伝熱
混合物の比熱(質量・モル混合則)
液体・気体混合物の比熱を、成分の質量分率(または分量)から加算則で計算します。最大 8 成分まで対応しています。
入力
成分名は表示用、計算には使いません。値は質量基準モードでは「質量分率(または質量流量)と質量比熱」、モル基準モードでは「モル分率(またはモル流量)とモル比熱」を入力。空欄行は無視されます。
| # | 成分名(任意) | 分率/量 | 比熱 |
|---|
比熱の単位:質量基準なら kJ/(kg·K) または J/(kg·K) で入力。
計算結果
入力値を入れて「計算する」を押してください
計算式
混合物の比熱は、理想混合では成分の比熱を分率で重み付け平均したものになります。
質量基準(specific heat capacity)
$$ c_{p,\mathrm{mix}} = \sum_i w_i\, c_{p,i}\quad [\mathrm{J/(kg\cdot K)}] $$
モル基準(molar heat capacity)
$$ C_{p,\mathrm{mix}} = \sum_i x_i\, C_{p,i}\quad [\mathrm{J/(mol\cdot K)}] $$
- $c_{p,\mathrm{mix}}$:混合物の質量比熱[J/(kg·K)]
- $C_{p,\mathrm{mix}}$:混合物のモル比熱[J/(mol·K)]
- $c_{p,i}$:成分 $i$ の質量比熱[J/(kg·K)]
- $C_{p,i}$:成分 $i$ のモル比熱[J/(mol·K)]
- $w_i$:成分 $i$ の質量分率($\sum w_i = 1$)[-]
- $x_i$:成分 $i$ のモル分率($\sum x_i = 1$)[-]
本ツールでは「分率/量」欄に分率を入れる代わりに 絶対値(kg, mol, kmol, kg/h, kmol/h など)を入れることもできます。総和で正規化して内部的に分率に変換します。
適用範囲と注意事項
本ツールは理想混合(線形和)を前提に計算します。
- 使える条件:線形和(理想混合)が成立するのは、成分間相互作用が小さい系です。
- 気体混合物:気体混合物では理想混合がよく成り立つ(特に低圧)。
- 評価温度:比熱は温度の関数。混合物の評価温度を統一して入力すること。
- 使えない条件:非理想性が強い系では、実験データや過剰熱容量(過剰モル熱容量)を考慮した精密モデルで再評価してください。
- 基準の統一:質量基準では質量分率(質量流量)と質量比熱、モル基準ではモル分率(モル流量)とモル比熱を組み合わせます。「分率/量」欄は、選んだ比熱の単位に応じて質量またはモルとして扱い、合計で正規化します。質量分率にモル比熱を掛けるような組み合わせは成立しません。
- 相の一致:各成分の比熱は、評価温度で混合物中にある相(液体または気体)の値を入れます。温度範囲の途中で蒸発・凝縮・凝固する成分があると、顕熱の比熱の加算では潜熱が入りません。
- 結果の範囲:求まるのは混合物の比熱だけです。混合熱、溶解熱、反応熱は含まれません。
参考資料
便覧
改訂七版 化学工学便覧
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