1 Загряване на проводници и устройства в случай на късо съединение
Кратък режим
късо съединение (късо съединение) във веригата в по-голямата си част
е спешен случай и обикновено е такъв
елиминирани за кратък период от време
- секунди и части от секундата. По време на
този период от време
топлината е толкова голяма, че температурата
проводници и апарати надхвърлят
зададени граници за нормално
режим.
Дори краткосрочно
повишаване на температурата на проводниците и
устройства по време на късо съединение може да доведе до
омекотяване и топене на метал,
изгаряне на изолация, разрушаване на контактите
и други щети. За надеждни
е необходима работа на електрическата система
избягвайте повреди като напр
се постига чрез избор на подходящия
размери на тоководещите части и настройки
релейна защита.
Способност
съпротивление на апарати и проводници
краткотраен топлинен ефект
ток на късо съединение без повреда, предотвратяващ
по-нататъшната работа се нарича термична
упоритост. Термичен
съпротивлението е крайната температура,
което е ограничено до механични
якост на метала, деформация
части от устройства, както и устойчивост на топлина
изолация. Допустими крайни температури
за проводници в случай на късо съединение са дадени в
таблица 2.1.
Специфична топлина
специфичен топлинен капацитет, специфичен топлинен капацитет клас 8Специфична топлина - съотношението на топлинния капацитет към масата, топлинния капацитет на единица маса на веществото (различно за различните вещества); физическа величина, числено равна на количеството топлина, което трябва да се предаде на единица маса от дадено вещество, за да се промени температурата му с единица.
В Международната система на единиците (SI), специфичната топлина се измерва в джаули на килограм на келвин, J / (kg K). Понякога се използват и несистемни единици: калория / (kg K) и др.
Специфичният топлинен капацитет обикновено се обозначава с буквите c или C, често с индекси.
Стойността на специфичната топлина се влияе от температурата на веществото и други термодинамични параметри. Например, измерването на специфичния топлинен капацитет на водата ще даде различни резултати при 20°C и 60°C.
Освен това специфичният топлинен капацитет зависи от това как е позволено да се променят термодинамичните параметри на веществото (налягане, обем и т.н.).
); например специфичната топлина при постоянно налягане (CP) и при постоянен обем (CV) обикновено са различни.
Формулата за изчисляване на специфичния топлинен капацитет: където c е специфичният топлинен капацитет, Q е количеството топлина, получено от веществото по време на нагряване (или освободено при охлаждане), m е масата на нагрятото (охлаждащо) вещество, ΔT е разликата между крайната и началната температура на веществото. Специфичният топлинен капацитет може да зависи (и по принцип, строго погледнато, винаги - повече или по-малко силно - зависи) от температурата, така че следната формула с малка (формално безкрайно малка) е по-правилна:
- 1 Специфични стойности на топлинния капацитет за някои вещества
- 2 Вижте също
- 3 бележки
- 4 Литература
- 5 връзки
Стойностите на специфичния топлинен капацитет на някои вещества
| въздух (сух) | газ | 1,005 |
| въздух (100% влажност) | газ | 1,0301 |
| алуминий | твърдо | 0,903 |
| берилий | твърдо | 1,8245 |
| месинг | твърдо | 0,377 |
| калай | твърдо | 0,218 |
| медни | твърдо | 0,385 |
| молибден | твърдо | 0,250 |
| стомана | твърдо | 0,462 |
| диамант | твърдо | 0,502 |
| етанол | течност | 2,460 |
| злато | твърдо | 0,129 |
| графит | твърдо | 0,720 |
| хелий | газ | 5,190 |
| водород | газ | 14,300 |
| желязо | твърдо | 0,444 |
| водя | твърдо | 0,130 |
| излято желязо | твърдо | 0,540 |
| волфрам | твърдо | 0,134 |
| литий | твърдо | 3,582 |
| живак | течност | 0,139 |
| азот | газ | 1,042 |
| петролни масла | течност | 1,67 — 2,01 |
| кислород | газ | 0,920 |
| кварцово стъкло | твърдо | 0,703 |
| вода 373 K (100 °C) | газ | 2,020 |
| вода | течност | 4,187 |
| лед | твърдо | 2,060 |
| бирена мъст | течност | 3,927 |
| асфалт | 0,92 |
| твърда тухла | 0,84 |
| силикатна тухла | 1,00 |
| бетон | 0,88 |
| кронглас (стъкло) | 0,67 |
| кремък (стъкло) | 0,503 |
| стъкло на прозореца | 0,84 |
| гранит | 0,790 |
| сапунен камък | 0,98 |
| гипс | 1,09 |
| мрамор, слюда | 0,880 |
| пясък | 0,835 |
| стомана | 0,47 |
| почвата | 0,80 |
| дърво | 1,7 |
Вижте също
- Топлинен капацитет
- Обемен топлинен капацитет
- Моларен топлинен капацитет
- Латентна топлина
- Топлинен капацитет на идеален газ
- Специфична топлина на изпаряване и кондензация
- Специфична топлина на топене
Бележки
-
↑ За нехомогенна (по отношение на химичния състав) проба специфичната топлина е диференциална характеристика, която варира от точка до точка.
По принцип зависи и от температурата (въпреки че в много случаи се променя доста слабо при достатъчно големи промени в температурата), докато строго погледнато се определя - следвайки топлинния капацитет - като диференциална величина и по оста на температурата, т.е.
Строго погледнато, при дефиницията на специфичната топлина трябва да се има предвид промяната в температурата не с един градус (особено не с някаква по-голяма единица температура), а с малка със съответното количество предадена топлина. (Вижте основния текст по-долу).
- ↑ Келвините (K) тук могат да бъдат заменени с градуси по Целзий (°C), тъй като тези температурни скали (абсолютна и скала на Целзий) се различават една от друга само по началната точка, но не и по стойността на мерната единица.
Връзки
- Таблици на физическите величини. Наръчник, изд. И. К. Кикойна, М., 1976.
- Сивухин Д.В. Общ курс по физика. - Т. II. Термодинамика и молекулярна физика.
- Е. М. Лифшиц Топлинен капацитет // под. изд. Физическа енциклопедия на А. М. Прохорова. - М .: "Съветска енциклопедия", 1998. - Т. 2.
Топлинен капацитет на материалите таблица
В строителството много важна характеристика е топлинният капацитет на строителните материали. От това зависят топлоизолационните характеристики на стените на сградата и съответно възможността за комфортен престой в сградата
От това зависят топлоизолационните характеристики на стените на сградата и съответно възможността за комфортен престой в сградата.
Преди да се пристъпи към запознаване с топлоизолационните характеристики на отделните строителни материали, е необходимо да се разбере какъв е топлинният капацитет и как се определя.
Специфичен топлинен капацитет на материалите
Топлинният капацитет е физическа величина, която описва способността на материала да натрупва температура от нагрята среда.
Количествено специфичната топлина е равна на количеството енергия, измерено в J, необходимо за нагряване на тяло с маса 1 kg с 1 градус.
По-долу е дадена таблица със специфичния топлинен капацитет на най-често срещаните строителни материали.
За да се изчисли топлинният капацитет на даден материал, е необходимо да имате такива данни като:
- вид и обем на нагрятия материал (V);
- индикатор за специфичния топлинен капацитет на този материал (съд);
- специфично тегло (msp);
- начална и крайна температура на материала.
Топлинен капацитет на строителните материали
Топлинният капацитет на материалите, чиято таблица е дадена по-горе, зависи от плътността и топлопроводимостта на материала.
А коефициентът на топлопроводимост от своя страна зависи от размера и затварянето на порите. Фино порест материал със затворена система от пори има по-голяма топлоизолация и съответно по-ниска топлопроводимост от грубопорестия.
Това е много лесно да се проследи на примера на най-често срещаните материали в строителството. Фигурата по-долу показва как коефициентът на топлопроводимост и дебелината на материала влияят върху топлозащитните качества на външните огради.
Фигурата показва, че строителните материали с по-ниска плътност имат по-нисък коефициент на топлопроводимост.
Това обаче не винаги е така. Например, има влакнести видове топлоизолация, за които се прилага обратният модел: колкото по-ниска е плътността на материала, толкова по-висока е топлопроводимостта.
Следователно не може да се разчита само на индикатора за относителната плътност на материала, но си струва да се вземат предвид другите му характеристики.
Сравнителна характеристика на топлинния капацитет на основните строителни материали
За да се сравни топлинният капацитет на най-популярните строителни материали, като дърво, тухла и бетон, е необходимо да се изчисли топлинният капацитет за всеки от тях.
На първо място, трябва да определите специфичното тегло на дърво, тухла и бетон. Известно е, че 1 м3 дървесина тежи 500 кг, тухла - 1700 кг, а бетон - 2300 кг. Ако вземем стена, чиято дебелина е 35 см, тогава чрез прости изчисления получаваме, че специфичното тегло от 1 кв.
м дървесина ще бъде 175 кг, тухла - 595 кг, а бетон - 805 кг. След това избираме стойността на температурата, при която ще настъпи натрупване на топлинна енергия в стените. Например, това ще се случи в горещ летен ден с температура на въздуха от 270C.
За избраните условия изчисляваме топлинния капацитет на избраните материали:
- Дървена стена: C=SudhmudhΔT; Cder = 2.3x175x27 = 10867.5 (kJ);
- Бетонна стена: C=SudhmudhΔT; Cbet = 0,84x805x27 = 18257,4 (kJ);
- Тухлена стена: C=SudhmudhΔT; Skirp = 0,88x595x27 = 14137,2 (kJ).
От направените изчисления се вижда, че при една и съща дебелина на стената, бетонът има най-висок топлинен капацитет, а дървото - най-нисък. Какво пише? Това предполага, че в горещ летен ден максималното количество топлина ще се натрупа в къща от бетон, а най-малкото - от дърво.
Това обяснява факта, че в дървена къща е хладно в горещо време и топло в студено време. Тухла и бетон лесно натрупват достатъчно голямо количество топлина от околната среда, но също толкова лесно се разделят с нея.
Топлинен капацитет и топлопроводимост на материалите
Топлопроводимостта е физическо количество материали, което описва способността на температурата да прониква от една повърхност на стената към друга.
За да създадете комфортни условия в стаята, е необходимо стените да имат висок топлинен капацитет и ниска топлопроводимост. В този случай стените на къщата ще могат да акумулират топлинната енергия на околната среда, но в същото време ще предотвратят проникването на топлинна радиация в помещението.
Топлинен капацитет за различни процеси и състояния на материята
Понятието топлинен капацитет се дефинира както за вещества в различни агрегатни състояния (твърди тела, течности, газове), така и за ансамбли от частици и квазичастици (в металната физика например се говори за топлинния капацитет на електронен газ).
Топлинен капацитет на идеален газ
Основна статия: Топлинен капацитет на идеален газ
Топлинният капацитет на система от невзаимодействащи частици (например идеален газ) се определя от броя на степените на свобода на частиците.
Моларен топлинен капацитет при постоянен обем:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
където R{\displaystyle R} ≈ 8.31 J/(mol K) е универсалната газова константа, i{\displaystyle i} е числото.
Моларният топлинен капацитет при постоянно налягане е свързан с CV{\displaystyle C_{V}} отношението на Майер:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \над 2}R.}
Топлинен капацитет на кристалите
Сравнение на моделите на Дебай и Айнщайн за топлинния капацитет на твърдо тяло
Има няколко теории за топлинния капацитет на твърдо тяло:
- Законът на Дюлонг-Пити и законът на Джоул-Коп. И двата закона са извлечени от класическите концепции и са валидни с определена точност само за нормални температури (приблизително от 15°C до 100°C).
- Квантовата теория на Айнщайн за топлинния капацитет. Първото приложение на квантовите закони към описанието на топлинния капацитет.
- Квантова теория на топлинния капацитет на Дебай. Съдържа най-пълното описание и се съгласува добре с експеримента.
Специфичен, моларен и обемен топлинен капацитет
Основни статии: Специфична топлина, Моларен топлинен капацитет и Обемен топлинен капацитет
Очевидно е, че колкото по-голяма е масата на тялото, толкова повече топлина е необходима за нагряването му, а топлинният капацитет на тялото е пропорционален на количеството вещество, което се съдържа в него. Количеството на веществото може да се характеризира с маса или брой молове. Следователно е удобно да се използват концепциите за специфичен топлинен капацитет (топлинен капацитет на единица маса на тялото):
- c=Cm{\displaystyle c={C \над m}}
и моларен топлинен капацитет (топлинен капацитет на един мол вещество):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu}={C \over \nu},}
където ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu}} е количеството вещество в тялото; m{\displaystyle m} е телесно тегло; μ{\displaystyle \mu} е моларната маса. Моларният и специфичният топлинен капацитет са свързани с Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu}=c\mu}.
Обемен топлинен капацитет (топлинен капацитет на единица обем на тялото):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \над V}.}
Топлопроводимост на цветни метали, топлинен капацитет и плътност на сплавите
Таблицата показва стойностите на топлопроводимостта на металите (цветни), както и химичния състав на металите и техническите сплави в температурния диапазон от 0 до 600°C.
Цветни метали и сплави: никел Ni, монел, нихром; никелови сплави (съгласно GOST 492-58): мельхиор NM81, NM70, константан NMMts 58,5-1,54, kopel NMts 56,5, монел NMZhMts и K-монел, алумел, хромел, манганин NMMts в 85-12; магнезиеви сплави (съгласно GOST 2856-68), електрон, платина-родий; меки припои (съгласно GOST 1499-70): чист калай, олово, POS-90, POS-40, POS-30, розова сплав, дървесна сплав.
Според таблицата може да се види, че магнезиевите сплави и никелът имат висока топлопроводимост (при стайна температура). Ниската топлопроводимост е характерна за нихром, инвар и сплав на Ууд.
Коефициенти на топлопроводимост на алуминиеви, медни и никелови сплави
Топлопроводимостта на метали, алуминий, мед и никелови сплави в таблицата е дадена в температурния диапазон от 0 до 600 ° C в единици W / (m deg) Метали и сплави: алуминий, алуминиеви сплави, дуралуминий, месинг , мед, монел, никел сребро, нихром, железен нихром, мека стомана. Алуминиевите сплави имат по-голяма топлопроводимост от месинговите и никелови сплави.
Коефициенти на топлопроводимост на сплави
Таблицата показва стойностите на топлопроводимостта на сплавите в температурния диапазон от 20 до 200ºС Сплави: алуминиев бронз, бронз, фосфорен бронз, инвар, константан, манганин, магнезиеви сплави, медни сплави, розова сплав, дървесна сплав, никелови сплави , никел сребро, платина-иридий, сплав електрон, платина-родий.
Таблицата показва стойностите на електрическото съпротивление и CTE на метална тел, изработена от различни метали и сплави.
Материал на телта: алуминий, волфрам, желязо, злато, месинг, манганин, мед, никел, константан, нихром, калай, платина, олово, сребро, цинк.
Както се вижда от таблицата, нихромовата тел има високо електрическо съпротивление и се използва успешно като спирали с нажежаема жичка на нагревателни елементи в много домакински и промишлени устройства.
Специфичен топлинен капацитет на цветни сплави
Таблицата показва стойностите на специфичния (масов) топлинен капацитет на двукомпонентни и многокомпонентни цветни сплави, които не съдържат желязо при температури от 123 до 1000K. Топлинният капацитет е посочен в единици kJ/(kg deg).
Даден е топлинният капацитет на следните сплави: сплави, съдържащи алуминий, мед, магнезий, ванадий, цинк, бисмут, злато, олово, калай, кадмий, никел, иридий, платина, калий, натрий, манган, титан, бисмут-олово- калай сплав, сплав бисмут-олово, бисмут-олово-кадмий, алумел, липа сплав, нихром, розова сплав.
Има и отделна таблица, която показва специфичния топлинен капацитет на металите при различни температури.
Специфичен топлинен капацитет на многокомпонентни специални сплави
Специфичният (масов) топлинен капацитет на многокомпонентните специални сплави е даден в таблицата при температури от 0 до 1300ºС. Единицата за топлинен капацитет е кал/(g град) Топлинна мощност на специални сплави: алумел, камбанарен метал, дървесна сплав, инвар, липова сплав, манганин, монел, розова сплав, фосфорен бронз, хромел, Na-K сплав, Pb-Bi сплав, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Плътност на сплавите
Представена е таблица със стойности на плътността на сплавта при стайна температура. Дадени са следните сплави: бронз, калай, фосфор, дуралуминий, инвар, константан, месинг, магналий, манганин, монел - метал, платина - иридиева сплав, сплав на дърво, валцувана стомана, отливка.
ЗАБЕЛЕЖКА: Бъдете внимателни! Плътността на сплавите в таблицата е посочена в степен 10-3. Не забравяйте да умножите по 1000! Например, плътността на валцуваната стомана варира от 7850 до 8000 kg/m3.
- Михеев М.А., Михеева И.М. Основи на топлопреминаването.
- Физически количества. Указател. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковски и др.; Изд. I.S. Григориева, Е.З. Мейлихов. — М.: Енергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
- Таблици на физическите величини. Указател. Изд. акад. И К. Кикоин. М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.
- Шелудяк Ю.Е., Кашпоров Л.Я. и други Топлофизични свойства на компонентите на горими системи. М. 1992. - 184 с.
- Индустриални фурни. Справочно ръководство за изчисления и проектиране. 2-ро издание, допълнено и преработено, Казанцев Е.И. М.: "Металургия", 1975.- 368 с.
