Spezifische Wärmekapazität von Gasen
Thermodynamische Referenzdaten zur spezifischen Wärmekapazität gängiger Gase bei konstantem Druck und Volumen.
Überblick
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Die spezifische Wärmekapazität eines Gases beschreibt, wie viel Energie benötigt wird, um seine Temperatur zu ändern. Gase haben zwei unterschiedliche Werte: c_p (konstanter Druck) und c_v (konstantes Volumen). Ihr Verhältnis κ = c_p/c_v bestimmt isentrope Prozesse wie Kompression und Expansion in Turbinen, Kompressoren und Düsen.
Für ein ideales Gas erfüllt die individuelle Gaskonstante:
R = c_p − c_v
Alle folgenden Werte sind annähernd bei 20 °C (68 °F) und 1 atm (14,7 psia).
Wichtige Formeln
| Relationship | Equation | Beschreibung |
|---|---|---|
| Specific heat ratio | κ = c_p / c_v | Also called the isentropic exponent |
| Individual gas constant | R = c_p − c_v | Derived from Mayer's relation |
| Universal gas constant | R̄ = M · R | R̄ ≈ 8.314 kJ/(kmol·K) |
| Specific heat at constant volume | c_v = R / (κ − 1) | From combining the two relations above |
| Specific heat at constant pressure | c_p = κ · R / (κ − 1) | Equivalently c_p = κ · c_v |
Variablen
| Symbol | Bedeutung | Typical SI Unit |
|---|---|---|
| c_p | Specific heat at constant pressure | kJ/(kg·K) |
| c_v | Specific heat at constant volume | kJ/(kg·K) |
| κ | Specific heat ratio (isentropic exponent) | dimensionslos |
| R | Individual gas constant | kJ/(kg·K) |
| R̄ | Universal gas constant (≈ 8.314) | kJ/(kmol·K) |
| M | Molar mass | kg/kmol |
Daten zur spezifischen Wärmekapazität
Gas oder Dampf | Formula | c_p (kJ/(kg·K)) | c_v (kJ/(kg·K)) | c_p (Btu/(lbm degF)) | c_v (Btu/(lbm degF)) | κ | R (kJ/(kg·K)) | R (ft lbf/(lbm degR)) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acetone | (CH₃)₂CO | 1.47 | 1.32 | 0.35 | 0.32 | 1.11 | 0.15 | — |
| Acetylene | C₂H₂ | 1.69 | 1.37 | 0.35 | 0.27 | 1.232 | 0.319 | 59.34 |
| Air | — | 1.007 | 0.718 | 0.24 | 0.17 | 1.4 | 0.287 | 53.34 |
| Ammonia | NH₃ | 2.16 | 1.66 | 0.52 | 0.4 | 1.31 | 0.53 | 96.5 |
| Argon | Ar | 0.52 | 0.312 | 0.12 | 0.07 | 1.667 | 0.208 | — |
| Benzene | C₆H₆ | 1.09 | 0.99 | 0.26 | 0.24 | 1.12 | 0.1 | — |
| Bromine | Br₂ | 0.25 | 0.2 | 0.06 | 0.05 | 1.28 | 0.05 | — |
| Butane | C₄H₁₀ | 1.67 | 1.53 | 0.395 | 0.356 | 1.094 | 0.143 | 26.5 |
| Kohlenstoffdioxid | CO₂ | 0.846 | 0.655 | 0.21 | 0.16 | 1.289 | 0.189 | 38.86 |
| Kohlenmonoxid | CO | 1.02 | 0.72 | 0.24 | 0.17 | 1.4 | 0.297 | 55.14 |
| Schwefelkohlenstoff | CS₂ | 0.67 | 0.55 | 0.16 | 0.13 | 1.21 | 0.12 | — |
| Chlorine | Cl₂ | 0.48 | 0.36 | 0.12 | 0.09 | 1.34 | 0.12 | — |
| Chloroform | CHCl₃ | 0.63 | 0.55 | 0.15 | 0.13 | 1.15 | 0.08 | — |
| Ethanol | C₂H₅OH | 1.88 | 1.67 | 0.45 | 0.4 | 1.13 | 0.22 | — |
| Methanol | CH₃OH | 1.93 | 1.53 | 0.46 | 0.37 | 1.26 | 0.39 | — |
Quelle: engineeringtoolbox.com
Vergleich zwischen einatomigen und zweiatomigen Gasen
Spezifisches Wärmeverhältnis κ nach Gas
Rechner: c_p aus R und κ bestimmen
Für ein ideales Gas mit bekannter individueller Gaskonstante R und dem Spezifische-Wärme-Verhältnis κ können beide spezifischen Wärmen berechnet werden.
Spezifische Wärmekapazitäten ideales Gas aus R und κ
Einheitenrechner
Die Quellseite enthielt einen Einheitenrechner für spezifische Wärme. Dieser migrierte Rechner bewahrt die üblichen Ingenieureinheiten für die spezifische Wärme von Gasen und Gaskonstanten.
Einheitenrechner für spezifische Wärme von Gasen
Wiederhergestellte Originalquellentabellen
Die folgenden Tabellen wurden von der Originalquellenseite wiederhergestellt, um die vollständigen Referenzdaten zu erhalten.
Gase - Spezifische Wärmekapazitäten und Individuelle Gaskonstanten
Die Quellentabelle umfasst SI-Spalten für cp und cv, Imperial-Spalten für cp und cv in Btu/(lbm °F), das Verhältnis cp/cv und die individuelle Gaskonstante R = cp - cv sowohl in kJ/(kg K) als auch in ft lbf/(lbm °R). Alle diese ursprünglichen Datenspalten sind unten beibehalten; die letzten beiden Spalten stellen die cp-cv / individuelle Gaskonstante-Werte der Quelle dar.
Gas oder Dampf | Formula | cp (kJ/kgK) | cv (kJ/kgK) | cp (Btu/(lbmoF)) | cv (Btu/(lbmoF)) | κ = cp/cv | cp-cv (kJ/kgK) | cp-cv (ft lbf/(lbmoR)) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acetone | (CH3)2CO | 1.47 | 1.32 | 0.35 | 0.32 | 1.11 | 0.15 | — |
| Acetylene | C2H2 | 1.69 | 1.37 | 0.35 | 0.27 | 1.232 | 0.319 | 59.34 |
| Air | — | 1.007 | 0.718 | 0.24 | 0.17 | 1.4 | 0.287 | 53.34 |
| Alkohol (Ethanol) | C2H5OH | 1.88 | 1.67 | 0.45 | 0.4 | 1.13 | 0.22 | — |
| Alkohol (Methanol) | CH3OH | 1.93 | 1.53 | 0.46 | 0.37 | 1.26 | 0.39 | — |
| Ammonia | NH3 | 2.16 | 1.66 | 0.52 | 0.4 | 1.31 | 0.53 | 96.5 |
| Argon | Ar | 0.52 | 0.312 | 0.12 | 0.07 | 1.667 | 0.208 | — |
| Benzene | C6H6 | 1.09 | 0.99 | 0.26 | 0.24 | 1.12 | 0.1 | — |
| Hochofengas | — | 1.03 | 0.73 | 0.25 | 0.17 | 1.41 | 0.3 | 55.05 |
| Bromine | Br2 | 0.25 | 0.2 | 0.06 | 0.05 | 1.28 | 0.05 | — |
| Butane | C4H10 | 1.67 | 1.53 | 0.395 | 0.356 | 1.094 | 0.143 | 26.5 |
| Kohlenstoffdioxid | CO2 | 0.8459 | 0.655 | 0.21 | 0.16 | 1.289 | 0.189 | 38.86 |
| Kohlenmonoxid | CO | 1.02 | 0.72 | 0.24 | 0.17 | 1.4 | 0.297 | 55.14 |
| Schwefelkohlenstoff | CS2 | 0.67 | 0.55 | 0.16 | 0.13 | 1.21 | 0.12 | — |
| Chlorine | Cl2 | 0.48 | 0.36 | 0.12 | 0.09 | 1.34 | 0.12 | — |
| Chloroform | CHCl3 | 0.63 | 0.55 | 0.15 | 0.13 | 1.15 | 0.08 | — |
| Kohlegas | — | 2.14 | 1.59 | — | — | — | — | — |
| Verbrennungsprodukte | — | 1 | — | 0.24 | — | — | — | — |
| Ethane | C2H6 | 1.75 | 1.48 | 0.39 | 0.32 | 1.187 | 0.276 | 51.5 |
| Ether (Diethylether) | (C2H5)2O | 2.01 | 1.95 | 0.48 | 0.47 | 1.03 | 0.06 | — |
| Ethylene | C2H4 | 1.53 | 1.23 | 0.4 | 0.33 | 1.24 | 0.296 | 55.08 |
| Chlordifluormethan, R-22 | CHClF2 | — | — | — | — | 1.18 | — | — |
| Helium | He | 5.251 | 3.12 | 1.25 | 0.75 | 1.667 | 2.08 | 386.3 |
| Hexane | C6H14 | — | — | — | — | 1.06 | — | — |
| Salzsäure | — | 0.795 | 0.567 | — | — | — | — | — |
| Hydrogen | H2 | 14.32 | 10.16 | 3.42 | 2.43 | 1.405 | 4.12 | 765.9 |
| Chlorwasserstoff | HCl | 0.8 | 0.57 | 0.191 | 0.135 | 1.41 | 0.23 | 42.4 |
| Schwefelwasserstoff | H2S | — | — | 0.243 | 0.187 | 1.32 | — | 45.2 |
| Hydroxyl | OH | 1.76 | 1.27 | — | — | 1.384 | 0.489 | — |
| Krypton | Kr | 0.25 | 0.151 | — | — | — | — | — |
| Methane | CH4 | 2.22 | 1.7 | 0.59 | 0.45 | 1.304 | 0.518 | 96.4 |
| Methylchlorid | CH3Cl | — | — | 0.24 | 0.2 | 1.2 | — | 30.6 |
| Erdgas | — | 2.34 | 1.85 | 0.56 | 0.44 | 1.27 | 0.5 | 79.1 |
| Neon | Ne | 1.03 | 0.618 | — | — | 1.667 | 0.412 | — |
| Stickstoffmonoxid | NO | 0.995 | 0.718 | 0.23 | 0.17 | 1.386 | 0.277 | — |
| Nitrogen | N2 | 1.041 | 0.743 | 0.25 | 0.18 | 1.4 | 0.297 | 54.99 |
| Distickstofftetroxid | N2O4 | 4.69 | 4.6 | 1.12 | 1.1 | 1.02 | 0.09 | — |
| Distickstoffmonoxid | N2O | 0.88 | 0.69 | 0.21 | 0.17 | 1.27 | 0.18 | 35.1 |
| Oxygen | O2 | 0.9189 | 0.659 | 0.22 | 0.16 | 1.395 | 0.26 | 48.24 |
| Pentane | C5H12 | — | — | — | — | 1.07 | — | — |
| Propane | C3H8 | 1.67 | 1.48 | 0.39 | 0.34 | 1.13 | 0.189 | 35 |
| Propen (Propylen) | C3H6 | 1.5 | 1.31 | 0.36 | 0.31 | 1.15 | 0.18 | 36.8 |
| Wasserdampf 1 psia. 120 – 600 °F | H2O | 1.93 | 1.46 | 0.46 | 0.35 | 1.32 | 0.462 | — |
| Dampf 14.7 psia. 220 – 600 °F | H2O | 1.97 | 1.5 | 0.47 | 0.36 | 1.31 | 0.46 | — |
| Dampf 150 psia. 360 – 600 °F | H2O | 2.26 | 1.76 | 0.54 | 0.42 | 1.28 | 0.5 | — |
| Schwefeldioxid (Schwefeldioxid) | SO2 | 0.64 | 0.51 | 0.15 | 0.12 | 1.29 | 0.13 | 24.1 |
| Xenon | Xe | 0.16 | 0.097 | — | — | — | — | — |
Quelle: engineeringtoolbox.com
Zur Umrechnung von Einheiten verwenden Sie den Online-Einheitenkonverter für spezifische Wärme.
Siehe auch tabellarische Werte der spezifischen Wärmekapazität von Lebensmitteln und Nahrungsmitteln, Metallen und Halbmetallen, gängigen Flüssigkeiten und Fluiden, festen Stoffen und anderen gängigen Stoffen sowie Werte der molaren Wärmekapazität von gängigen organischen Stoffen und anorganischen Stoffen.
Siehe auch
Die Quelle verweist auf tabellarische Werte der spezifischen Wärmekapazität von Lebensmitteln und Nahrungsmitteln, Metallen und Halbmetallen, gängigen Flüssigkeiten und Fluiden, festen Stoffen und anderen gängigen Stoffen, sowie Molwärme-Kapazitätswerte für gängige organische und anorganische Stoffe.
Technische Hinweise
- Siehe auch spezifische Wärme für feste Stoffe, Lebensmittel und Nahrungsmittel, Metalle und Halbmetalle, Flüssigkeiten und Fluide sowie andere verwandte Wärmekapazitätstabellen.
- Ideale-Gas-Annahme: Die aufgeführten Werte gehen von idealem Gasverhalten aus. Bei hohen Drücken oder nahe der Sättigungslinie werden Realgaskorrekturen (Abweichungsfunktionen) signifikant.
- Temperaturabhängigkeit: Spezifische Wärmen steigen mit der Temperatur, insbesondere bei mehratomigen Gasen. Die hier angegebenen Werte gelten bei etwa 20 °C; für Verbrennungs- oder Kryotechnik-Arbeiten verwenden Sie temperaturabhängige Korrelationen (z. B. Polynomfits aus den NIST-JANAF-Tabellen).
- Einatomige Gase (He, Ar, Ne) haben κ ≈ 5/3 = 1,667, ein theoretisches Ergebnis aus der kinetischen Gastheorie. Zweiatomige Gase bei Raumtemperatur haben κ ≈ 1,4.
- Spezifischer Wärmequotient κ bestimmt direkt die isentropen Beziehungen: T₂/T₁ = (p₂/p₁)^((κ−1)/κ). Ein kleiner Fehler in κ kann sich zu großen Fehlern in den Auslasstemperaturen von Kompressoren oder Turbinen fortpflanzen.
- Hochofengas und andere Brenngasgemische sollten mit Vorsicht behandelt werden – die Zusammensetzung variiert mit den Prozessbedingungen.
- R = c_p − c_v gilt exakt nur für ideale Gase. Für reale Gase enthält die Mayersche Beziehung einen Korrekturterm, der die Zustandsgleichung berücksichtigt.
- Die individuelle Gaskonstante R ist mit der universellen Gaskonstante R̄ durch R = R̄ / M verknüpft, wobei M die molare Masse in kg/kmol ist.