Landolt-Börnstein: Technik, 4. Teil, Bandteil a, Wärmetechnische Messverfahren, Thermodynamische Eigenschaften homogener Stoffe, Teil 2 PDF
Preview Landolt-Börnstein: Technik, 4. Teil, Bandteil a, Wärmetechnische Messverfahren, Thermodynamische Eigenschaften homogener Stoffe, Teil 2
LANDOLT-BORNSTEIN ZAHLENWERTE UND FUNKTIONEN AUS PHYSIK · CHEMIE · ASTRONOMIE · GEOPHYSIK UND TECHNIK SECHSTE AUFLAGE UNTER VORBEREITENDER MITWIRKUNG VON J. D'ANS · J. BARTELS t · P. TEN BRUGGENCATE t ·A. EUCKEN t G. JOOS t · W. A. ROTH t HERAUSG EG EBEN VON H.BORCHERS · H.HAUSEN K.-H.HELLWEGE · KL.SCHĂFER · E.SCHMIDT IV. BAND TECHNIK 4. TEIL WĂRMETECHNIK SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH 2013 TECHNIK 4. TE IL BANDTEIL a WĂRMETECHNISCHE MESSVERFAHREN THERMODYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN HOMOGENER STOFFE .BEARBEITET VON W. DIENEMANN · H. EBERT · H. HAUSEN · H. KUNZ · J. OTTO H. POLTZ · E. SCHMIDT · H. STEINLE · C. TINGWALDT · W. THOMAS HERAUSGEGEBENVON HELMUTH HAUSEN MIT 283ABBILDUNGEN SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH 2013 ISBN 978-3-662-43233-4 ISBN 978-3-662-43297-6 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-43297-6 ALLE RECHTE, INSBESONDERE DAS DER tl"BERSETZUNG IN FREMDE SPRACHEN, VORBEHALTEN OHNE AUSDRtl"CKLICHE GENEHMIGUNG DES VERLAGES IST ES AUCH NICHT GESTATTET DIESES BUCH ODER TEILE DARAUS AUF PHOTOMECHANISCHEM WEGE (PHOTOKOPIE, MIKROKOPIE) ODER AUF ANDERE ART ZU VERVIELFĂLTIGEN @ BY SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG 2013 URSPRlÎNGLICH ERSCHIENEN BEI SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG NEW YORK 2013. Softcover reprint ofthe hardcover 6th edition 2013 LIBRARY OF CONGRESS CATALOG CARD NUMBER 51-1668 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnung usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dal3 solche Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Titel-Nummer 6218 Vorwort. Im Vorwort zu Band IV/1 wurden der Zweck des technischen Gesamtbandes IV und die Sonder heiten seiner Gestaltung im Vergleich zu den vorangehenden physikalischen Bänden bereits näher erörtert. Es sollen vor allem Werte zusammengestellt werden, die Ingenieure und in der industriellen Praxis stehende Physiker und Chemiker benötigen. Da mit sehr unterschiedlicher Vorbildung der Leser zu rechnen ist, wurden jedem Abschnitt einführende Vorbemerkungen vorangestellt, die die Bedeutung und Anwendung der Tabellen erläutern. Im Interesse der Übersichtlichkeit und bequemen Benutzbarkeit wird mehr als in den physikalischen Bänden von graphischen Dar stellungen und von mathematisch formulierten Zusammenhängen Gebrauch gemacht. Die Herausgabe desgesamten technischen Bandes IV hatte zunächst Herr Prof. Dr. E. Schmidt, München, allein übernommen. Während der Bearbeitung schwoll aber der Umfang rasch auf ein Mehrfaches des ursprünglich erwarteten Ausmaßes an; deshalb mußte der Band IV in vier Haupt teile aufgespalten werden. Die Herausgabe des der Wärme,.gewidmeten Teiles IV/4 hat Herr Prof. Schmidt nach einigen Vorarbeiten an mich abgetreten. Ihm ist vor allem die Einteilung dieses Teiles und die Gewinnung von Bearbeitern für verschiedene Abschnitte zu verdanken. Auch dieser wärmetechnische Band hat einen größeren Umfang angenommen als ursprünglich geplant war. Er mußte deshalb in zwei Teile gespalten werden. Der jetzt vorliegende BandteillV/4a umfaßt die Grundlagen der Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit und die thermodyna mischen Eigenschaften homogener Stoffe in fluidem und festem Zustand. Hierbei handelt es sich meist um reine Stoffe, gelegentlich aber auch um Gemische, z. B. Legierungen, die in ihrem Ver halten als homogen erscheinen. Der später erscheinende Bandteil IV /4 b soll die thermodynamischen Eigenschaften von Gemischen, vornehmlich im Phasengleichgewicht, Daten über Verbrennung sowie über Transportvorgänge bringen, zu denen insbesondere Wärmeleitung und Wärmeübertragung gehören. Der wärmetechnische Band sollte alle für die Technik wichtigen Daten enthalten. Dabei war aber die angestrebte Vollständigkeit nicht in dem Maße erreichbar wie in den physikalischen Bänden. Vor allem bei den in Abschnitt 4813 behandelten Flüssigkeiten mußte aus der großen Zahl der organischen Flüssigkeiten eine für technische Zwecke geeignete Auswahl getroffen werden. Es wird deshalb empfohlen, die physikalischen Bände zu Rate zu ziehen, wenn man im wärmetechnischen Teilband Angaben vermißt. Auch die Stoffwertesammlung des VDI-Wärmeatlas enthält ergänzende Angaben. In der Frage der Benennungen und Bezeichnungen habe ich weitgehende Einheitlichkeit an gestrebt und dal;>ei besonders die Bedürfnisse der Ingenieure berücksichtigt. Da aber an diesem Band neben Ingenieuren vor allem Physiker und Chemiker mitarbeiteten mit anderer fachlicher Aus drucksweise, hätte das Erzwingen völliger Einheitlichkeit die Autoren zu stark bevormundet. Ab gesehen von dem zuerst gedruckten Beitrag über Kältemittel wurden fast durchweg die neuen international vereinbarten Bezeichnungen thermodynamischer Größen wie der Enthalpie und Ver dampfungswärme verwendet. Zur Erleichterung sind ältere, von Ingenieuren heute noch benutzte Bezeichnungen in Klammern beigefügt. Allen Mitarbeitern danke ich für ihr weitgehendes Ein gehen auf meine Wünsche. Schwierigkeiten brachte die erstrebte Umstellung vom technischen zum internationalen Ein heitensystem mit sich. Die Erkenntnis, daß das internationale Einheitensystem (MKSA-System mit den Einheiten Meter, Kilogramm, Sekunde und Ampere), sobald es einmal eingeführt ist, erhebliche Vorteile mit sich bringen wird, dürfte mehr und mehr an Boden gewinnen. Die Tatsache aber, daß bisher die meisten Zahlenwerte in den technischen Einheiten veröffentlicht sind, macht einen raschen vollständigen Übergang zum internationalen Einheitensystem unmöglich. Es lassen sich zwar leicht kcal in kJ umrechnen, ebenso entsprechende Einheiten wie Wärmeleitzahlen, die die Kilokalorie VI enthalten. Die wesentliche Schwierigkeit liegt jedoch darin, daß in Tabellen und Diagrammen alle Zustandsgrößen für glatte Werte des Druckes in at, atm oder Torr angegeben sind. Für den vollen Übergang zum internationalen Einheitensystem braucht man aber Werte aller Größen für glatte Werte des Druckes in Bar, die nur durch Interpolation oder durch Neuberechnungen aus Zustands gleichungen zu erhalten sind. Eine solche umfangreiche Arbeit konnte den Autoren der Beiträge nicht zugemutet werden. Das internationale Einheitensystem wird erst dann allein benutzt werden können, wenn auch alle Bearbeiter von Tabellen und Diagrammen sich darauf umstellen und ins besondere das Bar als Druckeinheit verwenden. Für die spezifischen Zustandsgrößen wird als Mengeneinheit durchweg die Masseneinheit (meist das kg) verwendet und die Bezeichnung Normgewicht ganz verlassen. An die Stelle des spezifischen Gewichts tritt die Dichte 12 (meist in kg/m3) und ihr Reziprokwert, das spezifische Volumen v = 1/e. Als Mengeneinheit, insbesondere bei Gasen, wird oft auch das kmol benutzt. Kalorische Größen sind, besonders in Übersichtstabellen, sowohl in kcal wie auch in kJ angegeben. Manchmal sind den Tabellen in kcal gekürzte Tabellen in kJ nachgestellt, was besonders im Kapitel über Kältemittel systematisch durchgeführt worden ist. Allein für Wasserdampf werden Tabellen und Diagramme nicht nur in kcal und at, sondern auch in den internationalen Einheiten kJ und Bar mitgeteilt. Sonst wurde die Atmosphäre (at = kpfcm2 oder atm) beibehalten, wobei auf das Kilo pond (kp) nicht verzichtet werden konnte. Aber auch bei Angaben in kp läßt sich weitgehend wie im internationalen Einheitensystem rechnen, wenn man sich der Beziehung 1 kp = 9,80665 N = 9,80665 kg·m/s2 bedient. Hervorzuheben ist, daß der von E. Schmid t verfaßte Beitrag ,,4812 Thermodynamische Eigen schaften von Wasser-und Wasserdampf" dem neuesten Stand entspricht und insbesondere folgende Neuerung enthält: Es sind für elektronische Rechenanlagen geeignete, im Februar1967 auch inter national vereinbarte Gleichungen vorangestellt und nach diesen Gleichungen die in den Tabellen enthaltenen Werte berechnet worden. Hierdurch wurde der Tatsache Rechnung getragen, daß bei elektronischer Berechnung, wie sie praktisch immer häufiger vorkommt, nicht die Tabellenwerte, sondern die ihnen zugrunde liegenden Gleichungen benutzt werden. Sollten sich in einzelnen Abschnitten, trotz der reichen Bemühungen der Verfasser, noch Un vollkommenheiten oder Mängel finden, dann wäre ich für eine entsprechende Mitteilung um so mehr dankbar, als in dem noch in Bearbeitung befindlichen zweiten Teil des wärmetechnischen Bandes Ergänzungen gebracht werden können. Was die Herausgabe dieses Teilbandes betrifft, so möchte ich in erster Linie Herrn Professor Dr. E. Schmidt, München, für seine schon erwähnte Vorarbeit danken. Bei meiner eigenen Tätig keit haben mich zuerst Herr Dr. Carl Kux, Hannover, später die an meinem Institut tätigen Herren Dr.-Ing. Jürgen Hempel, Dipl.-Ing. HenningWestphelyundDipl.-Ing. Klaus Röben in dankenswerter Weise unterstützt. Hannover, im Frühjahr 1967 Helmuth Hausen. Inhaltsverzeichnis. 47 Wärmetechnische Meßverfahren. 471 Thermometrie. 4710 Grundlagen der Temperaturmessung . . . . . 47101 Einleitung (H. Hausen) . . . . . . . 1 47102 Temperaturskala (J. OttoJW. Thomas) 4 471021 Die Internationale Temperaturskala von 1948 und die deutsche gesetzliche Temperaturskala von 1950 . . . . . . . . . . . . . . 4 4 71022 Änderungen der Internationalen Temperaturskala von 1948 gegenüber der von 1927 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 471023 Abhängigkeit der Siedetemperaturen von Wasser, Schwefel und Sauerstoff vom Druck nach den Formeln der deutschen gesetzlichen Temperaturskala von 1950 7 47103 Thermometrische Fixpunkte (J. OttojW. Thomas) . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 7104 Vergleich der Temperaturskalen nach Celsius, Fahrenheit, sowie Kelvin und Rankine (J. OttoJW. Thomas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4711 Temperaturmessung mit Berührungsthermometern (J. OttojW. Thomas) . . . . . . . . 12 4 7111 \Viderstandsthermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 471111 Widerstandsverhältnisse RtfR verschiedener Metalle und Legierungen bei der 0 Temperatur t . . . . . . . . . 13 471112 Platinwiderstandsthermometer . . 14 471113 Sonstige Widerstandsthermometer 21 4 7 112 Thermopaare . . . . . . . . . . . . . 23 471121 Thermoelektrische Spannungsreihe 23 4 7 1122 Thermospannungen von Thermopaaren 24 A. Thermospannungen gebräuchlicher Thermopaare. 24 B. Thermospannungen von Thermopaaren für hohe Temperaturen 30 C. Thermospannungen von Thermopaaren für tiefe Temperaturen 32 471123 Druckabhängigkeit der Thermospannung 38 4 7113 Flüssigkeits-Glasthermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 471131 Verwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4 71132 Fadenkorrektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 471133 Maximal zulässige Anzeigefehler (Fehlergrenze) von Flüssigkeitsthermometern nach § 889 der Eichordnung . . . . . 40 4 7114 Tensionsthermometer . . . . . . . . . . . 41 4 711 5 Besondere technische Temperaturmeßverfahren 43 471151 Temperaturmessung mit Segerkegeln . 43 4 711 52 Temperatur-Meßfarben und -Meßfarbstifte . 43 47116 Literatur zu 4710 und 4711 ......... . 45 4712 Optische Temperaturmessung (Pyrometrie) (C. TingwaldtjH. Kunz) 47 4 7120 Vorbemerkungen (Grundlagen der optischen Temperaturmessung) . . . . . . . 47 47121 Tabellen und Diagramme für die Durchführung optischer Temperaturmessungen 51 4 7122 Wichtige Strahlungseigenschaften von Stoffen zur optischen Bestimmung ihrer wahren Temperatur . . . 62 471221 Metalle ..... 62 471222 Metall-Legierungen 84 VIII Seite 4 71223 Metall-Oxide . . . . . 102 A. Oxide ...... . 102 B. Oxid-Gemische .. . 118 C. Oxydierte Legierungen . 130 471224 Weiterenichtmetallische Stoffe . 134 47123 Literatur zu 4712 .... 144 472 Hygrometrie. (H. Ebert) 4720 Vorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 47201 Feuchtigkeitsmessung . . . . . . . . . . . . 148 4 7 202 Konstanthalten eines gewünschten Feuchtigkeitsgehaltes 149 4721 Zahlentafeln und Diagramme . . . . . . . . . . . . . . . 149 47211 Unterlagen für die Auswertung von psychrometrischen Messungen 149 47212 Hygrometrische und psychrometrische Tabellen . . . . . . . . 149 472121 Psychrometertafel für Temperaturen unter 40°C . . . . . 151 472122 Psychrometertafel für Temperaturen zwischen 40 und 150°C 153 472123 Psychrometrische Differenz t- t1 in grd 155 4 7 213 Psychrometer-Nomogramme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5 4 7 214 Mollier-Diagramm für feuchte Luft . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5 4 7 215 Hilfstafel zur raschen Auswertung der Aufzeichnungen psychrometrischer Feuchte- schreiber . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 47216 Relative Feuchtigkeit über wäßrigen Lösungen 158 4722 Literatur zu 472. . . . . . . . . . . . . . . . . 160 48 Thermodynamische Eigenschaften von Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten und festen Stoffen. 481 Thermodynamische Eigenschaften homogener Stoffe. 4810 Einleitung (J. OttojW. Thomas) . 161 48101 Thermische Zustandsgrößen. . . . . . . . . . . 161 481011 Zustandsdiagramme . . . . . . . . . . 161 481012 Thermische Zustandsgleichung . . . . . . 163 481013 Theorem der übereinstimmenden Zustände. 165 48102 Kalorische Zustandsgrößen . . . . . . . . . . . 166 481021 Ermittlung der kalorischen Zustandsgrößen 166 481022 Kalorische Zustandsdiagramme. . . . . 167 48103 Bemerkungen zu den Tabellen und Diagrammen. 169 48104 Verwendete Größen und Formelzeichen . . . . . 1 70 4811 Thermodynamische Eigenschaften von Gasen (J. Otto JW. Thomas) 172 48110 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . 172 48111 Gasförmige Elemente und anorganische Gase 1 72 481111 Übersichtstabelle . . . . . . . . . 172 481112 Eigenschaften der einzelnen Stoffe 182 481113 Literatur zu 48111 316 48112 Organische Gase . . . . . . . . . . . . 322 481121 Übersichtstabelle . . . . . . . . 322 481122 Eigenschaften der einzelnen Stoffe 336 481123 Literaturzu48112. . . . . . . 412 4812 Thermodynamische Eigenschaften von Wasser und Wasserdampf (E. Schmidt) 417 48120 Einführung . . . . . . . . . . . . . . 418 48121 Zustandsgleichungen . . . . . . . . . . 419 481210 Unterteilung in Zustandsbereiche . 419 481211 Gleichung der Sättigungslinie. . . 420 481212 Kanonische Zustandsgleichungen . . . . . . . 420 481213 Tabelle der Zahlenwerte aller Konstanten der Zustandsgleichungen . . 421 481214 Zustandsgleichungen für spez. Volumen, spez. Enthalpie, spez. Entropie und Druck. . . . . . . . . . . 423 481215 Spezifische Wärmekapazität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 IX Seite 48122 Tabellen der Zustandsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 481221 Sättigungszustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 481222 Zustandsgrößen des Wasserdampfes im idealen Gaszustand . . . 439 481223 Wasser und überhitzter Dampf (at und kcal) bis 800°C und 500 at 440 481224 Wasser und überhitzter Dampf (bar und Joule) bis 800°C und 500 bar. . 480 481225 Wasser und überhitzter Dampf (bar und Joule) bis 800°C, 500 bis 1000 bar 520 481226 Spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck cP in kJ /kggrd 528 48123 Internationale Rahmentafeln 1963 mit Taleranzen . . . . . . . . . . . . . . . 534 481230 Einführung ............................. 534 481231 Internationale Rahmentafel 1963 für spezifisches Volumen von Wasser und überhitztem Dampf (in cm3/g) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 481232 Internationale Rahmentafel 1963 für spezifische Enthalpie von Wasser und überhitztem Dampf (in Jf g) . . . . . . . • . . . • . . 536 481233 Internationale Rahmentafel 1963 für den Sättigungszustand 538 48124 Literaturzu4812 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539 4813 Thermodynamische Eigenschaften von Flüssigkeiten (H. HausenfH. vVestphely) 543 48130 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543 48131 Übersichtstabelle . . . . . . . . . . . . . . . . . 544 48132 Sättigungstemperatur in °C abhängig vom Dampfdruck. 548 48133 Molwärmen im kondensierten und gasförmigen Zustand. 550 481331 Molwärmen im kondensierten Zustand 550 481332 Molwärmen im Gaszustand. . . . . . . . . . 552 48134 Molare Enthalpie H ( = 1\/[ • i) im idealen Gaszustand bei der Temperatur T, dargestellt durch den Ausdruck HfT . . . . . . . . . 553 481341 Kondensierte Phase . . . . . . . . 5 53 481342 Gasförmige Phase . . . . . . . . 553 48135 \Veitere Zustandsgrößen im Sättigungsgebiet 554 48136 Zustandsgrößen im Überhitzungsgebiet 560 48137 Literatur zu 4813 . . . . . . . . . . . . 571 4814 Thermodynamische Eigenschaften von Kältemitteln (H. SteinlefW. Dienemann) 572 48140 Vorbemerkungen ........................ . 572 48141 Übersichtstabelle der thermodynamischen Eigenschaften der Kältemittel 574 48142 Übersichtsdiagramme. . . . . . . . . 576 48143 Eigenschaften der einzelnen Kältemittel 576 48144 Literatur zu 4814 ......... . 775 4815 Wärmeausdehnung fester und flüssiger technischer Stoffe (H. Ebert) 781 48151 Feste Stoffe . . . . . . 781 481510 Vorbemerkungen .. 781 481511 Elemente . . . . . 782 481512 Legierungen .... 788 A. Eisenlegierungen . . . . . . . 788 B. Legierungen der Nichteisenmetalle . 800 481513 Aus Mineralien gewonnene Stoffe 808 A. Keramische, feuerfeste Stoffe 808 B. Gläser, Emails. . . . . 811 481514 Kristalle, Mineralien, Erze . 818 481515 Organische Naturstoffe 821 A. Holz ........ . 821 B. Faserstoffe . . . . . . 822 C. Harz, Teer, Gummi . . . 822 481516 Organische Kunststoffe (Auswahl) 823 481517 Literatur zu 48151 826 481 52 Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . 831 481 521 Elemente . . . . . . . . . . . 831 481522 Anorganische Verbindungen . . . 833 481523 Metall-Legierungen in flüssigem Zustand. 833 481 524 Aus Mineralien gewonnene Kunststoffe 835 481525 Organische Verbindungen ..... . 835 481526 Wäßrige Lösungen . . . . . . . . . 836 481527 Literaturzu48152 ........ . 837 48153 Wärmeausdehnung fester Stoffe. Ergänzungen zum Abschnitt 48151 (H. Hausenf K. Rö ben) . . . . . . . . . . 838 481 530 Vorbemerkung . . . . . 838 481531 Legierungen . . . . . . 838 4 8 1 53 2 Oxide nnd Oxid -Gemische 84 5 X Seite 481533 Keramik-Metalle und Sinterstoffe (Cermets) 851 481534 Kunststoffe . . . . . . . . . . 856 A. Thermoplastische Kunststoffe . 856 B. Duroplastische Kunststoffe 863 C. Schaumkunststoffe . 871 481535 Literaturzu48153 ..... 871 4816 Spezifische Wärmen fester und flüssiger technisch wichtiger Stoffe (H. Poltz). 875 48160 Vorbemerkungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 875 48161 Anorganische Stoffe (einschl. Elemente) . . . . . . . . . . 878 481611 Verschiedene technisch wichtige anorganische Stoffe 878 481612 Metalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882 A. Eisen und Stähle . . . . . . . . . . . . . . 882 B. Technisch wichtige Nichteisenmetalle und -legierungen 894 481613 Nichtmetallische anorganische Stoffe 903 A. Mineralien . . . . . . . . 903 B. Sonstige anorganische Stoffe 908 48162 Organische Stoffe . . . . . . . . . . 923 481621 Verschiedene technisch wichtige organische Stoffe. 923 481622 Mineralstoffe . . . . . . . . . . . . 926 A. Kohle und Kohleprodukte ...... . 926 B. Bitumen .............. . 927 C. Mineralöle und Mineralölfraktionen 927 481623 Chemisch einheitliche organische Flüssigkeiten 930 A. Reine organische Flüssigkeiten 930 B. Flüssigkeitsgemische . . . . . . . 930 481624 Pflanzen-und Tierstoffe . . . . . . . 931 A. Pflanzliche Öle . . . . . . . . . 931 B. Harze, Wachse und ähnliche Stoffe. 932 C. Kautschukstoffe . . . 932 D. Holz und Faserstoffe . 933 E. Leder ...... . 933 F. Lebensmittel . . . . 934 481625 Weitere organische Stoffe 935 48163 Literatur zu 4816 ...... . 936
The list of books you might like
