Poissonova konstanta
Poissonova konstanta je poměr tepelných kapacit plynu při stálém tlaku a stálém objemu (celkových, měrných nebo molárních tepelných kapacit).
-
- je Poissonova konstanta
- je tepelná kapacita při stálém tlaku (celková nebo molární)
- je tepelná kapacita při stálém objemu (celková nebo molární)
- a jsou příslušné měrné tepelné kapacity.
Protože je vždy větší než , je Poissonova konstanta vždy větší než 1.
Poissonova konstanta umožňuje popsat adiabatický děj:
- ,
kde je tlak plynu, je objem plynu a je Poissonova konstanta.
Pro ideální plyn lze konstantu odvodit z tvaru molekuly, který udává počet stupňů volnosti soustavy. Reálné plyny mají hodnotu této "konstanty" mírně odlišnou a navíc závislou na teplotě.
Značení
Poissonova konstanta je obvykle značena řeckým písmenem γ pro ideální plyny nebo řeckým písmenem κ pro reálné plyny. V technické praxi se používá též písmeno k latinské abecedy.
Výpočet
Podle definice platí , V této rovnici je molární tepelná kapacita při stálém tlaku, je molární tepelná kapacita při stálém objemu, je měrná tepelná kapacita při stálém tlaku a je měrná tepelná kapacita při stálém objemu.
Vlastnosti
Poněvadž je , platí vždy .
Hodnoty pro ideální plyny
Pro klasické ideální plyny lze Poissonovu konstantu určit z počtu stupňů volnosti dané molekuly podle vzorce:
kde f je počet stupňů volnosti dané molekuly.
- Pro jednoatomové plyny (f=3) je
- pro dvouatomové plyny (f=5) je
- pro víceatomové plyny s pevnou molekulou (f=6) je
- pro víceatomové plyny se semirigidní molekulou (f=7)
Hodnoty pro reálné plyny
Vzduch, který je z drtivé většiny složen z dvouatomových molekul kyslíku a dusíku, lze počítat přibližně jako dvouatomový plyn. Pro reálné dvou- a víceatomové plyny obvykle tato konstanta klesá s teplotou.
Teplota | Plyn | κ | Teplota | Plyn | κ | Teplota | Plyn | κ | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
−200 °C | H2[2] | 1,65 | 0 °C | Suchý vzduch | 1,40 | −180 °C | N2 | 1,43 | |||
−73 °C | 1,44 | 400 °C | 1,37 | 20 °C | 1,40 | ||||||
20 °C | 1,41 | 1000 °C | 1,32 | 500 °C | 1,36 | ||||||
1000 °C | 1,36 | 2000 °C | 1,30 | 1000 °C | 1,32 | ||||||
2000 °C | 1,31 | −55 °C | CO2 | 1,35 | 2000 °C | 1,30 | |||||
−250 °C až 1500 °C | He | 1,67 | 20 °C | 1,29 | −73 °C | CH4 | 1,34 | ||||
400 °C | 1,24 | 20 °C | 1,31 | ||||||||
1000 °C | 1,18 | 350 °C | 1,18 | ||||||||
100 °C | H2O | 1,33 | 2000 °C | 1,16 | 1000 °C | 1,11 | |||||
200 °C | 1,32 | 20 °C | CO | 1,40 | 20 °C | NH3 | 1,29 | ||||
500 °C | 1,28 | 1000 °C | 1,32 | 450 °C | 1,20 | ||||||
1000 °C | 1,23 | 2000 °C | 1,29 | 0 °C až 500 °C | Ne, Ar Xe, Kr | 1,67 | |||||
2000 °C | 1,19 | −180 °C | O2 | 1,44 | |||||||
20 °C | NO | 1,37 | 20 °C | 1,40 | 20 °C | SO2 | 1,28 | ||||
2000 °C | 1,29 | 400 °C | 1,34 | 250 °C | 1,22 | ||||||
20 °C | N2O | 1,32 | 1000 °C | 1,31 | 15 °C | C2H6 | 1,20 | ||||
20 °C | NO2 | 1,28 | 2000 °C | 1,28 | 15 °C | C3H8 | 1,13 |
Související články
Reference
- NIST Standard Reference Database Number 69
- Engineering Toolbox: Hochtemperatur-cp-Werte