1598085825-1bc3bed23bc79a40a3c5dbd161b3da14 (805570), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Поскольку интервал температур достаточно мал, то можно использовать среднее значение теплоемкостей и плотностей. Тогда согласно (1.12) удельная плотность аккумулированной энергии:
И объемная плотность аккумулированной энергии:
В условии имеются все необходимые для расчета данные. Результаты расчета:
Вещество |
(С) |
|
|
|
| 56,7 | 5 | 172,1 | 380,0 |
10 | 192 | 423,6 | ||
| 93 | 5 | 273,6 | 399,4 |
10 | 296,1 | 431,6 |
Анализ полученных результатов приводит к выводу, что, во-первых, рассматриваемый способ аккумулирования дает возможность проводить отбор тепловой энергии при практически постоянной температуре (поскольку при кристаллизации температура остается постоянной), во-вторых, варьировать эту температуру за счет подбора соединения с температурой плавления в необходимом температурном интервале, и, наконец, в-третьих – удельная и объемная плотности аккумулированной энергии соизмеримы с таковыми при использовании внутреней энергии горячей воды с изменением температуры около 80-100С.
Задача 1.3.9
Рассмотрите возможность использования в качестве аккумулятора тепловой энергии.
Решение.
Приведем прежде всего данные [1], необходимые для анализа и расчетов.
Вещество | Коэффициенты уравнения
| Температурный интервал | ||
a |
| Т, К | Т, С | |
| 83,32 | 154,36 | 298-522 | 25-249 |
| 145,05 | 54,60 | 522-980 | 249-707 |
| 142,68 | 59,31 | 980-1157 | 707-884 |
| 19,74 | -- | 1157-2000 | 884-1727 |
Анализ приведенных данных показывает, что в зависимости от температуры, при которой отбирается теплота от аккумулятора, использование возможно или в температурном интервале
,
с использованием теплоты
перехода или в температурном интервале
,
с использованием теплоты плавления.
Критерием возможности использования может служить количество аккумулированной энергии, т.е. удельная
и/или объемная
плотности энергии.
Тогда:
Где - удельная теплоемкость, Кдж/кг; М – молярная масса вещества.
Температурная зависимость удельной теплоемкости с учетом величины
кг/моль:
Тогда
Результаты расчетов оформим в виде таблицы. Значения объемной плотности энергии рассчитаны по соотношению , где
–плотность
.
Т, К |
|
|
|
|
348 | 75 | 6,6 | - | - |
373 | 100 | 10,0 | 70,4 | 190,2 |
473 | 200 | 25,0 | 176,0 | 475,8 |
522 | 249 | 32,8 | 231,2 | 624,9 |
522 | 249 |
| 307,3 | 830,5 |
673 | 400 | 70,5 | - | - |
873 | 600 | 107.9 | - | - |
980 | 707 | 128,85 | - | - |
980 | 707 |
| 909,4 | - |
1100 | 827 | 153,6 | 1081,3 | 2922,4 |
1157 | 884 | 165,6 | - | - |
1157 | 884 |
| 1327,7 | 3588,4 |
1.4 Задачи
Задача 1.4.1.
Во многих изданиях, в частности [1,5] утверждается, что «мольная теплоемкость сложных соединений в кристаллическом состоянии близка к сумме атомных теплоемкостей (1.10), образующих их элементов в кристаллической форме (правило Ноймана-Конна)».
Проверьте, сравнив с табличными значения, это утверждение, а так же утверждение, что «значение , где n-число атомов (или ионов) в молекуле химического соединения соответствует возможному пределу, который фактически не достигается, поскольку раньше наступает плавление (или разложение) соединений.
Вариант | Условие на примере соединений |
1 | Галогенидов серебра |
2 | Оксидов серебра, алюминия и мышьяка |
3 | Солей бария |
4 | Солей кальция |
5 | Оксида сулфата и сульфида кадмия |
6 | Оксидов хрома |
7 | Оксидов меди и железа |
8 | Оксидов железа и ртути |
9 | Галогенидов ртути |
10 | Карбонатов калия и лития |
11 | Сульфатов лития и магния |
12 | Гидроксидов магния и лития |
13 | Оксидов марганца |
14 | Галогенидов натрия |
15 | Хлоридов никеля и фосфора |
16 | Бромидов фосфора и свинца |
17 | Оксидов свинца |
Задача 1.4.2.
В таблице представлены свойства кристаллогидридов некоторых солей .
№ | Кристал-логидрат | Температура плавления, С | Теплота плавления, | Плотность, | Теплоемкость | ||
Твердой фазы | Жидкой фазы | Твердой фазы | Жидкой фазы | ||||
1 |
| 8,1 | 253 | 1,72 | 1,53 | - | - |
2 | | 18,5 | 231 | 1,45 | - | 1,84 | 2,39 |
3 | | 30,2 | 173 | 1,71 | 1,52 | 1,44 | 2,32 |
4 | | 32,0 | 246 | 1,52 | 1,41 | 1,87 | 3,72 |
5 | | 32,4 | 251 | 1,46 | 1,41 | 1,76 | 3,31 |
6 | | 35,2 | 288 | 1,52 | 1,44 | 1,55 | 3,18 |
7 | | 42,7 | 142 | 1,90 | 1,83 | 1,50 | 2,42 |
8 | | 48,5 | 200 | 1,73 | 1,67 | 1,45 | 2,38 |
Определите, какой из кристаллогидратов обладает максимальным значением удельной и объемной
плотностями аккумулированной тепловой энергии в интервале температур
,
таких, что
.
Задача 1.4.3.
В таблице представлены свойства некоторых веществ и эвтектик ( ). Определите систему, обладающую максимальной удельной
и объемной
плотностями аккумулированной тепловой энергии в интервале температур
,
таких, что
.