Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

_____________________________________________Prvi glavni zakon termodinamike
Koeficijent µ je definiran kao promjena temperature u stupnjevima za pad
tlaka od 1 bar, kod H = konst., tj.
µ =
⎛ ∂T
⎞
⎜
p
⎟
⎝ ∂ ⎠ H
Kod hlađenja µ je pozitivan, a kod grijanja negativan. Međutim, i vodik i helij
hladili bi se pri ekspanziji, ako bi prethodno bili dovoljno ohlađeni. Da bi se plin
prilikom ekspanzije hladio mora biti prethodno ohlađen ispod temperature inverzije,
tj. one temperature kod koje se plin pri ekspanziji kod konstantne entalpije
niti grije niti hladi, odnosno pri kojoj je µ = 0. Iznad temperature inverzije svi
plinovi pokazuju efekt zagrijavanja, a ispod temperature inverzije rashladni
efekt. Budući da su kod sobne temperature svi plinovi osim vodika i helija
znatno ispod njihove točke inverzije, to svi imaju pozitivni Joule-Thomsonov
efekt. Kada bi bili ohlađeni ispod svojih temperatura inverzije, vodik i helij bi se
kod ekspanzije također hladili.
Ispitivanje prigušivanja može nam poslužiti i da ustanovimo da li se neki
plin ponaša kao idealan plin, tj. da li je t 1 = t2
.
Veliko praktičko značenje ima Joule-Thomsonov efekt kod ukapljivanja
plinova. Ovaj efekt je jedini slučaj gdje se odstupanje od idealnog ponašanja
iskorištava za izradu postupka u velikom tehničkom mjerilu.
Sada se moramo ponovo vratiti na razmatranu diferencijalnu jednadžbu
koja izražava promjenu unutarnje energije i razmotriti njen drugi član
⎛ ∂u ⎞
⎜ ⎟⎠
⎝ ∂T
pri čemu će nam pomoći uvođenje pojma toplinskog kapaciteta.
v
2.1.4. Toplinski kapacitet
Ovisnost unutarnje energije o temperaturi može se prikazati specifičnim
toplinskim kapacitetom kojeg možemo definirati izrazom
δq
, kJ kg
−1 K
−1
c = dT
Specifični toplinski kapacitet predstavlja količinu topline koju je potrebno dovesti
da se jedinici mase povisi temperatura za 1 K. (Specifični toplinski kapacitet
za vodu je 4.1868 kJ (1 kcal).) Navedena definicija jednoznačno određuje
61