TCVN6398-4:1999

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6398-4:1999 về Đại lượng và đơn vị - Phần 4: Nhiệt TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 6398 – 4 : 1999 ISO 31 – 4 : 1992 ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ - PHẦN 4 : NHIỆT Quantities and units- Part 4 : Heat Lời giới thiệu 0.0. Giới thiệu chung TCVN 6398 - 4 : 1999 do Ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn về Đại lượng và Đơn vị đo lường TCVN/TC12 biên soạn. Mục tiêu của Ban Kỹ thuật TCVN/TC12 là tiêu chuẩn hóa đơn vị và ký hiệu cho các đại lượng và đơn vị (kể cả ký hiệu toán học) dùng trong lĩnh vực khoa học và công nghệ, hệ số chuyển đổi tiêu chuẩn giữa các đơn vị; đưa ra định nghĩa của các đại lượng và đơn vị khi cần thiết. TCVN 6398 – 4 : 1999 “Đại lượng và Đơn vị - Phần 4 : Nhiệt “hoàn toàn tương đương với ISO 31 – 4 : 1992 “Quantities and units – Part 4 : Heat”. Các phụ lục A, B của tiêu chuẩn này chỉ để tham khảo. TCVN 6398 – 4 : 1999 là một phần của TCVN 6398, bộ tiêu chuẩn này gồm 14 phần dưới tên chung “Đại lượng và Đơn vị”: - Phần 0: Nguyên tắc chung - Phần 1: Không gian và thời gian - Phần 2: Hiện tượng tuần hoàn và liên quan - Phần 3: Cơ học - Phần 4: Nhiệt - Phần 5: Điện và từ - Phần 6: Ánh sáng và bức xạ điện từ liên quan - Phần 7: Âm học - Phần 8: Hóa lý và vật lý phân tử - Phần 9: Vật lý nguyên tử và hạt nhân - Phần 10: Phản ứng hạt nhân và bức xạ ion hóa - Phần 11: Dấu và ký hiệu toán học dùng trong khoa học vật lý công nghệ. - Phần 12: Số đặc trưng - Phần 13: Vật lý chất rắn 0.1. Cách sắp xếp các bảng Bảng các đại lượng và đơn vị trong TCVN 6398 được sắp xếp để các đại lượng nằm ở trạng thái bên trái và các đơn vị tương ứng nằm ở trang bên phải. Tất cả các đơn vị nằm giữa hai vạch liền thuộc về các đại lượng nằm giữa hai vạch liền tương ứng ở trang bên trái. 0.2. Bảng đại lượng Những đại lượng quan trọng nhất trong TCVN này được đưa ra cùng với ký hiệu của chúng, và trong phần lớn các trường hợp cả định nghĩa của chúng nữa. Những định nghĩa này được đưa ra chủ yếu để nhận biết; không nhất thiết là định nghĩa đầy đủ. Đặc trưng véctơ của một số đại lượng được đưa ra, đặc biệt khi cần cho định nghĩa nhưng không phải là cố gắng làm cho những định nghĩa này trở thành hoàn thiện. Trong phần lớn các trường hợp, chỉ một tên và chỉ một ký hiệu được đưa ra cho một đại lượng; nếu hai hay nhiều tên hoặc hai hay nhiều ký hiệu được đưa ra cho cùng một đại lượng và không có sự phân biệt đặc biệt nào thì chúng bình đẳng như nhau. Nếu tồn tại hai loại chữ nghiêng (ví dụ J , q , j , f ; g, g … ) thì chỉ một trong hai được đưa ra. Điều đó không có nghĩa là loại chữ kia không được chấp nhận. Nói chung khuyến nghị rằng các ký hiệu như vậy không được cho những nghĩa khác nhau. Ký hiệu trong ngoặc đơn là “ký hiệu dự trữ” để sử dụng trong bối cảnh cụ thể khi ký hiệu chính được dùng với nghĩa khác. 0.3. Bảng đơn vị 0.3.1. Tổng quát Đơn vị của các đại lượng tương ứng được đưa ra cùng với ký hiệu quốc tế và định nghĩa. Cần các thông tin thêm, xem TCVN 6398 – 0. Các đơn vị được sắp xếp như sau: a) tên của các đơn vị SI được in lớn hơn khổ chữ thường. Các đơn vị SI đã được thông qua ở Hội nghị cân đo toàn thể (CGPM). Đơn vị SI cùng bội và ước thập phân của chúng được khuyến nghị, mặc dù bội và ước thập phân không được nhắc đến; b) tên của đơn vị không thuộc SI mà được dùng cùng với các đơn vị SI do tầm quan trọng trong thực tế của chúng hoặc do chúng được sử dụng trong những lĩnh vực chuyên ngành thì được in bằng khổ chữ thường. Những đơn vị này được phân cách với các đơn vị SI của cùng một đại lượng bằng đường không liền nét; c) tên của đơn vị không thuộc SI mà có thể dùng tạm thời với đơn vị SI thì được in nhỏ (nhỏ hơn khổ chữ thường) ở cột “Các hệ số chuyển đổi và chú thích” d) tên của đơn vị không thuộc SI mà không nên dùng cùng với đơn vị SI chỉ được đưa ra ở phụ lục trong một số phần của TCVN 6398. Những phụ lục này chỉ là tham khảo. Chúng được sắp xếp vào ba nhóm: 1) tên riêng của các đơn vị trong hệ CGS; 2) tên của các đơn vị dựa trên foot, pound, giây và một số đơn vị liên quan khác; 3) tên của các đơn vị khác. 0.3.2. Chú thích về đơn vị của các đại lượng có thứ nguyên một Đơn vị nhất quán của đại lượng có thứ nguyên một là số một (1). Khi biểu thị giá trị của đại lượng này thì đơn vị 1 thường không được viết ra một cách tường minh. Không dùng các tiếp đầu ngữ để tạo ra bội và ước của đơn vị này. Có thể dùng lũy thừa của 10 để thay cho các tiếp đầu ngữ. Ví dụ: Chỉ số khúc xạ n = 1,53 x 1 = 1,53 Số Reynon Re = 1,32 x 10 3 Vì góc phẳng thường được thể hiện bằng tỷ số giữa hai độ dài, góc khối bằng tỷ số giữa diện tích và bình phương của độ dài, nên năm 1980 Ủy ban Cân đo quốc tế (CIPM) đã quy định là trong hệ đơn vị quốc tế, radian và steradian là các đơn vị dẫn xuất không thứ nguyên. Điều này ngụ ý rằng các đại lượng góc phẳng và góc khối được coi như là đại lượng dẫn xuất không thứ nguyên. Các đơn vị radian và steradian có thể dùng trong biểu thức của các đơn vị dẫn xuất để dễ dàng phân biệt giữa các đại lượng có bản chất khác nhau nhưng có cùng thứ nguyên. 0.4. Công bố về số Tất cả các số trong cột “Định nghĩa” là chính xác Khi các số trong cột “Hệ số chuyển đổi và chú thích” là chính xác thì từ “chính xác” được thêm vào trong ngoặc đơn sau số đó. ĐẠI LƯỢNG VÀ ĐƠN VỊ - PHẦN 4 : NHIỆT Quantities and units- Part 4 : Heat 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này quy định tên và ký hiệu cho các đại lượng và đơn vị nhiệt. Các hệ số chuyển đổi cũng được đưa ra ở những chỗ thích hợp. 2. Tiêu chuẩn trích dẫn TCVN 6398-0 : 1998 (ISO 31-0 : 1992) Đại lượng và đơn vị - Phần 0: Nguyên tắc chung. TCVN 6398-8 : 1999 (ISO 31-8 : 1992) Đại lượng và đơn vị - Phần 8: Hóa lý và vật lý phân tử Metrologia, 27 (1990), No.1. 3. Tên và ký hiệu Tên và ký hiệu các đại lượng và đơn vị nhiệt được quy định trong các trang sau. NHIỆT Đại lượng Số mục Đại lượng Ký hiệu Định nghĩa Chú thích 4-1 nhiệt độ nhiệt động lực T, ( Q ) Nhiệt độ nhiệt động lực là một trong những đại lượng cơ bản của SI. 4-2 nhiệt độ Celsius t, J t = T – T 0 trong đó T 0 được định nghĩa bằng 273,15 K Nhiệt độ nhiệt động lực T 0 thấp hơn nhiệt độ nhiệt động lực tại điểm ba của nước chính xác là 0,01 K. Đơn vị NHIỆT Số mục Tên đơn vị Ký hiệu quốc tế Định nghĩa Hệ số chuyển đổi và chú thích 4.1.a kenvin K Kenvin, đơn vị nhiệt độ động lực là 1/273,16 nhiệt độ nhiệt động lực của điểm ba của nước Đơn vị của khoảng hoặc hiệu nhiệt độ nhiệt động lực và nhiệt độ Celsius là như nhau. CGPM khuyến nghị các khoảng hoặc hiệu như thế phải được biểu thị theo kenvin (K) hoặc độ Celsius ( 0 C). Các tên gọi khác như “độ” hoặc “độ bách phân” không nên áp dụng. Cần chú ý là trước ký hiệu 0 C cho độ Celsius phải có một khoảng cách (xem TCVN 6398-0 : 1998 mục 3.4). Thang nhiệt độ quốc tế 1990 (ITS-90) Để đáp ứng các phép đo nhiệt độ trong thực tiễn, phù hợp với Nghị quyết số 7 của CGPM lần thứ 18 (1987), CIPM năm 1989 đã thông qua Thang nhiệt độ quốc tế 1990 (ITS-90). Thang được xây dựng dựa trên một số các điểm cố định và các thủ tục nội suy với sự trợ giúp của các dụng cụ đo nhất định. Thang cũng đã xác định nhiệt độ xuống đến 0,65 K. ITS-90 thay thế Thang Nhiệt độ thực dụng quốc tế 1968 – 75 (IPTS-68-75) và Thang Nhiệt độ tạm thời 1976 từ 0,5 K đến 39 K. Các đại lượng tương ứng với nhiệt độ nhiệt động lực và nhiệt độ Celsius xác định theo thang này (ITS-90) được biểu thị bởi T 90 và t 90 (thay thế cho T 68 và t 68 của IPTS-68-75). Trong đó: t 90 = T 90 – T 0 T 90 gọi là nhiệt độ kenvin quốc tế và t 90 gọi là nhiệt độ Celsius quốc tế. Đơn vị của T 90 và t 90 tương ứng là kenvin (K) và độ Celsius ( 0 C) như của T và t . Để biết chi tiết hơn xem Metrologia 27 (1990) No.1. 4.2.a Độ Celsius 0 C Độ Celsius là tên riêng của kenvin dùng để thể hiện các giá trị của nhiệt độ Celsius NHIỆT (tiếp theo) Đại lượng Số mục Đại lượng Ký hiệu Định nghĩa Chú thích 4-3.1 Hệ số nở dài a l Các đại lượng từ 4.3.1 đến 4.4 không thể định nghĩa một cách đầy đủ trừ khi dạng biến đổi được quy định. 4-3.2 hệ số nở thể tích a v , a , ( g ) Chỉ số trong ký hiệu có thể bỏ nếu không sợ bị nhầm lẫn. 4-3.3 hệ số áp suất tương đối a p Tên gọi hệ số áp suất và ký hiệu b cũng được dùng cho đại lượng 4.3.3 4-4 hệ số áp suất b 4-5.1 độ nén đẳng nhiệt k T k T = - 4-5.2 độ nén đẳng entropy k s k s = - 4-6 nhiệt, nhiệt lượng Q Nhiệt lượng truyền trong quá trình chuyển pha đẳng nhiệt, trước đây gọi là “nhiệt ẩn” với ký hiệu L, cần trình bày thành sự biến đổi của hàm nhiệt động lực phù hợp, thí dụ T, D S, ở đây D S là sự biến đổi entropy, hoặc D H là sự biến đổi entanpy. 4-7 thông lượng nhiệt F Tốc độ nhiệt truyền qua một bề mặt đã cho Đơn vị NHIỆT (tiếp theo) Số mục Tên đơn vị Ký hiệu quốc tế Định nghĩa Hệ số chuyển đổi và chú thích 4-3.a kenvin mũ trừ một K -1 4-4.a pascan trên kenvin Pa/K 4-5.a pascan mũ trừ một Pa -1 4-6.a jun J 4-7.a oat W NHIỆT (tiếp theo) Đại lượng Số mục Đại lượng Ký hiệu Định nghĩa Chú thích 4.8 thông lượng nhiệt bề mặt mật độ thông lượng nhiệt q, j Thông lượng nhiệt chia cho diện tích 4-9 hệ số dẫn nhiệt, độ dẫn nhiệt l ( k ) Thông lượng nhiệt bề mặt chia cho gradien nhiệt độ 4-10.1 hệ số truyền nhiệt K, (k) Thông lượng nhiệt bề mặt chia cho hiệu nhiệt độ Trong công nghệ xây dựng đại lượng này ký hiệu là U. 4-10.2 hệ số truyền nhiệt bề mặt h, ( a ) q = h (T s – T r ) Trong đó: T s là nhiệt độ bề mặt T r là nhiệt độ gốc của môi trường bao quanh bên ngoài 4-11 độ cách nhiệt, hệ số cách nhiệt M Hiệu nhiệt độ chia cho thông lượng nhiệt bề mặt M = 1 /K Trong công nghệ xây dựng đại lượng này thường được gọi là nhiệt trở ký hiệu là R . 4-12 nhiệt trở R Hiệu nhiệt độ chia cho thông lượng nhiệt Xem chú thích 4-11. 4-13 nhiệt dẫn G G = 1 /R Xem chú thích 4-11. 4-14 độ khuyếch tán nhiệt a a = trong đó: l là hệ số dẫn nhiệt r là khối lượng riêng c p là nhiệt dung khối đẳng áp Đơn vị NHIỆT (tiếp theo) Số mục Tên đơn vị Ký hiệu quốc tế Định nghĩa Hệ số chuyển đổi và chú thích 4-8.a oat trên mét vuông W/m 2 4-9.a oat trên mét kenvin W/(m.K) 4-10.a oat trên mét vuông kenvin W/(m 2 .K) 4-11.a mét vuông kenvin trên oat m 2 .K/W 4-12.a kenvin trên oat K/W 4-13.a oát trên kenvin W/K 4-14.a mét vuông trên giây m 2 /s NHIỆT Đại lượng Số mục Đại lượng Ký hiệu Định nghĩa Chú thích 4-15 nhiệt dung C C = dQ/dT Trong đó: d Q là nhiệt lượng hệ nhận thêm d T là biến thiên nhiệt độ của hệ sau khi hệ nhận thêm d Q Đại lượng này không thể định nghĩa một cách đầy đủ trừ khi dạng biến đổi được quy định. 4-16.1 nhiệt dung khối, nhiệt dung riêng c Nhiệt dung chia cho khối lượng Đối với các đại lượng mol tương ứng, xem TCVN 6398-8. 4-16.2 nhiệt dung khối đẳng áp, nhiệt dung riêng đẳng áp c p 4-16.3 nhiệt dung khối đẳng tích, nhiệt dung riêng đẳng tích c v 4-16.4 nhiệt dung bão hòa, nhiệt dung riêng bão hòa c sat 4-17.1 tỷ số nhiệt dung khối, tỷ số nhiệt dung riêng g g = c p /c v 4-17.2 số mũ đẳng entropy l k = - Với khí lý tưởng k bằng g Đơn vị NHIỆT (tiếp theo) Số mục Tên đơn vị Ký hiệu quốc tế Định nghĩa Hệ số chuyển đổi và chú thích 4-15.a jun trên kenvin J/K 4-16.a jun trên kilôgam kenvin J/(kg.K) 4-17.a một 1 Xem lời giới thiệu, mục 0.3.2 NHIỆT (tiếp theo) Đại lượng Số mục Đại lượng Ký hiệu Định nghĩa Chú thích 4-18 entropy S Khi hệ nhận một lượng nhiệt d Q entropy của một hệ có nhiệt độ nhiệt động lực T tăng thêm một lượng d S = d Q/T, khi quá trình biến đổi của hệ là thuận nghịch 4-19 entropy khối, entropy riêng s Entropy chia cho khối lượng Đối với các đại lượng mol tương ứng, xem TCVN 6398-8. 4-20.1 năng lượng E Tất cả các loại năng lượng 4-20.2 năng lượng nhiệt động lực U Đối với hệ nhiệt động lực kín D U = Q + W Trong đó: Q là nhiệt lượng hệ nhận W là công thực hiện trên hệ Năng lượng nhiệt động lực còn gọi là nội năng 4-20.3 entanpy H H = U + pV 4-20.4 năng lượng tự do Helmholtz, hàm Helmholtz A, F A = U - TS 4-20.5 năng lượng tự do Gibbs, hàm Gibbs G G = U + pV - TS G = H – TS Đơn vị NHIỆT (tiếp theo) Số mục Tên đơn vị Ký hiệu Định nghĩa Hệ số chuyển đổi và chú thích 4 – 18.a jun trên kenvin J/K 4-19.a jun trên kilôgam kenvin J/(kg.K) 4-20.a jun J NHIỆT (kết thúc) Đại lượng Số mục Đại lượng Ký hiệu Định nghĩa Chú thích 4-21.1 năng lượng khối, năng lượng riêng e Năng lượng chia cho khối lượng Đối với các đại lượng mol tương ứng, xem TCVN 6398-8. 4-21.2 năng lượng nhiệt động lực khối, năng lượng nhiệt động lực riêng u Năng lượng nhiệt động lực chia cho khối lượng Năng lượng nhiệt động lực khối còn gọi là nội năng khối. 4-21.3 entanpy khối, entanpy riêng h Entanpy chia cho khối lượng 4-21.4 năng lượng tự do Helmholz khối, hàm Helmholz riêng a, f Năng lượng tự do Helmholz chia cho khối lượng 4-21.5 năng lượng tự do Gibbs khối, năng lượng tự do Gibbs riêng g Năng lượng tự do Gibbs chia cho khối lượng 4-22 hàm Massieu J J = - A/T 4-23 hàm Planck Y Y = - G/T Đơn vị NHIỆT (kết thúc) Số mục Tên đơn vị Ký hiệu quốc tế Định nghĩa Hệ số chuyển đổi và chú thích 4-21.a jun trên kilôgam J/kg 4-22.a jun trên kenvin J/K 4-23.a jun trên kenvin J/K Phụ lục A (tham khảo) Các đơn vị dựa trên foot, pound, giây và vài đơn vị khác Không nên sử dụng các đơn vị này Số mục của đại lượng Đại lượng Số mục của đơn vị Tên đơn vị và ký hiệu Hệ số chuyển đổi và chú thích 4-1 nhiệt độ nhiệt động lực 4-1.A.a độ Rankine: 0 R 1 0 R = Trước ký hiệu 0 R của độ Rankine cần phải có một khoảng cách - nhiệt độ Fahrenhiet, t F 4-2.A.a độ Fahrenheit: 0 F Đơn vị độ Fahrenheit và độ Rankine là như nhau. Trước ký hiệu 0 F của độ Fahrenheit cần phải có một khoảng cách. 4-6 nhiệt, nhiệt lượng 4-6.A.a đơn vị nhiệt Anh: Btu 1 Btu = 788,169 ft . lbt = 1 055,056 J Đây là giá trị của đơn vị nhiệt Anh dùng trong phụ lục này. Nó phù hợp với “Bảng Quốc tế Đơn vị Nhiệt Anh” đã được thừa nhận tại Hội nghị Quốc tế về Tính chất của Hơi nước lần thứ năm (London tháng 7 năm 1956). Ngoài giá trị này còn một loạt giá trị khác của “đơn vị nhiệt Anh” đã dùng trước đây. 4-7 thông lượng nhiệt 4-7.A.a đơn vị nhiệt Anh trên giờ: Btu/h 1 Btu/h = 0,293 071 1 W 4-9 hệ số dẫn nhiệt 4-9.A.a đơn vị nhiệt Anh trên giây foot độ Rankine: Btu/(s . ft . 0 R) 1 Btu/(si . ft . 0 R) = 6 230,64 W/(m . K) 4-10 hệ số truyền nhiệt 4-10.A.a đơn vị nhiệt Anh trên giây foot bình phương độ Rankine: Btu/(s . ft 2 . 0 R) 1 Btu/(s . ft 2 . 0 R) = 20 441,7 W/(m 2 . K) 4-10.A.b đơn vị nhiệt Anh trên giờ foot bình phương độ Rankine: Btu/(h . ft 2 . 0 R) 1 Btu/(h . ft 2 . 0 R) = 5,678 26 W/(m 2 . K) 4-14 độ khuyếch tán nhiệt 4-14.A.a foot bình phương trên giây: ft 2 /s 1 ft 2 /s = 0,092 903 04 m 2 /s (chính xác) 4-16.1 nhiệt dung khối, nhiệt dung riêng 4-16.A.a đơn vị nhiệt Anh trên pound độ Rankine: Btu/(Ib . 0 R) 1 Btu/(Ib . 0 R) = 4 186,8 J/(kg . K) (chính xác) 4-19 entropy khối, entropy riêng 4-19.A.a đơn vị nhiệt Anh trên pound độ Rankine: Btu/(Ib . 0 R) 1 Btu/(Ib . 0 R) = 4 186,8 J/(kg . K) (chính xác) 4-21.1 năng lượng khối, năng lượng riêng 4-21.A.a đơn vị nhiệt Anh trên pound: Btu/Ib 1 Btu/Ib = 2 326 J/kg (chính xác) 4-21.2 năng lượng nhiệt động lực khối năng lượng nhiệt động lực riêng 4-21.3 entanpy khối, entanpy riêng 4-21.4 năng lượng tự do Helmholz khối, năng lượng tự do Helmholz riêng, hàm Helmholz riêng 4-21.A.a đơn vị nhiệt Anh trên pound: Btu/Ib 1 Btu/Ib = 2 326 J/kg (chính xác) 4-21.5 năng lượng tự do Gibbs khối, năng lượng tự do Gibbs riêng, hàm Gibbs riêng Phụ lục B (tham khảo) Những đơn vị khác đưa ra để tham khảo, đặc biệt về hệ số chuyển đổi Không nên sử dụng các đơn vị này Số mục của đại lượng Đại lượng Số mục của đơn vị Tên đơn vị và ký hiệu Hệ số chuyển đổi và chú thích 4-6 nhiệt, nhiệt lượng 4-6.A.a calo ở 15 0 C: cal 15 1 cal 15 là nhiệt lượng cần thiết để làm nóng một gam nước không có không khí từ 14,5 0 C đến 15,5 0 C dưới áp suất là 101,325 kPa. 1 cal 15 = 4,185 5 J Độ không đảm bảo của giá trị này là 0,0005 J. Năm 1934 Hiệp hội Quốc tế về Vật lý thuần túy và Vật lý ứng dụng đã công bố định nghĩa tương tự cho “gam-calo”. Ủy ban tư vấn về đo nhiệt độ và đo nhiệt độ và đo nhiệt lượng đã chấp nhận hệ số chuyển đổi này và CIPM (1950) đã chấp nhận là giá trị chính xác nhất tại thời điểm đó được suy ra từ thực nghiệm. 4-6.B.b calo I .T. : cal IT Hội nghị Quốc tế về Tính chất của Hơi nước lần thứ 5 (London, tháng 7 năm 1856) đã chấp nhận định nghĩa về calo I.T. như sau: 1 cal IT = 4,186 8 J 1 Mcal IT = 1,163 kW . h (chính xác) 4-6.B.c calo nhiệt hóa: cal th 1 cal th = 4,184 J (chính xác).