1 Escalfament de conductors i aparells en cas de curtcircuit
Mode curt
curtcircuit (curtcircuit) al circuit en la seva major part
és una emergència, i normalment ho és
eliminat en un curt període de temps
- segons i fraccions de segon. Durant
aquest període d'assignació de temps
la calor és tan gran que la temperatura
conductors i aparells va més enllà
límits establerts per a la normalitat
mode.
Fins i tot a curt termini
augment de temperatura dels conductors i
dispositius durant un curtcircuit pot provocar
suavització i fusió del metall,
aïllament ardent, destrucció de contactes
i altres danys. Per fiable
és necessari el funcionament del sistema elèctric
evitar danys com ara
s'aconsegueix escollint l'adequat
dimensions de les peces que transporten corrent i ajustos
protecció de relés.
Capacitat
aparells i conductors resisteixen
efecte tèrmic a curt termini
corrent de curtcircuit sense danys, evitant
el treball posterior s'anomena tèrmica
tenacitat. Tèrmica
la resistència és la temperatura final,
que es limita a la mecànica
resistència del metall, deformació
parts dels dispositius, així com la resistència a la calor
aïllament. Temperatures finals permeses
per als conductors en cas de curtcircuit es donen a
taula 2.1.
Calor específica
capacitat calorífica específica, classe de capacitat calorífica específica 8Calor específica - la relació entre la capacitat calorífica i la massa, la capacitat calorífica d'una unitat de massa d'una substància (diferent per a diferents substàncies); Una magnitud física numèricament igual a la quantitat de calor que s'ha de transferir a una unitat de massa d'una determinada substància perquè la seva temperatura canviï en un.
Al Sistema Internacional d'Unitats (SI), la calor específica es mesura en joules per quilogram per kelvin, J / (kg K). De vegades també s'utilitzen unitats no sistèmiques: caloria / (kg K), etc.
La capacitat calorífica específica s'acostuma a indicar amb les lletres c o C, sovint amb subíndexs.
El valor de la calor específica es veu afectat per la temperatura de la substància i altres paràmetres termodinàmics. Per exemple, mesurar la capacitat calorífica específica de l'aigua donarà resultats diferents a 20 °C i 60 °C.
A més, la capacitat calorífica específica depèn de com es permeten canviar els paràmetres termodinàmics de la substància (pressió, volum, etc.).
); per exemple, la calor específica a pressió constant (CP) i a volum constant (CV) són generalment diferents.
La fórmula per calcular la capacitat calorífica específica: on c és la capacitat calorífica específica, Q és la quantitat de calor rebuda per la substància durant l'escalfament (o alliberada durant el refredament), m és la massa de la substància escalfada (refrigerada), ΔT és la diferència entre la temperatura final i inicial de la substància. La capacitat calorífica específica pot dependre (i en principi, en sentit estricte, sempre - més o menys fortament - depèn) de la temperatura, de manera que la fórmula següent amb petit (formalment infinitesimal) i és més correcta:
- 1 Valors de capacitat calorífica específica per a algunes substàncies
- 2 Vegeu també
- 3 notes
- 4 Literatura
- 5 Enllaços
Els valors de la capacitat calorífica específica d'algunes substàncies
| assecador) | gas | 1,005 |
| aire (100% d'humitat) | gas | 1,0301 |
| alumini | sòlid | 0,903 |
| beril·li | sòlid | 1,8245 |
| llautó | sòlid | 0,377 |
| llauna | sòlid | 0,218 |
| coure | sòlid | 0,385 |
| molibdè | sòlid | 0,250 |
| acer | sòlid | 0,462 |
| diamant | sòlid | 0,502 |
| etanol | líquid | 2,460 |
| or | sòlid | 0,129 |
| grafit | sòlid | 0,720 |
| heli | gas | 5,190 |
| hidrogen | gas | 14,300 |
| ferro | sòlid | 0,444 |
| dirigir | sòlid | 0,130 |
| ferro colat | sòlid | 0,540 |
| tungstè | sòlid | 0,134 |
| liti | sòlid | 3,582 |
| Mercuri | líquid | 0,139 |
| nitrogen | gas | 1,042 |
| olis de petroli | líquid | 1,67 — 2,01 |
| oxigen | gas | 0,920 |
| vidre de quars | sòlid | 0,703 |
| aigua 373 K (100 °C) | gas | 2,020 |
| aigua | líquid | 4,187 |
| gel | sòlid | 2,060 |
| most de cervesa | líquid | 3,927 |
| asfalt | 0,92 |
| maó massís | 0,84 |
| maó de silicat | 1,00 |
| formigó | 0,88 |
| kronglas (vidre) | 0,67 |
| sílex (vidre) | 0,503 |
| vidre de la finestra | 0,84 |
| granit | 0,790 |
| pedra de sabó | 0,98 |
| guix | 1,09 |
| marbre, mica | 0,880 |
| sorra | 0,835 |
| acer | 0,47 |
| el sòl | 0,80 |
| fusta | 1,7 |
Vegeu també
- Capacitat calorífica
- Capacitat calorífica volumètrica
- Capacitat calorífica molar
- Calor latent
- Capacitat calorífica d'un gas ideal
- Calor específica de vaporització i condensació
- Calor específica de fusió
Notes
-
↑ Per a una mostra no homogènia (en termes de composició química), la calor específica és una característica diferencial que varia d'un punt a un altre.
En principi, també depèn de la temperatura (tot i que en molts casos varia força dèbilment amb canvis de temperatura prou grans), mentre que en sentit estricte es determina -segons la capacitat calorífica- com a magnitud diferencial i al llarg de l'eix de la temperatura, és a dir.
En sentit estricte, s'ha de tenir en compte el canvi de temperatura en la definició de calor específica no en un grau (especialment no per una unitat de temperatura més gran), sinó en un petit amb la quantitat corresponent de calor transferida. (Vegeu el text principal a continuació).
- ↑ Els Kelvins (K) aquí es poden substituir per graus centígrads (°C), ja que aquestes escales de temperatura (escala absoluta i escala Celsius) només es diferencien entre elles pel punt de partida, però no pel valor de la unitat de mesura.
Enllaços
- Taules de magnituds físiques. Manual, ed. I.K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Curs general de física. - T. II. Termodinàmica i física molecular.
- E. M. Lifshits Capacitat de calor // sota. ed. AM Prokhorova enciclopèdia física. - M .: "Enciclopèdia Soviètica", 1998. - T. 2.
Taula de capacitat calorífica dels materials
En la construcció, una característica molt important és la capacitat calorífica dels materials de construcció. D'això depenen les característiques d'aïllament tèrmic de les parets de l'edifici i, en conseqüència, la possibilitat d'una estada còmoda a l'interior de l'edifici.
D'això depenen les característiques d'aïllament tèrmic de les parets de l'edifici i, en conseqüència, la possibilitat d'una estada còmoda a l'interior de l'edifici.
Abans de familiaritzar-se amb les característiques d'aïllament tèrmic dels materials de construcció individuals, cal entendre quina és la capacitat calorífica i com es determina.
Capacitat calorífica específica dels materials
La capacitat calorífica és una magnitud física que descriu la capacitat d'un material per acumular temperatura a partir d'un ambient escalfat.
Quantitativament, la calor específica és igual a la quantitat d'energia, mesurada en J, necessària per escalfar un cos de massa 1 kg per 1 grau.
A continuació es mostra una taula de la capacitat calorífica específica dels materials de construcció més comuns.
Per calcular la capacitat calorífica d'un material, cal tenir dades com ara:
- tipus i volum de material escalfat (V);
- un indicador de la capacitat calorífica específica d'aquest material (Tribunal);
- gravetat específica (msp);
- temperatures inicial i final del material.
Capacitat calorífica dels materials de construcció
La capacitat calorífica dels materials, la taula de la qual es mostra més amunt, depèn de la densitat i la conductivitat tèrmica del material.
I el coeficient de conductivitat tèrmica, al seu torn, depèn de la mida i el tancament dels porus. Un material finament porós amb un sistema tancat de porus té un aïllament tèrmic més gran i, en conseqüència, una conductivitat tèrmica més baixa que un de porós gruixut.
Això és molt fàcil de seguir amb l'exemple dels materials més comuns en la construcció. La figura següent mostra com el coeficient de conductivitat tèrmica i el gruix del material afecten les qualitats de protecció tèrmica de les tanques externes.
La figura mostra que els materials de construcció amb una densitat menor tenen un coeficient de conductivitat tèrmica més baix.
No obstant això, no sempre és així. Per exemple, hi ha tipus fibrosos d'aïllament tèrmic per als quals s'aplica el patró oposat: com més baixa és la densitat del material, més gran és la conductivitat tèrmica.
Per tant, no es pot confiar únicament en l'indicador de la densitat relativa del material, però val la pena tenir en compte les seves altres característiques.
Característiques comparatives de la capacitat calorífica dels principals materials de construcció
Per comparar la capacitat calorífica dels materials de construcció més populars, com la fusta, el maó i el formigó, cal calcular la capacitat calorífica de cadascun d'ells.
En primer lloc, cal determinar la gravetat específica de la fusta, el maó i el formigó. Se sap que 1 m3 de fusta pesa 500 kg, el maó - 1700 kg i el formigó - 2300 kg. Si prenem una paret el gruix de la qual és de 35 cm, aleshores mitjançant càlculs senzills obtenim que la gravetat específica d'1 sq.
m de fusta serà de 175 kg, maó - 595 kg i formigó - 805 kg. A continuació, seleccionem el valor de temperatura al qual es produirà l'acumulació d'energia tèrmica a les parets. Per exemple, això passarà en un dia calorós d'estiu amb una temperatura de l'aire de 270C.
Per a les condicions seleccionades, calculem la capacitat calorífica dels materials seleccionats:
- Paret de fusta: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Mur de formigó: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Mur de maó: C=SudhmudhΔT; Saltar \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Pels càlculs realitzats, es pot observar que amb el mateix gruix de paret, el formigó té la capacitat calorífica més alta, i la fusta la més baixa. Què diu? Això suggereix que en un dia calorós d'estiu, la màxima quantitat de calor s'acumularà en una casa de formigó i, la mínima, de fusta.
Això explica el fet que en una casa de fusta fa fresc quan fa calor i calent quan fa fred. El maó i el formigó acumulen fàcilment una quantitat prou gran de calor del medi ambient, però amb la mateixa facilitat se'n separen.
Capacitat calorífica i conductivitat tèrmica dels materials
La conductivitat tèrmica és una quantitat física de materials que descriu la capacitat de la temperatura per penetrar d'una superfície de paret a una altra.
Per crear condicions còmodes a l'habitació, és necessari que les parets tinguin una gran capacitat calorífica i una baixa conductivitat tèrmica. En aquest cas, les parets de la casa podran acumular l'energia tèrmica de l'entorn, però al mateix temps evitaran la penetració de la radiació tèrmica a l'habitació.
Capacitat calorífica per a diferents processos i estats de la matèria
El concepte de capacitat calorífica es defineix tant per a substàncies en diferents estats d'agregació (sòlids, líquids, gasos) com per a conjunts de partícules i quasipartícules (en la física dels metalls, per exemple, es parla de la capacitat calorífica d'un gas d'electrons).
Capacitat calorífica d'un gas ideal
Article principal: Capacitat calorífica d'un gas ideal
La capacitat calorífica d'un sistema de partícules que no interaccionen (per exemple, un gas ideal) ve determinada pel nombre de graus de llibertat de les partícules.
Capacitat calorífica molar a volum constant:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
on R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) és la constant universal del gas, i{\displaystyle i} és el nombre .
La capacitat calorífica molar a pressió constant està relacionada amb la relació de Mayer CV{\displaystyle C_{V}}:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Capacitat calorífica dels cristalls
Comparació dels models de Debye i Einstein per a la capacitat calorífica d'un sòlid
Hi ha diverses teories sobre la capacitat calorífica d'un sòlid:
- La llei de Dulong-Petit i la llei de Joule-Kopp. Ambdues lleis es deriven de conceptes clàssics i són vàlides amb una certa precisió només per a temperatures normals (aproximadament de 15 °C a 100 °C).
- Teoria quàntica de la capacitat calorífica d'Einstein. La primera aplicació de les lleis quàntiques a la descripció de la capacitat calorífica.
- Teoria quàntica de les capacitats calorífiques de Debye. Conté la descripció més completa i coincideix bé amb l'experiment.
Capacitat calorífica específica, molar i volumètrica
Articles principals: Calor específica, Capacitat calorífica molar i Capacitat calorífica volumètrica
Òbviament, com més gran sigui la massa del cos, més calor es necessita per escalfar-lo, i la capacitat calorífica del cos és proporcional a la quantitat de substància que hi conté. La quantitat d'una substància es pot caracteritzar per la massa o el nombre de mols. Per tant, és convenient utilitzar els conceptes de capacitat calorífica específica (capacitat calorífica per unitat de massa d'un cos):
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
i capacitat calorífica molar (capacitat calorífica d'un mol d'una substància):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
on ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} és la quantitat de substància del cos; m{\displaystyle m} és el pes corporal; μ{\displaystyle \mu } és la massa molar. Les capacitats calorífiques molars i específiques estan relacionades per Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Capacitat calorífica volumètrica (capacitat calorífica per unitat de volum d'un cos):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C\over V}.}
Conductivitat tèrmica dels metalls no fèrrics, capacitat calorífica i densitat dels aliatges
La taula mostra els valors de conductivitat tèrmica dels metalls (no fèrrics), així com la composició química dels metalls i aliatges tècnics en el rang de temperatures de 0 a 600 °C.
Metalls i aliatges no fèrrics: níquel Ni, monel, nicrom; aliatges de níquel (segons GOST 492-58): cuproníquel NM81, NM70, constantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts i K-monel, alumel, cromel, manganina NMMts 85-12, invar; aliatges de magnesi (segons GOST 2856-68), electrons, platí-rodi; soldadures suaus (segons GOST 1499-70): estany pur, plom, POS-90, POS-40, POS-30, aliatge Rose, aliatge de fusta.
Segons la taula, es pot observar que els aliatges de magnesi i el níquel tenen una alta conductivitat tèrmica (a temperatura ambient). La baixa conductivitat tèrmica és característica del nicrom, l'invar i l'aliatge de Wood.
Coeficients de conductivitat tèrmica dels aliatges d'alumini, coure i níquel
La conductivitat tèrmica dels metalls, alumini, coure i aliatges de níquel a la taula es dóna en el rang de temperatures de 0 a 600 ° C en les unitats de W / (m graus) Metalls i aliatges: alumini, aliatges d'alumini, duralumini, llautó , coure, monel, alpaca, nicrom, nicrom ferruginós, acer tou. Els aliatges d'alumini tenen una conductivitat tèrmica més gran que els aliatges de llautó i níquel.
Coeficients de conductivitat tèrmica dels aliatges
La taula mostra els valors de conductivitat tèrmica dels aliatges en el rang de temperatures de 20 a 200ºС Aliatges: bronze d'alumini, bronze, bronze fòsfor, invar, constantan, manganina, aliatges de magnesi, aliatges de coure, aliatges de roses, aliatges de fusta, aliatges de níquel , alpaca, platí-iridi, aliatge electrònic, platí-rodi.
La taula mostra els valors de resistivitat elèctrica i CTE d'un cable metàl·lic fet de diversos metalls i aliatges.
Material del cable: alumini, tungstè, ferro, or, llautó, manganina, coure, níquel, constantan, nicrom, estany, platí, plom, plata, zinc.
Com es pot veure a la taula, el cable de nicrom té una alta resistivitat elèctrica i s'utilitza amb èxit com a espirals incandescents d'elements de calefacció en molts dispositius domèstics i industrials.
Capacitat calorífica específica dels aliatges no fèrrics
La taula mostra els valors de la capacitat tèrmica específica (massa) dels aliatges no fèrrics de dos components i multicomponent que no contenen ferro a temperatures de 123 a 1000K. La capacitat calorífica s'indica en unitats de kJ/(kg grau).
S'indica la capacitat calorífica dels aliatges següents: aliatges que contenen alumini, coure, magnesi, vanadi, zinc, bismut, or, plom, estany, cadmi, níquel, iridi, platí, potassi, sodi, manganès, titani, bismut-plom. aliatge d'estany, aliatge de bismut-plom, bismut-plom-cadmi, alumel, aliatge de til·la, nicrom, aliatge de rosa.
També hi ha una taula separada que mostra la capacitat calorífica específica dels metalls a diferents temperatures.
Capacitat calorífica específica dels aliatges especials multicomponent
La capacitat tèrmica específica (massa) dels aliatges especials multicomponent es mostra a la taula a temperatures de 0 a 1300ºС. La unitat de capacitat calorífica és cal/(g graus). Capacitat calorífica d'aliatges especials: alumel, metall de campana, aliatge de fusta, invar, aliatge de til, manganina, monel, aliatge de rosa, bronze fòsfor, cromel, aliatge de Na-K, Aliatge Pb-Bi, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Densitat dels aliatges
Es presenta una taula de valors de densitat d'aliatge a temperatura ambient. Es donen els següents aliatges: bronze, estany, fòsfor, duralumini, invar, constantan, llautó, magnalium, manganina, monel - metall, platí - aliatge d'iridi, aliatge de fusta, acer laminat, fosa.
NOTA: Aneu amb compte! La densitat dels aliatges de la taula s'indica en la potència de 10-3. No us oblideu de multiplicar per 1000! Per exemple, la densitat de l'acer laminat varia de 7850 a 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Fonaments de la transferència de calor.
- Quantitats físiques. Directori. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky i altres; Ed. ÉS. Grigorieva, E.Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 p.
- Taules de magnituds físiques. Directori. Ed. acad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 p.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. i altres propietats termofísiques dels components dels sistemes combustibles. M. 1992. - 184 p.
- Forns industrials. Guia de referència per a càlculs i disseny. 2a edició, complementada i revisada, Kazantsev E.I. M.: "Metal·lúrgia", 1975.- 368 p.
