4章:内部エネルギー
作成2012.06.20
- 内部エネルギー[u]
統一工学単位における熱力学の第1法則
(2.3)式に「dl=pdv」を代入すると
比容積一定の場合「pdv=0」です。また定容比熱cvは
(3.2)式を変形すると
となります。絶対零度から温度Tまでの内部エネルギーの変化は
として求めることができます。また温度T1における内部エネルギーをu1、温度T2における
内部エネルギーをu2とした場合、内部エネルギーの変化Δuは
と簡単に計算できます。各温度における内部エネルギーが不明で、各温度における定容比熱cv(T)がわかっている場合、内部エネルギーの変化Δuは
温度T1の定容比熱がcv1、温度T2の定容比熱がcv2で直線的に変化するとするならば、(4.5)式は
となります。内部ネネルギー変化量の計算は(4.4)式と(4.6)式のどちらでも計算できますが、 (4.4)式の方が簡単な計算となります。
あらかじめ、各温度における内部エネルギーの値を計算しておけば、2点の温度間の内部エネルギー変化は簡単に計算できます。これが工学的手法です。
- 内部エネルギー[u]の数表
表4-1に内部エネルギー[u]の数表を示します。
表4-1 内部エネルギー[u]の数表(単位:kcal/kg)
℃ | O2 | N2 | H2 | CO | CO2 | H2O | 空気 |
0 | 0.0 | 0.00 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
100 | 15.9 | 17.83 | 243.9 | 17.8 | 16.2 | 33.6 | 17.2 |
200 | 32.3 | 35.79 | 491.6 | 35.9 | 34.6 | 68.2 | 34.7 |
300 | 49.5 | 54.06 | 740.3 | 54.4 | 54.5 | 104.0 | 52.5 |
400 | 67.5 | 72.80 | 989.8 | 73.4 | 75.8 | 141.2 | 71.0 |
500 | 86.0 | 92.10 | 1240.9 | 93.1 | 98.3 | 180.1 | 89.9 |
600 | 105.2 | 111.98 | 1494.4 | 113.4 | 122.0 | 220.5 | 109.5 |
700 | 124.7 | 132.41 | 1751.2 | 134.2 | 146.5 | 262.5 | 129.5 |
800 | 144.6 | 153.34 | 2012.0 | 155.6 | 171.7 | 306.3 | 150.1 |
900 | 164.8 | 174.72 | 2277.3 | 177.4 | 197.5 | 351.7 | 171.0 |
1000 | 185.3 | 196.51 | 2547.6 | 199.5 | 223.7 | 398.6 | 192.3 |
1100 | 206.0 | 218.65 | 2823.1 | 222.0 | 250.4 | 447.1 | 213.9 |
1200 | 226.9 | 241.11 | 3103.6 | 244.8 | 277.5 | 496.9 | 235.8 |
1300 | 248.0 | 263.82 | 3389.2 | 267.9 | 304.8 | 548.1 | 258.0 |
1400 | 269.3 | 286.77 | 3679.7 | 291.1 | 332.5 | 600.4 | 280.3 |
1500 | 290.8 | 309.93 | 3975.0 | 314.5 | 360.4 | 653.9 | 302.9 |
1600 | 312.5 | 333.27 | 4274.9 | 338.2 | 388.6 | 708.4 | 325.7 |
1700 | 334.4 | 356.78 | 4579.1 | 361.9 | 416.9 | 763.8 | 348.6 |
1800 | 356.4 | 380.44 | 4887.4 | 385.8 | 445.3 | 820.0 | 371.7 |
1900 | 378.7 | 404.22 | 5199.6 | 409.8 | 474.0 | 876.9 | 394.9 |
2000 | 401.1 | 428.11 | 5515.5 | 433.9 | 502.7 | 934.6 | 418.2 |
2100 | 423.7 | 452.12 | 5834.7 | 458.1 | 531.7 | 992.9 | 441.7 |
2200 | 446.5 | 476.23 | 6157.2 | 482.4 | 560.7 | 1051.8 | 465.3 |
2300 | 469.4 | 500.43 | 6482.6 | 506.8 | 589.9 | 1111.4 | 489.0 |
2400 | 492.5 | 524.72 | 6810.9 | 531.2 | 619.1 | 1171.4 | 512.8 |
2500 | 515.7 | 549.09 | 7142.0 | 555.8 | 648.4 | 1231.9 | 536.7 |
2600 | 539.0 | 573.53 | 7475.6 | 580.4 | 677.8 | 1292.8 | 560.6 |
2700 | 562.5 | 598.04 | 7811.7 | 605.0 | 707.4 | 1354.2 | 584.7 |
2800 | 586.1 | 622.60 | 8150.2 | 629.7 | 737.0 | ー | 608.8 |
2900 | 609.8 | 647.22 | 8490.8 | 654.5 | 766.6 | ー | 633.0 |
3000 | 633.6 | 671.89 | 8833.6 | 679.3 | 796.4 | ー | 657.3 |
分子量[g/mol] | 32 | 28.016 | 2.015 | 28 | 44 | 18.015 | 28.96 |
R[m・kp/kg・K] | 26.5 | 30.26 | 420.6 | 30.29 | 19.27 | 47.07 | 29.27 |
- 内部エネルギー[u]のグラフ
図4-1に内部エネルギー[u]のグラフを示します。
内部エネルギーの値は表3-2 定容比熱cvの数表(単位:kcal/kg・deg)から容易に計算できます。
表4-1 内部エネルギー[u]の数表(単位:kcal/kg)は表3-2の値を元にして計算したものです。内部エネルギー[u]の計算は難しくありませんが、表にまとめておくと後の計算が楽になります。
5章:気体のエンタルピ[i]に行く。
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