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Thermische Eigenschaften von Wasser — Dichte, Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit

Wichtige thermodynamische Konstanten und ingenieurtechnische Referenzwerte für Wasser, einschließlich Siedepunkt, kritischer Punkt, latente Wärme, Dichte, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Viskosität und thermische Ausdehnung.

waterthermalpropertiesRechnerDatentabelle

Übersicht

Wasser ist ein grundlegender Wärmeübertragungsfluid für HVAC-, Prozess-, Energie- und Laborberechnungen. Diese Seite vereinigt die ursprüngliche Engineering ToolBox-Übersicht der thermischen Eigenschaften von Wasser mit den praktischen temperaturabhängigen Werten, die häufig für ingenieurtechnische Schätzungen benötigt werden.

Die ursprüngliche Referenzseite ist hauptsächlich ein Eigenschaftsindex und eine Zusammenfassung der Konstanten. Die folgenden Temperaturtabellen sind repräsentative ingenieurtechnische Werte bei etwa 1 atm und sollten als praktische Referenzdaten verwendet werden; für Hochdruck-, Sättigungs- oder kritische Regionen-Berechnungen verwenden Sie die verknüpften spezialisierten Eigenschaftsseiten oder IAPWS-Formulierungen.

Wichtige thermodynamische Konstanten

19 Zeilen
Thermodynamische Konstanten für Wasser, erhalten von der ursprünglichen Referenzseite
Eigenschaft
Wert
Bedingung oder äquivalente Einheiten
Siedetemperatur99.974 degC = 211.953 degFBei 101.325 kPa
Elastizitätsmodul2.15 x 10^9 PaEntspricht N/m2
Kritische Temperatur373.946 degC = 705.103 degFFlüssig- und Dampfphasen werden ununterscheidbar.
Kritischer Druck217.7 atm = 220.6 bar = 22.06 MPa = 3200 psiKritischer Punkt Druck
Kritische Dichte0.322 g/cm3 = 0.62478 slug/ft3 = 20.1018 lbm/ft3Dichte am kritischen Punkt
IonisierungskonstantepKw = 13.995Bei 25 degC
Schmelzwärme334 kJ/kg = 144 Btu/lbEis-Wasser-Phasenübergang
Verdampfungswärme40.657 kJ/mol = 2256 kJ/kg = 970 Btu(IT)/lbBei 100 degC
Maximale Dichte999.975 kg/m3 = 1.9403 slug/ft3 = 8.34519 lbm/US galBei 4 degC
Schmelztemperatur0 degC = 32 degFBei 101.325 kPa
Molare Masse18.01527 g/molH2O
pH6.9976Bei 25 degC
Spezifische Wärme, flüssiges Wasser4.187 kJ/(kg K) = 1.001 Btu/(lbm degF)Bei 15 degC / 60 degF
Spezifische Wärme, Eis2.108 kJ/(kg K) = 0.5035 Btu/(lbm degF)Feste Phase
Spezifische Wärme, Wasserdampf1.996 kJ/(kg K) = 0.4767 Btu/(lbm degF)Dampfphase
Spezifisches Gewicht9,806 kN/m3 = 62,43 lbf/ft3Bei 4 °C
Volumetrische Wärmeausdehnung4,2 x 10^-4Von 4 °C bis 100 °C; nicht-linear mit der Temperatur
Tripelpunktdruck0,00604 atm = 0,00612 bar = 611,657 Pa = 0,08871 psiFest, flüssig und gasförmig koexistieren
Tripelpunkttemperatur0,01 °C = 32,02 °FFest, flüssig und gasförmig koexistieren

Quelle: engineeringtoolbox.com

Temperaturabhängige Eigenschaften

11 Zeilen
Repräsentative engineeringstechnische Eigenschaften von flüssigem Wasser nahe Atmosphärendruck
Temperatur (degC)
Dichte (kg/m3)
Spezifische Wärme (kJ/(kg K))
Wärmeleitfähigkeit (W/(m K))
Dynamische Viskosität (mPa s)
Prandtl-Zahl
0999.84.2170.5611.79213.5
10999.74.1930.581.3079.45
20998.24.1820.5981.0027.01
30995.74.1780.6150.7985.42
40992.24.1790.6310.6534.33
50988.14.1810.6440.5473.55
60983.24.1850.6550.4672.99
70977.84.190.6630.4042.55
80971.84.1970.670.3552.21
90965.34.2050.6750.3151.95
100958.44.2160.6790.2821.75

Quelle: engineeringtoolbox.com

Wichtige Formeln

Sensible Wärmeübertragung

Q=m˙cpΔTQ = \dot{m} c_p \Delta T

wobei QQ die Wärmeübertragungsrate ist, m˙\dot{m} die Massenstromrate, cpc_p die spezifische Wärmekapazität und ΔT\Delta T die Temperaturänderung.

Thermische Diffusivität

α=kρcp\alpha = \frac{k}{\rho c_p}

wobei α\alpha die thermische Diffusivität ist, kk die Wärmeleitfähigkeit, ρ\rho die Dichte und cpc_p die spezifische Wärmekapazität.

Volumetrischer Ausdehnungskoeffizient

β=−1ρ(∂ρ∂T)p\beta = -\frac{1}{\rho}\left(\frac{\partial \rho}{\partial T}\right)_p

Die Wasserausdehnung ist nicht-linear mit der Temperatur. Nahe 4 °C erreicht Wasser seine maximale Dichte, daher ändern sich das Vorzeichen und die Größe von β\beta um diesen Punkt herum.

Wärmerechner für fühlbare Wärme

Wärmeübertragung durch fühlbare Wärme bei Wasser

Stoffeigenschaftstrends

Wassereigenschaftstrends in Abhängigkeit von der Temperatur

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Referenzen

Quelle: engineeringtoolbox.com