Propriedades Térmicas da Água - Densidade, Capacidade Calorífica e Condutividade
Constantes termodinâmicas chave e valores de referência para engenharia da água, incluindo ponto de ebulição, ponto crítico, calor latente, densidade, capacidade calorífica, condutividade, viscosidade e expansão térmica.
Visão Geral
A água é um fluido de transferência de calor de base para cálculos de HVAC, processos, energia e laboratório. Esta página combina a visão geral original da Engineering ToolBox sobre propriedades térmicas da água com os valores práticos dependentes da temperatura comumente necessários para estimativas de engenharia.
A página de referência original é principalmente um índice de propriedades e resumo de constantes. As tabelas de temperatura abaixo são valores de engenharia representativos a aproximadamente 1 atm e devem ser usados como dados de referência convenientes; para cálculos de alta pressão, saturação ou região crítica, use as páginas de propriedades especializadas vinculadas ou formulações IAPWS.
Constantes Termodinâmicas Chave
Propriedade | Valor | Condição ou Unidades Equivalentes |
|---|---|---|
| Temperatura de ebulição | 99.974 degC = 211.953 degF | A 101.325 kPa |
| Módulo de elasticidade volumétrica | 2.15 x 10^9 Pa | Equivalente a N/m2 |
| Temperatura crítica | 373.946 degC = 705.103 degF | As fases líquida e vapor tornam-se indistinguíveis |
| Pressão crítica | 217.7 atm = 220.6 bar = 22.06 MPa = 3200 psi | Pressão do ponto crítico |
| Densidade crítica | 0.322 g/cm3 = 0.62478 slug/ft3 = 20.1018 lbm/ft3 | Densidade do ponto crítico |
| Constante de ionização | pKw = 13.995 | A 25 degC |
| Calor latente de fusão | 334 kJ/kg = 144 Btu/lb | Mudança de fase gelo-água |
| Calor latente de evaporação | 40.657 kJ/mol = 2256 kJ/kg = 970 Btu/lb | A 100 degC |
| Densidade máxima | 999.975 kg/m3 = 1.9403 slug/ft3 = 8.34519 lbm/US gal | A 4 degC |
| Temperatura de fusão | 0 degC = 32 degF | A 101.325 kPa |
| Massa molar | 18.01527 g/mol | H2O |
| pH | 6.9976 | A 25 degC |
| Calor específico, água líquida | 4.187 kJ/(kg K) = 1.001 Btu/(lbm degF) | A 15 degC / 60 degF |
| Calor específico, gelo | 2.108 kJ/(kg K) = 0.5035 Btu/(lbm degF) | Fase sólida |
| Calor específico, vapor de água | 1.996 kJ/(kg K) = 0.4767 Btu/(lbm degF) | Fase de vapor |
| Peso específico | 9.806 kN/m3 = 62.43 lbf/ft3 | A 4 degC |
| Expansão térmica volumétrica | 4.2 x 10^-4 | De 4 degC a 100 degC; não linear com a temperatura |
| Pressão do ponto triplo | 0.00604 atm = 0.00612 bar = 611.657 Pa = 0.08871 psi | Sólido, líquido e vapor coexistem |
| Temperatura do ponto triplo | 0.01 degC = 32.02 degF | Sólido, líquido e vapor coexistem |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Propriedades Dependentes da Temperatura
Temperatura(degC) | Densidade(kg/m3) | Calor Específico(kJ/(kg K)) | Condutividade Térmica(W/(m K)) | Viscosidade Dinâmica(mPa s) | Número de Prandtl |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 999.8 | 4.217 | 0.561 | 1.792 | 13.5 |
| 10 | 999.7 | 4.193 | 0.58 | 1.307 | 9.45 |
| 20 | 998.2 | 4.182 | 0.598 | 1.002 | 7.01 |
| 30 | 995.7 | 4.178 | 0.615 | 0.798 | 5.42 |
| 40 | 992.2 | 4.179 | 0.631 | 0.653 | 4.33 |
| 50 | 988.1 | 4.181 | 0.644 | 0.547 | 3.55 |
| 60 | 983.2 | 4.185 | 0.655 | 0.467 | 2.99 |
| 70 | 977.8 | 4.19 | 0.663 | 0.404 | 2.55 |
| 80 | 971.8 | 4.197 | 0.67 | 0.355 | 2.21 |
| 90 | 965.3 | 4.205 | 0.675 | 0.315 | 1.95 |
| 100 | 958.4 | 4.216 | 0.679 | 0.282 | 1.75 |
Fonte: engineeringtoolbox.com
Fórmulas Principais
Transferência de Calor Sensível
onde é a taxa de transferência de calor, é a vazão mássica, é o calor específico e é a variação de temperatura.
Difusividade Térmica
onde é a difusividade térmica, é a condutividade térmica, é a densidade e é o calor específico.
Coeficiente de Expansão Volumétrica
A expansão da água é não-linear com a temperatura. Próximo a 4 °C a água atinge a densidade máxima, então o sinal e a magnitude de mudam em torno deste ponto.
Calculadora de Calor Sensível
Transferência de Calor Sensível da Água
Tendências das Propriedades
Tendências das Propriedades da Água vs. Temperatura
Páginas Relacionadas de Propriedades da Água
Use páginas dedicadas de propriedades quando pressão, limite de fase ou faixa de temperatura mais ampla forem importantes:
- Ponto de ebulição da água em pressões mais elevadas
- Densidade da água, peso específico e expansão térmica
- Viscosidade dinâmica e cinemática da água
- Entalpia e entropia da água
- Calor de vaporização da água
- Capacidade calorífica específica da água
- Difusividade térmica da água
- Pressão de saturação da água
- Gravidade específica da água versus temperatura
Referências
- Engineering ToolBox - Propriedades Térmicas da Água
- IAPWS, Lançamentos e Diretrizes para as Propriedades da Água e do Vapor
- NIST Chemistry WebBook, Propriedades Termofísicas de Sistemas Fluidos