[科普中国]-吸湿微分热

吸湿微分热是纤维在某一回潮率状态下,达到完全润湿时吸附1g水所放出的热量,单位为Jg(水),且回潮率状态不同,吸湿微分热不同。实验表明各种干燥纤维的吸湿微分热大致接近,为830~1256J/g。各种常见纤维(如绵羊毛、锦纶、腈纶、涤纶、黏胶纤维、棉等)吸湿微分热与回潮率关系的曲线形状基本相同,这说明它们吸湿能力虽有差异,但吸湿过程和吸湿机理基本相同。1

吸湿微分热的测量直接测量纤维的微分热是困难的,但可以测量与纤维微分热有关的其他性能,然后经换算得到。有以下两种方法可以得到纤维的吸湿微分热,其实测纤维的微分热如右图所示。

量热器法量热器法是按上述积分热的测量方法,获得纤维的积分热一一回潮率曲线,然后按式(2-8)可以算出该纤维在任何给定回潮率时的微分热。(2)吸湿等温线法:它是指利用在一系列不同温度下的纤维的吸湿等温线可以计算得到该纤维在不同回潮率时的微分热的一种方法。计算公式由下列方法推导得到:假设液态水的比容与水蒸气的比容相比可以忽略不计,由水蒸气的克劳西斯一克拉珀龙( Clausius- Clapeyron)方程是按吸湿积分热的测量方法,获得纤维的积分热一一回潮率曲线,然后按公式

可以算出该纤维在任何给定回潮率时的微分热。1

吸湿等温线法吸湿等温线法是指利用在一系列不同温度下的纤维的吸湿等温线可以计算得到该纤维在不同回潮率时的微分热的一种方法。计算公式由下列方法推导得到:

假设液态水的比容与水蒸气的比容相比可以忽略不计,由水蒸气的克劳西斯一克拉珀龙( Clausius- Clapeyron)方程

式中ps为水的饱和蒸汽压；T为绝对温度；Vs为饱和蒸汽压时水蒸气的比容；L为水蒸气的凝聚潜热。应用上述方程于一定回潮率r时的纺织纤维系统,给出

式中,p为纺织纤维系统平衡蒸汽压;V是在这一蒸汽压时蒸汽的比容。

由相对湿度（H）定义

即

当回潮率一定时,对温度求导,有

假设,水蒸气服从理想气体定律,pV=psVs=RT,R为气体常数,代入上式得

因此,由上式可知,纤维的吸湿微分热可以由在一定回潮率时InH~1/T曲线的斜率求得。从吸湿等温线计算得到的吸湿微分热常常比量热法得到的微分热要低。1

本词条内容贡献者为:

周敏 - 副教授 - 西南大学