Comment mesurer la conductivité thermique de gaz

January 11 by Feliberto

Comment mesurer la conductivité thermique de gaz
Tout comme solides et des liquides, gaz conduisent la chaleur lorsque leurs molécules rebondissent contre l'autre. La vitesse à laquelle cela se produit conduit à une propriété appelée conductivité thermique, qui est analogue à la façon dont une substance conductrice d'électricité. Certains éléments tels que le cuivre et l'aluminium conduisent l'électricité très bien, et ils font aussi de bons conducteurs de chaleur. Gaz ont tendance à faire de mauvais conducteurs, ce est pourquoi fenêtres sont en double vitrage afin d'utiliser un volume de gaz pour isoler l'espace intérieur chauffé de l'extérieur plus froid.

Instructions

1 Déterminer la vitesse moyenne du gaz, <v>. Ceci est calculé en utilisant l'équation cinétique des gaz, <v> ² = (3 (R) (T)) / M où "R" est la constante universelle des gaz, 8,3145 J / mole K, "T" est la température de la gaz en Kelvin, et M est la masse molaire du gaz. Résous <v>. Par exemple, la vitesse moyenne de l'oxygène, avec une masse molaire de 0,016 kg par mole, à 273 degrés Kelvin est [3 (8,3145) (273) /. 016] ^ 1/2 = 461 m / s.

2 Consulter la capacité thermique molaire du gaz, c_v. Il se trouve sur le tableau périodique standard des éléments. Cette propriété est la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'une mole de cet élément 1 degré Celsius particulier. La capacité calorifique molaire du gaz d'oxygène est de 919 J / (kg) (K).

3 Calculer le libre parcours moyen du gaz. Selon l'université de Widener, l'équation pour estimer libre parcours moyen, lambda, est lambda = (RT) / [(2 ^ (1/2)) (pi) (d) (L) (P)] où "R" est la constante universelle des gaz, "T" est la température en Kelvin, «d» est la section de collision, "L" est le numéro 6,022 x 10 ^ 23 le mole d'Avogadro ^ -1, et «P» est la pression du gaz dans Pascal. Le libre parcours moyen de l'oxygène à 273 degrés Kelvin et 105 kPa est donc (8,3145) (273) / (2 ^ 1/2) (3,14159) (3,39 x 10 ^ -10) (6,022 x 10 ^ 23) (105) = 0,7 x 10 ^ -7 mètres.

4 Résoudre l'équation de la conductivité thermique, k = [n <v> (lambda) c_v] / 3L où "n" est le nombre de particules par unité de volume, <v> est la vitesse moyenne du gaz, lambda est le libre parcours moyen , c_v est la capacité thermique molaire, et "L" est le nombre d'Avogadro. Les unités de conductivité thermique seront Watts par mètre Kelvin.The conductivité thermique de gaz d'oxygène est donc 0,026 watts par mètre Kelvin.


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