Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 7870-5:2020 ISO 80000-5:2019 Đại lượng và đơn vị - Phần 5: Nhiệt động lực

Số mục

Đại lượng

Đơn vị

Chú thích

Tên

Ký hiệu

Định nghĩa

5-1

nhiệt độ nhiệt động lực

đạo hàm riêng của nội năng đối với entropy tại thể tích và số hạt không đổi trong hệ thống:

trong đó U là nội năng (mục 5-20.2), S là entropy (mục 5- 18), V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)], N là số hạt

K

Nhiệt độ nhiệt động lực được đo bằng nhiệt kế chuẩn đầu, ví dụ như các loại nhiệt kế khí, nhiệt kế tiếng ồn hoặc nhiệt kế bức xạ.

Hằng số Boltzman [TCVN 7870-1 (ISO 80000-1)] liên quan đến năng lượng ở cấp độ hạt riêng với nhiệt độ nhiệt động lực

Chênh lệch nhiệt độ nhiệt động lực hoặc các thay đổi có thể được biểu thị bằng kelvin, ký hiệu K, hoặc bằng độ Celsius, ký hiệu °C (mục 5-2).

Nhiệt độ nhiệt động lực là một trong bảy đại lượng cơ bản trong Hệ đại lượng Quốc tế, ISQ [xem TCVN 7870-1 (ISO 80000-1)].

Thang nhiệt độ quốc tế 1990

Để đáp ứng các phép đo thực tế, năm 1989 CIPM đã thông qua Thang nhiệt độ quốc tế 1990, ITS- 90, gần đúng với thang nhiệt độ nhiệt động lực. Các đại lượng được xác định bằng thang này ký hiệu là T₉₀  và t₉₀ tương ứng (thay thế cho T₆₈ và t₆₈ được xác định bằng Thang nhiệt độ thực dụng quốc tế 1968, IPTS-68), trong đó

5-1 (tiếp)

Đơn vị của T₉₀  và t₉₀o tương ứng là kenvin, ký hiệu là K và độ Celsius, ký hiệu °C (mục 5-2),.

Để biết thêm thông tin, xem Tài liệu tham khảo [5], [6].

Có thể tìm thấy các độ lệch hệ thống của sự chuyển đổi sẵn giữa nhiệt độ báo cáo theo Thang nhiệt độ quốc tế và nhiệt độ nhiệt động lực trong Tài liệu tham khảo [7].

5-2

nhiệt độ Celsius

chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ nhiệt động lực với nhiệt độ nhiệt động lực của điểm nước đá đang tan được gọi là nhiệt độ Celsius t, t được xác định bằng phương trình đại lượng:

trong đó T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) và T₀= 273,15 K

°C

Đơn vị độ Celsius là tên riêng cho kenvin dùng để thể hiện các giá trị của nhiệt độ Celsius. Đơn vị độ Celsius theo định nghĩa có độ lớn bằng với kenvin. Chênh lệch hoặc khoảng nhiệt độ có thể được thể hiện bằng kenvin hoặc độ Celsius.

Nhiệt độ nhiệt động lực T₀ thấp hơn nhiệt độ nhiệt động lực điểm ba của nước là 0,01 K.

Ký hiệu °C cho độ Celsius phải được đặt trước một khoảng trống [TCVN 7870-1 (ISO 80000-1)]. Không được kết hợp tiền tố với đơn vị °C.

5-3.1

hệ số nở dài

sự thay đổi tương đối của độ dài theo nhiệt độ:

trong đó l là độ dài [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)], và T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1)

K^-1

Có thể bỏ chỉ số trong các ký hiệu khi không sợ bị nhầm lẫn.

5-3.2

hệ số nở thể tích

sự thay đổi tương đối của thể tích theo nhiệt độ:

trong đó V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)] và T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1)

K^-1

Có thể bỏ chỉ số trong các ký hiệu khi không sợ bị nhầm lẫn.

5-3.3

hệ số áp suất tương đối

sự thay đổi áp suất tương đối theo nhiệt độ ở thể tích không đổi:

trong đó p là áp suất

[TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)], T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) và V thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)]

K^-1

Có thể bỏ chỉ số trong các ký hiệu khi không sợ bị nhầm lẫn.

5-4

hệ số áp suất

β

sự thay đổi áp suất theo nhiệt độ ở thể tích không đổi:

trong đó p là áp suất [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)],T là nhiệt độ nhiệt động lực và V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)] (mục 5-1)

Pa/K

kg m^-1 s^-2 K^-1

5-5.1

độ nén đẳng nhiệt

sự giảm thể tích tương đối theo áp suất ở nhiệt độ không đổi:

trong đó V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)], là áp suất [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] và T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1)

Pa'1

kg^-1 m s²

Có thể bỏ chỉ số trong các ký hiệu khi không sợ bị nhầm lẫn.

5-5.2

độ nén đẳng entropy

sự giảm thể tích tương đối theo áp suất ở entropy không đổi:

trong đó V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)], p là áp suất [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] và S là entropy (mục 5-18)

Pa^-1

kg^-1 m ^s2

Có thể bỏ chỉ số trong các ký hiệu khi không sợ bị nhầm lẫn.

5-6.1

nhiệt, nhiệt lượng

Q

chênh lệch giữa sự tăng nội năng (mục 5-20.2) của hệ và công [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] thực hiện trong hệ, với điều kiện là lượng chất trong hệ không thay đổi

J

kg m² s^-2

Nhiệt lượng truyền trong quá trình chuyển pha đẳng nhiệt cần được biểu thị như là sự thay đổi của hàm trạng thái tương ứng, ví dụ T ΔS trong đó T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) và S là entropy (5-18), hoặc ΔH, trong đó H là entanpy (mục 5-20.3).

CHÚ THÍCH: Nguồn cấp nhiệt có thể ứng với sự tăng nhiệt độ nhiệt động lực hoặc hiệu ứng khác như đổi pha hoặc quá trình hóa học; xem mục 5-6.2.

5-6.2

nhiệt ẩn

Q

năng lượng được giải phóng hoặc hấp thụ bởi một hệ trong quá trình nhiệt độ không đổi

J

kg m² s^-2

Ví dụ về nhiệt ẩn là nhiệt ẩn nóng chảy (tan) và nhiệt ẩn bốc hơi (sôi).

5-7

thông lượng nhiệt

Q

tốc độ nhiệt (mục 5-6.1) truyền qua một mặt đã cho

W

J/s

kg m² s^-3

5-8

mật độ thông lượng nhiệt

tỷ số giữa thông lượng nhiệt và diện tích:

trong đó Q là thông lượng nhiệt (mục 5-7) và A là diện tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)] của bề mặt đã cho

W/m²

kg s^-3

5-9

độ dẫn nhiệt

tỷ số giữa mật độ thông lượng nhiệt (mục 5-8) và gradient nhiệt độ nhiệt động lực có cùng hướng với dòng nhiệt

W/(m K)

kg m s^-3 K^-1

5-10.1

hệ số truyền nhiệt

K,(k)

tỷ số giữa mật độ thông lượng nhiệt (mục 5-8) và chênh lệch nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1)

W/(m² K)

kg s^-3 K^-1

Trong công nghệ xây dựng, hệ số truyền nhiệt thường được gọi là độ truyền nhiệt với ký hiệu U (không còn được khuyến nghị). Xem chú thích cho mục 5-13.

5-10.2

hệ số truyền nhiệt bề mặt

h,(α)

mật độ thông lượng nhiệt chia cho hiệu nhiệt độ ở bề mặt và nhiệt độ quy chiếu:

trong đó q là mật độ thông lượng nhiệt (mục 5-8), T_s là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) tại bề mặt và T_r là nhiệt độ nhiệt động lực quy chiếu đặc trưng cho môi trường bao quanh liền kề

W/ (m² K)

kg s^-3 K^-1

5-11

độ cách nhiệt, hệ số cách nhiệt

M

nghịch đảo của hệ số truyền nhiệt K:

trong đó K là hệ số truyền nhiệt (mục 5-10.1)

m² K/W

kg^-1 s^-3 K

Trong công nghệ xây dựng, đại lượng này thường được gọi là nhiệt trở, ký hiệu là R.

5-12

nhiệt trở

R

hiệu nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) chia cho thông lượng nhiệt (mục 5-7)

K/W

kg^-1 m^-2 s³ K

Xem chú thích cho mục 5-11.

5-13

nhiệt dẫn

G,

(H)

nghịch đảo của nhiệt trở R:

trong đó R là nhiệt trở (mục 5-12)

W/K

kg m² s^-3 K^-1

Xem chú thích cho mục 5-11. Đại lượng này cũng được gọi là hệ số truyền nhiệt. Xem mục 5-10.1.

5-14

độ khuếch tán nhiệt

α

độ dẫn nhiệt chia cho tích của mật độ và nhiệt dung riêng:

trong đó  λ là độ dẫn nhiệt (mục 5-9), ρ là mật độ [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] và c_p là nhiệt dung riêng đẳng áp (mục 5-16.2)

m² s^-1

5-15

nhiệt dung

C

đạo hàm của nhiệt tăng thêm đối với nhiệt độ nhiệt động lực của hệ:

trong đó Q là nhiệt lượng (mục 5-6.1) và T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1)

J/K

kg m² s^-2 K^-1

Nhiệt dung không được xác định hoàn toàn trừ khi được quy định như trong 5-16.2, 5-16.3, và 5-16.4.

5-16.1

nhiệt dung riêng

c

nhiệt dung chia cho khối lượng:

trong đó C là nhiệt dung (mục 5-15) và m là khối lượng [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)]

J/(kg K) m² s^-2 K^-1

Đối với các đại lượng tương ứng liên quan đến lượng chất, xem TCVN 7870-9 (ISO 80000-9).

5-16.2

nhiệt dung riêng đẳng áp

c_p

nhiệt dung riêng (mục 5-16.1) tại áp suất không đổi [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)]

J/(kg K)

m² s^-2 K^-1

5-16.3

nhiệt dung riêng đẳng tích

c_Y

nhiệt dung riêng (mục 5-16.1) tại thể tích không đổi [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)]

J/(kg K)

m² s^-2 K^-1

5-16.4

nhiệt dung riêng bão hòa

c_sat

nhiệt dung riêng (mục 5-16.1) tại áp suất hơi bão hòa [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)]

J/(kg K)

m² s^-2 K^-1

5-17.1

tỷ số nhiệt dung riêng

nhiệt dung riêng đẳng áp chia cho nhiệt dung riêng đẳng tích:

trong đó c_p là nhiệt dung riêng đẳng áp (mục 5-16.2) và c_V là nhiệt dung riêng đẳng tích (mục 5-16.3)

1

Đại lượng này cũng có thể được biểu thị bằng:

trong đó C_p là nhiệt dung riêng đẳng áp và C_Y là nhiệt dung riêng đẳng tích.

5-17.2

số mũ đẳng entropy, hệ số dãn nở đẳng entropy

số âm của thay đổi áp suất tương đối, chia cho thay đổi thể tích tương đối với entropy không đổi:

trong đó V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)], p là áp suất [TCVN 7870-4 (ISO 80000-1)] và S là entropy (mục 5-18)

1

Với khí lý tưởng,  bằng  (mục 5-17.1).

5-18

entropy

S

logarit tự nhiên của số cấu hình vi mô có xác suất bằng nhau trong một hệ vĩ mô nhân với hằng số Boltzman:

S = k lnW

trong đó W là số cấu hình và k là hằng số Boltzman [TCVN 7870-1 (ISO 80000-1)]

J/K

kg m² s^-2 K^-1

5-19

entropy riêng

s

entropy chia cho khối lượng:

trong đó S là entropy (mục 5-18 0 và m là khối lượng [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)]

J/(kg K) m² s^-2 K^-1

Đối với đại lượng tương ứng liên quan đến lượng chất, xem TCVN 7870-9 (ISO 80000-9).

5-20.1

năng lượng <nhiệt động lực>

E

khả năng thực hiện công [TCVN 7870-4 (ISO 80000- 4)] của hệ

J

kg m² s^-2

Năng lượng tồn tại ở các dạng khác nhau chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác, toàn bộ hoặc một phần. Ngược với nội năng (mục 5-20.2), năng lượng không phải là hàm trạng thái.

5-20.2

nội năng, năng lượng nhiệt động lực

U

sự thay đổi năng lượng của hệ được cho bằng nhiệt lượng (mục 5-6.1) chuyển đổi đến hệ và công thực hiện trên hệ, với điều kiện là hệ kín và không xảy ra phản ứng hóa học nào

J

kg m² s^-2

Trong sách giáo khoa nhiệt động lực, thưởng sử dụng công thức ΔU =Q + W. Lưu ý số không của năng lượng không được định nghĩa.

5-20.3

entanpy

H

tổng nội năng của hệ với tích áp suất và thể tích của hệ: H= U + pV

trong đó U là nội năng (mục 5-20.2), p là áp suất [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] và V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)]

J

kg m² s^-2

5-20.4

năng lượng Helmholtz, hàm Helmholtz

A, F

hiệu nội năng của hệ với tích của nhiệt độ nhiệt động lực và entropy của hệ:

A = U - TS

trong đó U là nội năng (mục 5-20.2), T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) và S là entropy (mục 5-18)

J

kg m² s^-2

Tên năng lượng tự do Helmholtz cũng được dùng.

Tuy nhiên thuật ngữ này không được khuyến nghị.

5-20.5

năng lượng Gibbs, hàm Gibbs

G

hiệu của entapy với tích của nhiệt độ nhiệt động lực và entropy của hệ:

G = H - TS

trong đó H là entanpy (mục 5-20.3), T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1), và S là entropy (mục 5-18)

J

kg m² s^-2

Tên năng lượng tự do Gibbs cũng được dùng. Tuy nhiên, thuật ngữ này không được khuyến nghị.

5-21.1

năng lượng riêng

e

năng lượng chia cho khối lượng:

trong đó E là năng lượng (mục 5-20.1) và m là khối lượng (TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)

J/kg

m² s^-2

5-21.2

nội năng riêng, năng lượng nhiệt động lực riêng

u

nội năng chia cho khối lượng:

trong đó U là nội năng (mục 5-20.2) và m là khối lượng (TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)

J/kg

m² s^-2

5-21.3

entapy riêng

h

entapy chia cho khối lượng:

trong đó H là entanpy (mục 5-20.3) và m là khối lượng [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)]

J/kg m² s^-2

5-21.4

năng lượng Helmholtz riêng, hàm Helmholtz riêng

năng lượng Helmholtz chia cho khối lượng:

trong đó A là năng lượng Helmholtz (mục 5-20.4) và m là khối lượng [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)]

J/kg

m² s^-2

Tên năng lượng tự do Helmholtz riêng cũng được dùng. Tuy nhiên, thuật ngữ này không được khuyến nghị.

5-21.5

năng lượng Gibbs riêng, hàm Gibbs riêng

g

năng lượng Gibbs chia cho khối lượng:

trong đó G là năng lượng Gibbs (mục 5-20.5) và m là khối lượng [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)]

J/kg

m² s^-2

Tên năng lượng tự do Gibbs riêng cũng được dùng. Tuy nhiên thuật ngữ này không được khuyến nghị.

5-22

hàm Massieu

J

số âm của năng lượng Helmholtz chia cho nhiệt độ:

trong đó A là năng lượng Helmholtz (mục 5-20.4) và T nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1)

J/K

kg m² s^-2 K^-1

5-23

hàm Planck

Y

số âm của năng lượng Gibbs chia cho nhiệt độ:

trong đó G là năng lượng Gibbs (mục 5-20.5) và T nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1)

J/K

kg m² s^-2 K^-1

5-24

hệ số Joule-Thomson

sự thay đổi của nhiệt độ nhiệt động lực đối với áp suất trong quá trình Joule-Thomson với entapy không đổi:

trong đó T là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) và p là áp suất [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)], và H là entanpy (mục 5-20.3)

K/Pa

kg^-1 m s² K

5-25.1

hiệu suất <nhiệt động lực>

công [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4] do động cơ nhiệt tạo ra chia cho nhiệt được cung cấp:

trong đó W là công [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] và Q là nhiệt (mục 5-6.1)

1

5-25.2

hiệu suất lớn nhất

hiệu suất được xác định bằng tỷ số của nhiệt độ nguồn nóng và nhiệt độ nguồn lạnh:

trong đó T_c là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) của nguồn lạnh và T_h là nhiệt độ nhiệt động lực (mục 5-1) của nguồn nóng

1

Động cơ nhiệt lý tưởng hoạt động theo chu trình Carnot sẽ cung cấp hiệu suất lớn nhất.

5-26

hằng số khí riêng

R_s

tỷ số giữa hằng số Boltzman k [TCVN 7870-1 (ISO 80000-1)] và khối lượng m [TCVN 7870-4 (ISO 80000- 4)] của phần tử khí

J/(kg K) m² s^-2 K^-1

5-27

nồng độ khối lượng của nước

w

tỷ số của khối lượng nước và một thể tích xác định:

trong đó m là khối lượng [(TCVN 7870-4 (ISO 80000- 4)] của nước, không xét đến dạng kết tụ, và V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)]

kg m^-3

Nồng độ khối lượng của nước khi bão hòa được ký hiệu là w_sat.

5-28

nồng độ khối lượng của hơi nước, độ ẩm tuyệt đối

v

khối lượng của hơi nước chia cho thể tích xác định:

trong đó m là khối lượng [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] của hơi nước và V là thể tích [TCVN 7870-3 (ISO 80000-3)]

kg m^-3

Nồng độ khối lượng của hơi nước khi bão hòa được ký hiệu là v_sat.

5-29

tỷ số khối lượng của nước với chất khô

u

khối lượng của nước chia cho khối lượng của chất khô:

trong đó m là khối lượng [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] của nước và m_d là khối lượng của chất khô

1

Tỷ số khối lượng của nước với chất khô khi bão hòa được ký hiệu là u_sat

5-30

tỷ số khối lượng của hơi nước với khí khô

khối lượng của hơi nước chia cho khối lượng của khí khô:

trong đó m là khối lượng [TCVN 7870-4 (ISO 80000- 4)] của hơi nước và m_d là khối lượng của khí khô

1

Tỷ số khối lượng của hơi nước với khí khô khi bão hòa được ký hiệu là r_sat.

Tỷ số khối lượng của hơi nước với khí khô cũng được gọi là tỷ lệ trộn.

5-31

tỷ phần khối lượng của nước

w_H2O

đại lượng được cho bằng:

trong đó u là tỷ số khối lượng của nước với chất khô

1

5-32

tỷ phần khối lượng của chất khô

w_d

đại lượng được cho bằng:

trong đó w_H2O là tỷ phần khối lượng của nước (mục 5-31)

1

5-33

độ ẩm tương đối

áp suất riêng phần của hơi nước chia cho áp suất riêng phần khi bão hòa:

trong đó p là áp suất riêng phần [TCVN 7870-4 (ISO 80000-4)] của hơi nước và p_sat là áp suất riêng phần khi bão hòa ở cùng nhiệt độ

1

Độ ẩm tương đối thường được gọi là RH và biểu thị theo phần trăm. Xem thêm chú thích trong mục 5-35.

5-34

nồng độ khối lượng tương đối của hơi

nồng độ khối lượng của hơi nước chia cho nồng độ khối lượng khi bão hòa:

trong đó v là nồng độ khối lượng của hơi nước (mục 5-28) và v_sat nồng độ khối lượng của hơi nước khi bão hòa ở cùng nhiệt độ

1

Đối với nồng độ hơi nước lên đến 1 kg/m³, độ ẩm tương đối (mục 5-33) được coi là bằng với nồng độ khối lượng tương đối của hơi. Chi tiết xem trong Tài liệu tham khảo [8].

5-35

tỷ số khối lượng tương đối của hơi

tỷ số khối lượng của hơi nước với khí khô chia cho tỷ số khối lượng của hơi nước với khí khô khi bão hòa:

trong đó r là tỷ số khối lượng của hơi nước với khí khô (mục 5-30) và r_sat là tỷ số khối lượng của hơi nước với khí khô khi bão hòa ở cùng nhiệt độ

1

Đại lượng này cũng được sử dụng là xấp xỉ của độ ẩm tương đối (mục 5-33).

5-36

nhiệt độ điểm sương

T_d

nhiệt độ tại đó hơi nước trong không khí đạt tới bão hòa trong điều kiện đẳng áp

K

Nhiệt độ Celsius tương ứng, ký hiệu là t_d, vẫn được gọi là nhiệt độ điểm sương.

Đơn vị của nhiệt độ Celsius tương ứng là độ Celsius, ký hiệu là °C