объем, также могут быть оценены с точки зрения этих трех дополнительных свойств.

Схема

P-v для воды

Вышеупомянутое обсуждение проводилось с точки зрения температуры
(Т) и удельного объема (v). Вы можете вспомнить из главы 1, когда мы определяли постулат состояния
, однако, что любые два независимых интенсивных свойства
могут использоваться для полного определения всех других свойств интенсивного состояния
.Это означает, что мы также можем оценить вещество с точки зрения давления
(P) и удельного объема (v), как показано ниже:

Обратите внимание, что из-за чрезвычайно большого диапазона интересующих значений давления и удельного объема это можно сделать только на графике логарифмической диаграммы. Это крайне неудобно, поэтому диаграммы T-v и P-v 405 обычно не отрисовываются в масштабе, но набрасываются только для того, чтобы помочь определить проблему, которая затем решается с помощью таблиц пара.Этот подход иллюстрируется следующими решенными задачами.

Решенный пример

Два килограмма воды при 25 ° C помещаются в поршневой цилиндр под давлением 100 кПа, как показано на диаграмме (Состояние (1)). К воде добавляется тепло при постоянном давлении до тех пор, пока поршень не достигнет упоров с общим объемом 0,4 м. 3 (Состояние (2)). Затем добавляется больше тепла при постоянном объеме, пока температура воды не достигнет 300 ° C (состояние (3)). Определите (а) качество жидкости и массу пара в состоянии (2) и (б) давление жидкости в состоянии (3).

Шаг 1: Всегда рисует полную диаграмму состояний и процессов проблемы и включает всю необходимую информацию в диаграмму. В этом случае есть три состояния и два процесса (постоянное давление и постоянный объем).

Шаг 2: В случае замкнутой системы с жидкостью с фазовым переходом, всегда нарисуйте диаграмму T-v или P-v , указав все соответствующие состояния и процессы на диаграмме.Как упоминалось выше, эта диаграмма не будет нарисована в масштабе, однако она поможет определить проблему и подход к ее решению. В случае пара, когда мы определяем различные значения из таблиц пара, мы добавляем эти значения в диаграмму, как правило, как показано ниже:

Обратите внимание, что диаграмма T-v основана исключительно на интенсивных свойствах, поэтому масса на диаграмме не указана. Таким образом, мы указываем на диаграмме, что для определения качества в состоянии (2) нам необходимо сначала оценить удельный объем v 2 , который затем можно сравнить со значениями насыщения v f и v g при давление 100 кПа.

Таким образом, v 2 = = = 0,2

Качество x 2 =

масса водяного пара в состоянии 2:

Что касается состояния (3), то в постановке задачи не указано, что оно находится в области перегрева. Сначала нам нужно было определить удельный объем насыщенного пара v г при 300 ° C. Это значение составляет 0,0216, что намного меньше, чем удельный объем v 3 , равный 0,2, что помещает состояние (3) в зону перегрева. Таким образом, два интенсивных свойства, которые мы используем для определения давления в состоянии (3): T 3 = 300 ° C и v 3 = 0.2. При сканировании таблиц перегрева мы обнаруживаем, что ближайшие значения лежат где-то между 1,2 МПа и 1,4 МПа, поэтому мы используем методы линейной интерполяции для определения фактического давления P 3 , как показано ниже:

Решенный пример из реального мира

При варке продуктов температура приготовления ограничивается примерно 100 ° C (в зависимости от высоты). Скороварки позволяют ускорить приготовление пищи за счет повышения температуры кипения воды за счет повышенного давления. Давление внутри герметичной плиты можно изменять, используя разные веса для закрытия вентиляционного отверстия.Для приготовления картофеля при 150 ° C следует использовать скороварку, содержащую 4 кг воды, чтобы определить (а) какое давление необходимо для поддержания желаемой температуры кипения и (б) массу груза, которая должна использоваться для поддержания давление, определенное в части (a) для круглого вентиляционного отверстия диаметром 1 см, (c) если скороварка имеет объем 10 л, каково качество пара внутри скороварки в момент, когда он достигает температуры, до того, как пар будет подаваться. вентилируется (при условии, что к этому моменту из плиты был удален весь воздух), и (d) как долго можно варить картофель при желаемой температуре, прежде чем вся вода выкипит, если в систему добавляется тепло мощностью 7000 Вт. горелка.

Шаг 1

Чтобы поддерживать постоянную температуру, мы знаем, что нам нужно давление, при котором точка кипения воды будет ровно 150 ° C.Чтобы найти это давление, мы смотрим на таблицы пара, чтобы найти давление насыщенного пара на желаемая температура, в данном случае 476,16 кПа.

Шаг 2

Чтобы решить часть (b), нам нужно найти вес, необходимый для точного противодействия давлению пара, пытающемуся покинуть вентиляционное отверстие. Поскольку сила - это давление, умноженное на площадь, мы должны определить площадь вентиляционного отверстия:

Затем мы умножаем это значение на давление, найденное в части (a), чтобы найти требуемый вес, и делим на g, чтобы найти массу, необходимую для создания этого веса:

Шаг 3

Для части (c) мы будем использовать формулу для x как отношения удельных объемов, указанных выше:

Мы получаем значения v f и v g из таблиц пара и вычисляем v из объема скороварки и общей массы воды:

Подставляя эти значения в наше уравнение для x, получаем:

Шаг 4

Решение для части (d) снова возвращает нас к таблицам пара.На этот раз мы смотрим на удельную энтальпию насыщенного пара при данной температуре, которая в данном случае указана как 2113,7. Затем нам нужно умножить это значение на общую массу воды (4 кг), чтобы найти общую требуемую энергию:

И, наконец, нам нужно разделить эту энергию на тепловую мощность горелки (7000 Вт), чтобы найти время, необходимое для передачи необходимой энергии воде:


Уравнение состояния идеального газа

Продолжая наше обсуждение чистых веществ,
мы находим, что для чистого вещества в перегретой области при удельных объемах
, намного превышающих критическую точку, соотношение PvT может быть
, удобно очень точно выраженным уравнением идеального газа . государства
следующим образом:

, где: R является константой для определенного вещества и называется газовой постоянной .

Обратите внимание, что для уравнения идеального газа давление P и температура T должны быть выражены в абсолютных величинах.

Рассмотрим, например, диаграмму T-v для воды, как показано ниже:

Заштрихованная зона на диаграмме указывает область, которая может быть представлена ​​уравнением идеального газа с погрешностью менее 1%. Обратите внимание, что в критической точке ошибка составляет 330%.

где: универсальная газовая постоянная, а

- молярная масса вещества.

для воздуха:

Steam:

Три широко используемых формата для выражения уравнения состояния идеального газа:

Решенный пример

Поршневой цилиндр содержит 0,5 кг насыщенной жидкой воды под давлением 200 кПа. Добавляется тепло, и пар расширяется при постоянном давлении, пока не достигнет 300 ° C.

  1. Нарисуйте диаграмму, представляющую процесс, показывающий начальное и конечное состояния системы.
  2. Изобразите этот процесс на диаграмме T-v (объем, зависящий от температуры) относительно линий насыщения, критической точки и соответствующих линий постоянного давления, четко указав начальное и конечное состояния.
  3. Используя паровые таблицы, определите начальную температуру пара перед нагревом.
  4. Используя таблицы пара, определите конечный объем пара после нагрева
  5. Используя уравнение состояния идеального газа, определите конечный объем пара после нагрева. Определите процентную ошибку использования этого метода по сравнению с использованием таблиц пара.

Примечание. Данные о критических точках и константе идеального газа для пара можно найти на первой странице таблиц пара.

Подход к решению:

Даже если вопросы a) и b) не требуются, это всегда должно быть первым приоритетом при решении термодинамической задачи.

c) Поскольку состояние (1) задано как насыщенная жидкость при 200 кПа, мы используем таблицы насыщенного пара под давлением, чтобы определить, что T 1 = T sat @ 200 кПа = 120,2 ° C.

d) Из диаграммы T-v мы определяем, что состояние (2) находится в зоне перегретого пара, поэтому мы используем таблицы перегретого пара, чтобы определить, что v 2 = v 200 кПа, 300 ° C = 1.3162. Таким образом, V 2 = mv 2 = (0,5 кг) (1,3162) = 0,658 м 3 (658 литров).

e) Определите V 2 из уравнения состояния идеального газа

T ДОЛЖЕН быть абсолютным!

Обратите внимание, что при проверке единиц измерения мы обнаруживаем, что следующее преобразование происходит так часто, что мы чувствуем, что его следует добавить в наш комплект для выживания при преобразовании единиц (вспомните главу 1):

Наконец, мы определяем процентную ошибку использования уравнения идеального газа в состоянии (2):


Неидеальное поведение газа

Мы заметили на приведенной выше диаграмме Tv для воды, что газы могут значительно отклоняться от уравнения состояния идеального газа в областях, близких к критической точке, и было много уравнений состояния, рекомендованных для использования для учета этого неидеального поведения. .Однако это неидеальное поведение может быть объяснено с помощью поправочного коэффициента, называемого коэффициентом сжимаемости Z, который определяется следующим образом:

, таким образом, когда коэффициент сжимаемости Z приближается к 1, газ ведет себя как идеальный газ. Обратите внимание, что при одинаковых условиях температуры и давления коэффициент сжимаемости может быть выражен как:

Различные жидкости имеют разные значения давления и температуры критической точки, данные PCR и TCR, и их можно определить из таблицы данных критических точек различных веществ.К счастью, принцип соответствия состояний показывает, что мы можем нормализовать значения давления и температуры с помощью критических значений следующим образом:

Все флюиды, нормализованные таким образом, демонстрируют схожее неидеальное поведение газа в пределах нескольких процентов, поэтому все они могут быть нанесены на общую диаграмму сжимаемости. Доступен ряд таких диаграмм, однако мы предпочитаем использовать (логарифмическую) диаграмму сжимаемости Ли-Кеслера.Использование диаграммы сжимаемости показано в следующем примере.

Решенный пример

Углекислый газ хранится в 100-литровом резервуаре при 6 МПа и 30 ° C. Определите массу CO 2 в резервуаре на основе (a) значений, полученных из таблиц данных CO 2 , (b) уравнения состояния идеального газа и (c) обобщенной диаграммы сжимаемости. Сравните (b) и (c) с (a) и определите процентную ошибку в каждом случае.

Подход к решению:

Сначала мы определяем данные о критических точках для CO 2 из Таблицы данных о критических точках различных веществ

После оценки пониженного давления и пониженной температуры мы наносим их на обобщенную диаграмму сжимаемости, чтобы определить коэффициент сжимаемости, как показано ниже. Фактическое значение удельного v a получается из таблиц перегрева CO 2 .Общее правило состоит в том, что если P CR или T >> T CR , то вы, вероятно, имеете дело с идеальным газом. В случае сомнений всегда проверяйте коэффициент сжимаемости Z на диаграмме сжимаемости.

Жесткий контейнер имеет объем и содержит пар при температуре C. 1/4 объема находится в жидкой фазе, а остальная часть - в форме пара. Определите давление пара, качество насыщенной смеси и плотность смеси.

Дано:

Объем (В) =

Температура (T) = C

Найдите:

  1. Давление пара.
  2. Качество насыщенной смеси.
  3. Плотность смеси.


Раствор

Расширение рынков и уменьшение веса упаковки для фотоэлектрических систем с высокой удельной мощностью (Журнальная статья)

Риз, Мэтью О., Глинн, Стивен, Кемпе, Майкл Д., МакГотт, Дебора Л., Дабни, Мэтью С., Барнс, Тереза ​​М., Бут, Сэмюэл С., Фельдман, Дэвид Дж. И Хегель, Нэнси M. Расширение рынков и уменьшение веса упаковки для фотоэлектрических систем с высокой удельной мощностью.США: Н. П., 2018. Интернет. https://doi.org/10.1038/s41560-018-0258-1.

Риз, Мэтью О., Глинн, Стивен, Кемпе, Майкл Д., МакГотт, Дебора Л., Дабни, Мэтью С., Барнс, Тереза ​​М., Бут, Сэмюэл С., Фельдман, Дэвид Дж. И Хегель, Нэнси M. Расширение рынков и уменьшение веса упаковки для фотоэлектрических систем с высокой удельной мощностью. Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1038/s41560-018-0258-1

Риз, Мэтью О., Глинн, Стивен, Кемпе, Майкл Д., МакГотт, Дебора Л., Дэбни, Мэтью С., Барнс, Тереза ​​М., Бут, Сэмюэл С., Фельдман, Дэвид Дж. И Хегель, Нэнси М. Мон. «Расширение рынков и уменьшение веса упаковки для фотоэлектрических систем с высокой удельной мощностью». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1038/s41560-018-0258-1. https://www.osti.gov/servlets/purl/1485564.

@article {osti_1485564,
title = {Расширение рынков и уменьшение веса упаковки для фотоэлектрических систем с высокой удельной мощностью},
author = {Reese, Matthew O.и Глинн, Стивен и Кемпе, Майкл Д. и МакГотт, Дебора Л. и Дабни, Мэтью С. и Барнс, Тереза ​​М. и Бут, Сэмюэл С. и Фельдман, Дэвид Дж. и Хегель, Нэнси М.},
аннотация = {Мы сообщаем, что тонкопленочные и новейшие технологии в фотовольтаике (ФЭ) предлагают преимущества для легкого и гибкого электропитания по сравнению с жесткими кремниевыми панелями, которые доминируют на современном рынке. Одним из важных преимуществ является высокая удельная мощность (удельная мощность). Здесь мы рассматриваем размер ниши рынка, ценовые ориентиры и ценностные предложения, которые могут открыть путь для новых участников рынка фотоэлектрических систем.Изучение кривых затрат и производства Si, CdTe и CIGS PV показывает, что для создания нового участника рынка требуется минимальный размер рынка в размере 0,2–1 млрд долларов США. Этому порогу соответствуют несколько рынков, требующих высокой удельной мощности. Мы оцениваем критическую роль подложки, упаковки и межсоединений и даем количественную оценку путей для максимизации удельной мощности. Со всеми необходимыми компонентами, а также требованиями к безопасности и надежности, мы оцениваем нижнюю границу для прочного легкого модуля примерно в 300-500 г м-2.Наконец, сочетание этого ограничения с тонкопленочным модулем с 15% -ной эффективностью или III-V модулем с КПД 35% даст удельные мощности до 500 Вт / кг или 1167 Вт / кг соответственно.},
doi = {10.1038 / s41560-018-0258-1},
journal = {Nature Energy},
number = 11,
volume = 3,
place = {United States},
year = {2018},
month = {11}
}

показывает график зависимости Pv / T от P для 1,00 × 10–3 кг газообразного кислорода при двух различных температурах.Что означает точечный график, каково значение Pv / T в местах пересечения кривых на оси Y - Physics

a) Пунктирный график на графике обозначает идеальное поведение газа, т. Е. Отношение «PV "/ T` равно. μ R ( μ - количество молей, R - универсальная газовая постоянная) - постоянное качество. Это не зависит от давления газа.

б) Пунктирная линия на данном графике представляет идеальный газ. Кривая газа при температуре T 1 ближе к пунктирному графику, чем кривая газа при температуре T 2 .Реальный газ приближается к поведению идеального газа при повышении его температуры. Следовательно, для данного графика верно T 1 > T 2 .

c) Значение отношения PV / T , где встречаются две кривые, составляет μ R . Это потому, что уравнение идеального газа имеет вид:

PV = мкм RT

Где,

P - давление

T - температура

V - это объем

μ - количество молей

R - универсальная постоянная

Молекулярная масса кислорода = 32.(-1) `

Следовательно, значение отношения PV / T , где кривые пересекаются на оси y , составляет 0,26 Дж K –1 .

г) Если мы получим аналогичные графики для 1,00 × 10 –3 кг водорода, то мы не получим такое же значение PV / T в точке, где кривые пересекаются с осью y . Это связано с тем, что молекулярная масса водорода (2,02 ед.) Отличается от молекулярной массы кислорода (32,0 ед.).

У нас:

`PV / T = 0.(-1) `

R = 8,314 Дж моль –1 K –1

Молекулярная масса ( M ) H 2 = 2,02 ед.

`PV / T = muR` при постоянной температуре

Где, `mu = m / M`

`m =" Масса "H_2`

`: .m = (PV) / T xx M / R`

`= (0,26 xx 2,02) / 8,31`

= 6,3 × 10 –2 г = 6,3 × 10 –5 кг

Следовательно, 6,3 × 10 –5 кг H 2 даст такое же значение PV / T .

Глава 3c - Первый закон - Закрытые системы

Глава 3c - Первый закон - Закрытые системы - Дизельные двигатели (обновлено 19.03.2013)

Глава 3: Первый закон термодинамики для Закрытые системы

c) Дизельный цикл воздушного стандарта (Компрессионное зажигание) Двигатель

The Air Стандартный дизельный цикл - идеальный цикл для Компрессионное зажигание (CI) поршневые двигатели, впервые предложенные Рудольфом Дизель более 100 лет назад. Следующая ссылка от Kruse Технологическое партнерство описывает четырехтактный дизельный цикл работа в том числе короткая история Рудольфа Дизеля.Четырехтактный дизельный двигатель обычно используется в автомобильных системах, тогда как более крупные морские системы обычно используйте двухтактный дизельный цикл . Еще раз у нас есть отличная анимация, созданная Matt Кевени , представляя работу четырехтактный дизельный цикл .

Фактический цикл CI чрезвычайно сложен, поэтому в при первоначальном анализе мы используем идеальное "стандартное" допущение, в котором рабочее тело представляет собой фиксированную массу воздуха, испытывающего полный цикл, который рассматривается как идеальный газ.Все процессы идеальны, горение заменяется добавлением тепла к воздух, а выхлоп заменяется процессом отвода тепла, который восстанавливает воздух в исходное состояние.

Идеальный дизельный двигатель воздушного стандарта подвергается 4 отдельные процессы, каждый из которых может быть проанализирован отдельно, как показан в P-V диаграммы ниже. Два из четырех процессов цикла адиабатические процессы (адиабатический = отсутствие передачи тепла), таким образом, прежде чем мы можем продолжить, нам нужно разработать уравнения для идеального газа адиабатический процесс следующим образом:

The Адиабатический процесс идеального газа (Q = 0)

Результатом анализа являются следующие три основных форм, представляющих адиабатический процесс:


где k - коэффициент теплоемкостей и имеет номинальное значение 1.4 в 300К по воздуху.

Процесс 1-2 - это процесс адиабатического сжатия. Таким образом, температура воздуха увеличивается во время сжатия. процесс, а при большой степени сжатия (обычно> 16: 1) он достигнет температуры воспламенения впрыскиваемого топлива. Таким образом данный условия в состоянии 1 и степень сжатия двигателя, в для определения давления и температуры в состоянии 2 (при конец процесса адиабатического сжатия) имеем:

Работа W 1-2 , необходимая для сжатия газа показана как область под кривой P-V и оценивается как следует.

Альтернативный подход с использованием уравнения энергии использует преимущество адиабатического процесса (Q 1-2 = 0) приводит к гораздо более простому процессу:


(спасибо студентке Николь Блэкмор за то, что она рассказала мне об этой альтернативе подход)

Во время процесса 2-3 топливо впрыскивается и сгорает. и это представлено процессом расширения при постоянном давлении. В состояние 3 («прекращение подачи топлива») процесс расширения продолжается адиабатически с понижением температуры до тех пор, пока расширение не станет равным полный.

Таким образом, процесс 3-4 представляет собой процесс адиабатического расширения. Общий объем работ по расширению составляет W exp . = (Ш 2-3 + Ш 3-4 ) и показан как область под P-V диаграмму и анализируется следующим образом:

Наконец, процесс 4-1 представляет постоянный объем процесс отвода тепла. В реальном дизельном двигателе газ просто выпускается из цилиндра, и вводится свежий заряд воздуха.

Чистая работа W net , выполненная за цикл, составляет определяется по формуле: W net = (W exp + W 1-2 ), где, как и раньше, работа сжатия W 1-2 отрицательна (работа проделана по системе ).

В дизельном двигателе Air-Standard происходит ввод Q в за счет сжигания топлива, которое впрыскивается контролируемым образом, в идеале приводящий к процессу расширения при постоянном давлении 2-3 как показано ниже. При максимальном объеме (нижняя мертвая точка) сгоревшие газы просто истощаются и заменяются свежим зарядом воздуха. Это представлен эквивалентным процессом отвода тепла с постоянным объемом Q из = -Q 4-1 . Оба процесса анализируются следующим образом:

На этом этапе мы можем удобно определить КПД двигателя по тепловому потоку:

__________________________________________________________________________

В этом разделе резюмируются следующие проблемы:

Проблема 3.4 - А поршневой цилиндр без трения содержит 0,2 кг воздуха при 100 кПа. и 27 ° С. Теперь воздух медленно сжимается в соответствии с соотношением P V k = константа, где k = 1,4, до достижения конечной температура 77 ° C.

  • a) Набросок P-V диаграмма процесса относительно соответствующей константы температурными линиями и обозначьте проделанную работу на этой диаграмме.

  • б) Использование базового определение границ выполненных работ определить границы работ выполнено в процессе [-7.18 кДж].

  • c) Используя уравнение энергии, определите тепла. передано в процессе [0 кДж] и убедитесь, что процесс находится в факт адиабатический.

Производное все уравнения использовались начиная с с основным уравнением энергии для непроточной системы уравнение для изменения внутренней энергии идеального газа (Δu) основное уравнение для выполненной граничной работы и уравнение состояния идеального газа [ P.V = m.R.T ]. Использовать значения удельной теплоемкости определены при 300К для всего процесс.

Проблема 3.5 - Учитывайте ход расширения только одного типичный дизельный двигатель Air Standard, имеющий степень сжатия коэффициент 20 и коэффициент отсечки 2. В начале процесса (впрыск топлива) начальная температура 627 ° C, воздух расширяется при постоянном давлении 6,2 МПа до отсечки (объемное соотношение 2: 1). Впоследствии воздух адиабатически расширяется (без теплопередачи). пока не достигнет максимальной громкости.

  • a) Нарисуйте это процесс на P-v диаграмма, четко показывающая все три состояния.Укажите на схеме общая работа, проделанная в течение всего процесса расширения.

  • б) Определить температуры, достигнутые в конце постоянного давления (топливо впрыск) процесс [1800K], а также в конце процесса расширения [830K], и нарисуйте три соответствующие линии постоянной температуры на P-v диаграмма.

  • c) Определите общая работа, выполненная во время такта расширения [1087 кДж / кг].

  • г) Определите общее количество тепла, подаваемого в воздух. во время такта расширения [1028 кДж / кг].

Вывести все используемые уравнения исходя из уравнения состояния идеального газа и адиабатического процесса соотношения, основное уравнение энергии для замкнутой системы, внутренняя энергия и энтальпия изменяют соотношения для идеального газа, и базовое определение граничной работы, выполняемой системой (при необходимости). Используйте значения удельной теплоемкости, определенные при 1000K для всего процесс расширения, полученный из таблицы Specific Теплоемкость воздуха .

Решенная проблема 3.6 - Идеальный дизельный двигатель с воздушным степень сжатия 18 и степень отсечки 2. В начале процесса сжатия рабочая жидкость находится при 100 кПа, 27 ° C (300 К). Определите температуру и давление воздуха в конце каждого процесса, чистый объем работы за цикл [кДж / кг] и тепловая эффективность.

Обратите внимание, что номинальные значения удельной теплоемкости для воздуха при 300K используются C P = 1,00 кДж / кг.K, C v = 0.717 кДж / кг · K ,, и k = 1,4. Однако все они являются функциями температура, и с чрезвычайно высоким температурным диапазоном при работе с дизельными двигателями можно получить значительные ошибки. Один подход (который мы примем в этом примере) заключается в использовании типичного средняя температура на протяжении всего цикла.

Подход к решению:

Первый шаг - нарисовать диаграмму, представляющую проблема, включая всю необходимую информацию. Мы замечаем, что не указаны ни объем, ни масса, поэтому диаграмма и решение будут быть в конкретных количествах.Самая полезная диаграмма для тепловой двигатель P-v диаграмма полного цикла:

Следующим шагом является определение рабочей жидкости и определитесь с основными уравнениями или таблицами для использования. В этом случае рабочая жидкость - воздух, и мы решили использовать среднюю температура 900K на протяжении всего цикла для определения удельной теплоемкости значения емкости представлены в таблице Удельные теплоемкости воздуха .

Теперь мы проходим все четыре процесса, чтобы определять температуру и давление в конце каждого процесса.

Обратите внимание, что альтернативный метод оценки давление P 2 - это просто использовать уравнение состояния идеального газа, как показано ниже:

Любой из подходов удовлетворителен - выберите тот, который вам удобнее. Теперь продолжим с топливом процесс постоянного давления впрыска:



Обратите внимание, что даже если проблема запрашивает "net производительность за цикл »мы рассчитали только тепло в и разогреть.В случае с дизельным двигателем намного проще оценить теплотворную способность, и мы можем легко получить чистую работу из энергетический баланс за полный цикл выглядит следующим образом:

Вы можете удивиться нереально высокой температуре полученная эффективность. В этом идеализированном анализе мы проигнорировали многие эффекты потерь, которые существуют в практических тепловых двигателях. Мы начнем понять некоторые из этих механизмов потерь, когда мы изучаем Второй закон in Глава 5 .

______________________________________________________________________________

В части d) Закона Первый закон - Цикловые двигатели Отто

______________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика, Израиль Уриэли под лицензией Creative Общедоступное авторское право - Некоммерческое использование - Совместное использование 3.0 Соединенные Штаты Лицензия

PV Тестер PV 3 - BENNING

Тестер для фотоэлектрических систем BENNING PV 3
  • Напряжение холостого хода на фотоэлектрическом модуле, фотоэлектрической цепочке и фотоэлектрическом поле до 1500 В постоянного тока
  • мощное измерение тока короткого замыкания параллельно включенных фотоэлектрических цепочек до 40 А
  • беспроводное соединение с прибором для измерения солнечного излучения и температуры BENNING SUN 2
  • память измеренных значений для 999 тестов PV цепочки

В рамках пусконаладочных испытаний и периодических проверок подключенных к сети фотоэлектрических систем в соответствии с DIN EN 62446 (VDE 0126-23), испытания полярности, а также измерения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания фотоэлектрических цепочек, подключенных в параллельное выполнение, хранение и документирование безопасно и эффективно до 1500 В / 40 А.

При радиосвязи с дополнительным BENNING SUN 2 (арт. № 050420) существующие условия излучения (Вт / м²), а также температура фотоэлектрического модуля и температура окружающей среды (° C) автоматически сохраняются для каждой процедуры испытания.

Характеристики

  • автоматическая процедура испытания (+/-, В o / c , I s / c , Вт / м 2 , ° C) с защитой от обратной полярности
  • мощное измерение тока короткого замыкания, резерв в 4 раза больше, чем у обычных фотоэлектрических тестеров с ограничением 10 А
  • сокращает время тестирования и усилия по разборке, так как отдельные цепочки фотоэлектрических модулей больше не нужно разделять и тестировать одну за другой.
  • снижает риск отказа из-за перегрузки во время тестирования фотоэлектрических цепочек неизвестной мощности
  • встроенная память измеренных значений для 999 строк PV / полей PV
  • часы реального времени с отметкой даты / времени для каждого измерения
  • Интерфейс USB и программное обеспечение для загрузки (формат CSV)
  • большой ЖК-дисплей с подсветкой
  • оптимальная защита при транспортировке и хранении (IP 64)

Функции измерения

  • проверка полярности фотоэлектрического генератора / фотоэлектрических кабелей
  • Измерение напряжения холостого хода для современных систем постоянного тока 1500 В
  • Измерение тока короткого замыкания на фотоэлектрических цепях до 40 А постоянного тока
  • измерение инсоляции (Вт / м 2 ), а также температуры фотоэлектрического модуля и температуры окружающей среды (° C) с помощью BENNING SUN 2 (опция, поз.050420)

BENNING SOLAR Datalogger (загрузка программного обеспечения)

  • загрузка измеренных значений из BENNING PV 3 в формате CSV
  • возможна дальнейшая обработка измеренных значений в MS Excel ®
  • Последнюю версию можно бесплатно загрузить на странице этого продукта (см. «Дополнительная информация» -> «Программное обеспечение»)
Объем поставки BENNING PV 3

Объем поставки

PV-тестер в прочном защитном корпусе (IP 64), набор измерительных проводов PV (MC4), набор измерительных проводов с наконечником зонда и зажимами типа «крокодил», зарядное устройство с 3 шт. 3.Литий-ионные батареи 7 В и сертификат калибровки.

Прекрасно дополняется

Мы рекомендуем следующие дополнительные аксессуары:

  • Прибор для измерения инсоляции и температуры BENNING SUN 2 (050420)
    BENNING PV 3 может принимать измеренные значения (инсоляция, фотоэлектрический модуль / температура окружающей среды) прибора для измерения солнечного излучения и температуры BENNING SUN 2 через радиосвязь. Измеренные значения необходимы для измерения ВАХ.Для этого BENNING PV 3 необходимо один раз соединить с BENNING SUN 2.
  • Датчик температуры
  • с присоской для BENNING SUN 2 для крепления к задней части фотоэлектрического модуля (050424).
  • Держатель фотоэлектрического модуля для BENNING SUN 2 для безопасного крепления к фотоэлектрическому модулю (050425)
  • бейджей «next test», 300 шт. (756212)

Дополнительную информацию о принадлежностях можно найти в разделе «Принадлежности для фотоэлектрических измерительных приборов».

БЕННИНГ PV 3
дисплей графический дисплей (с подсветкой)
проверка полярности автомат
напряжение холостого хода (U o / c ) 5.0 В - 1500 В
разрешение / точность макс. 0,1 В / ± (0,5% + 2 цифры)
ток короткого замыкания (I s / c ) 0,5 A - 40 A (макс.45 кВт)
разрешение / точность 0,01 A / ± (1% + 2 цифры)
с беспроводным подключением BENNING SUN 2
· инсоляция 100 Вт / м² - 1250 Вт / м²
· Фотоэлектрический модуль / температура окружающей среды -30 ° C - 125 ° C
память измеренных значений
интерфейс
999 индикаций дисплея / строк PV
интерфейс USB тип B
Программное обеспечение ПК / формат данных BENNING Солнечный регистратор данных / CSV
беспроводное соединение BENNING SUN 2 433 МГц
батареи 3 х 3.Литий-ионные аккумуляторы 7 В 18650
габариты / масса 340 x 300 x 152 мм / 5,0 кг
класс защиты IP 40 (открытый), IP 64 (закрытый)
комплект поставки PV-тестер в прочном защитном корпусе (IP 64), набор измерительных проводов PV (MC4), набор измерительных проводов с наконечником зонда и зажимами типа «крокодил», зарядное устройство с 3 литий-ионными батареями 3,7 В
арт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *