Как найти коэффициент теплопроводности водорода

Ответ: y = 2,55 * 10^-5 Вт / (м*К)

Объяснение:

5-9 класс, решил пошутить так?

Дано:

D = 9,1 * 10^-5  м^2/с

R = 8,31 Дж / (К*моль)

M = 2,0164 г / моль

p = 0,0898 кг / м^3

i = 3

__________________

y = ?

Решение:

Запишем формулы коэффициента теплопроводности и диффузии, которые связывают их с коэффициентом динамической вязкости:

n = p*D       n – коэф. дин. вязкости, p – плотность

y = n*c        с – удельная изохорическая теплоёмкость идеального газа,

y – коэф. теплопроводности

с = (i / 2) * (R / M)   М – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная

Решим систему:

y = p*D*(i / 2) * (R / M)

Переведем в СИ:

M = 2,0164 г / моль = 2,0164 * 10^-3 кг / моль

Вычислим:

y = (0,0898 кг / м^3 * 9,1 * 10^-5 м^2/с * 3 * 8,31 Дж / (К*моль)) / (2 * 2,0164 * 10^-3 кг / моль) = 2,55 * 10^-5 Вт / (м*К)

Данная задача находится в разделе
Решебник Волькенштейн на странице № 6

<<< Предыдущая задача из Волькенштейн
5.149 Пространство между двумя коаксиальными цилиндрами заполнено газом. Радиусы цилиндров равны r = 5 см и R = 5,2 см. Высота внутреннего цилиндра h = 25 см. Внешний цилиндр вращается с частотой n = 360 об/мин. Для того чтобы внутренней цилиндр оставался неподвижным, к нему надо приложить касательную силу F = 1,38 мН. Рассматривая в первом приближении случай как плоский, найти из данных этого опыта вязкость η газа, находящегося между цилиндрами.
Следующая задача из Волькенштейн >>>
5.151 Найти теплопроводность K воздуха при давлении p = 100 кПа и температуре t = 10° C. Диаметр молекул воздуха σ = 0,3 нм.

Теплопроводность водорода.

Теплопроводность водорода:

Теплопроводность – это способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела (атомов, молекул, электронов и т. п.).

Теплопроводностью также называется количественная характеристика способности тела проводить тепло.

Теплопередача происходит с меньшей скоростью в материалах с низкой теплопроводностью, чем в материалах с высокой теплопроводностью. Например, металлы обычно обладают высокой теплопроводностью и очень эффективно проводят тепло, в то время как для изоляционных материалов, таких как пенопласт, верно обратное.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности (количественная характеристика теплопроводности) равен количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К).

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности (количественной характеристики теплопроводности) является Вт/(м·К).

Теплопроводность водорода (коэффициент теплопроводности водорода) составляет:

• 0,1805 Вт/(м·К) (при стандартных условиях),
• 0,1815 Вт/(м·К) (при 300 K).

Все свойства водорода

Источники:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen
2. https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoff
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Водород
4. http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=211
5. https://chemicalstudy.ru/vodorod/

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Коэффициент востребованности
199

Плотность водорода

В таблице представлены значения плотности водорода H₂ в зависимости от температуры и давления.

Как известно, водород является самым легким газом на планете. При высоких температурах его плотность чрезвычайно мала и кубометр этого газа в таких условиях будет весить всего несколько грамм.

При нагревании водород становится менее плотным, его плотность снижается. Однако при росте давления, плотность водорода будет увеличиваться пропорционально давлению.

Следует, что плотность водорода существенно зависит от температуры и, особенно от давления. Например, при атмосферном давлении и температуре 0°С плотность водорода равна 0,087 кг/м³, а при нагреве этого газа на 100 градусов, его плотность уменьшится и будет равна 0,0637 кг/м³.

В таблице представлена плотность газообразного водорода в кг/м³ при нормальном атмосферном давлении в зависимости от температуры при отрицательных и положительных ее значениях.

Плотность водорода в зависимости от температуры при атмосферном давлении

t, °С	-73	-53	-33	-13	7	27	77	127	177	227
ρ, кг/м3	0,1211	0,1101	0,1010	0,0932	0,0865	0,0808	0,0692	0,0606	0,0539	0,0485
t, °С	277	327	377	477	577	727	927	1027	1127	1227
ρ, кг/м3	0,0441	0,0404	0,0373	0,0323	0,0285	0,0242	0,0202	0,0186	0,0173	0,0162

Плотность водорода в следующей таблице приведена в размерности в кг/м³ при температуре от 0 до 1000 °С и давлении от 1 до 100 бар.

Плотность водорода при различных температурах и давлениях

↓ t, °С / P, бар →	1	10	20	40	60	80	100
0	0,0870	0,8654	1,720	3,398	5,033	6,627	8,181
100	0,0637	0,6342	1,232	2,499	3,712	4,900	6,064
300	0,0415	0,4136	0,824	1,637	2,431	3,229	4,009
500	0,0308	0,3068	0,612	1,219	1,820	2,416	3,007
700	0,0244	0,2439	0,487	0,970	1,450	1,927	2,400
1000	0,0187	0,1865	0,373	0,743	1,111	1,478	1,842

При увеличении давления водорода до 10 бар (то есть в 10 раз), его плотность при той же температуре увеличиться также примерно в 10 раз
и составит величину 0,8654 кг/м³. Минимальная плотность водорода в таблице, равная 0,0187 кг/м³, достигается при температуре 1000°С и атмосферном давлении. Иными словами, в таких условиях кубический метр водорода будет иметь массу всего около 19 грамм.

Теплофизические свойства водорода

В таблице даны теплофизические свойства водорода в зависимости от температуры и давления.
Свойства указаны в интервале температуры от 0 до 1000°С, давление водорода в таблице изменяется от 1 до 100 бар.

В таблице приведены следующие свойства водорода:

• плотность водорода, кг/м³;
• удельная теплоемкость, кДж/(кг·град);
• теплопроводность, Вт/(м·град);
• динамическая вязкость, Па·с;
• температуропроводность, м²/с;
• кинематическая вязкость, м²/с;
• число Прандтля.

Некоторые свойства водорода сильно зависят от температуры и давления. Так, с повышением давления и при снижении температуры, значительно увеличивается плотность водорода.

Теплоемкость водорода с ростом температуры увеличивается слабо. По данным таблицы также видно, что удельная теплоемкость водорода от давления практически не зависит.

Значение теплопроводности, вязкости и температуропроводности водорода увеличиваются с ростом его температуры. С повышением давления водорода уменьшается величина его температуропроводности. Число Прандтля водорода почти не зависит от температуры и давления.

Теплопроводность водорода в таблице указана в степени 10². Не забудьте разделить на 100.

Теплопроводность водорода при атмосферном давлении

В таблице представлены данные по теплопроводности водорода в зависимости от температуры при атмосферном давлении.
Теплопроводность указана при температуре от -193 до 1727°С, в размерности Вт/(м·град)·10³.

Например, при 270 К (-3°С) теплопроводность водорода равна 0,167 Вт/(м·град).

По данным таблицы видно, что с ростом температуры теплопроводность водорода увеличивается.

Теплопроводность водорода при высоких температурах

В таблице представлена теплопроводность водорода при высоких температурах в зависимости от давления. Размерность теплопроводности в таблице Вт/(м·град).

Теплопроводность водорода в таблице указана при температуре от 1400 до 6000 К и давлении от 10^-5 до 200 бар.
При таких высоких температурах водород начинает диссоциировать и имеет достаточно высокую теплопроводность, сравнимую с некоторыми металлами.

Например при температуре 6000 К и давлении 200 бар водород имеет теплопроводность 11,83 Вт/(м·град), что сравнимо с теплопроводность такого металла, как висмут.

Источники:

1. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
2. Гамбург Д. Ю. и др. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение. Справочник. — М.: Химия, 1989. — 672 с.: ил.
3. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967. — 474 с.
4. Физические величины. Справочник. Бабичев А. П., Бабушкина Н. А. и др. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

---

---

Нашли ошибку? Сообщите в комментариях (внизу страницы)

Раздел: Физика Полное условие: 5.150 Найти теплопроводность K водорода, вязкость которого η = 8,6 мкПа·с. Решение, ответ задачи 8712 из ГДЗ и решебников: Этот учебный материал представлен 1 способом: Для просмотра в натуральную величину нажмите на картинку Идея нашего сайта – развиваться в направлении помощи ученикам школ и студентам. Мы размещаем задачи и решения к ним. Новые задачи, которые недавно добавляются на наш сайт, временно могут не содержать решения, но очень скоро решение появится, т.к. администраторы следят за этим. И если сегодня вы попали на наш сайт и не нашли решения, то завтра уже к этой задаче может появится решение, а также и ко многим другим задачам. основной поток посетителей к нам – это из поисковых систем при наборе запроса, содержащего условие задачи

Счетчики: 4250 | Добавил: Admin

Добавить комментарий Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]