4章:内部エネルギー

    作成2012.06.20

  1. 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

    (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。


  2. 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 8150.2 629.7 737.0 608.8
    2900 609.8 647.22 8490.8 654.5 766.6 633.0
    3000 633.6 671.89 8833.6 679.3 796.4 657.3
    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


  3. 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。









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