1 Opvarmning af ledere og apparater i tilfælde af kortslutning
Kort tilstand
kortslutning (kortslutning) i kredsløbet for det meste
er en nødsituation, og det er det normalt
elimineret på kort tid
- sekunder og brøkdele af et sekund. I løbet af
denne tidsallokering
varmen er så stor, at temperaturen
ledere og apparater går ud over
grænser sat for alm
mode.
Selv kortsigtet
temperaturstigning af ledere og
enheder under en kortslutning kan føre til
blødgøring og smeltning af metal,
brændende isolering, ødelæggelse af kontakter
og andre skader. For pålidelige
drift af det elektriske system er nødvendig
undgå skader som f.eks
opnås ved at vælge det passende
dimensioner af strømførende dele og indstillinger
relæ beskyttelse.
Evne
apparat og leder modstand
kortvarig termisk effekt
kortslutningsstrøm uden skader, forhindrer
videre arbejde kaldes termisk
vedholdenhed. Termisk
modstand er den endelige temperatur,
som er begrænset til mekanisk
metalstyrke, deformation
dele af enheder, samt varmebestandighed
isolation. Tilladte sluttemperaturer
for ledere i tilfælde af kortslutning er givet i
tabel 2.1.
Specifik varme
specifik varmekapacitet, specifik varmekapacitet klasse 8Specifik varme - forholdet mellem varmekapacitet og masse, varmekapaciteten af en enhedsmasse af et stof (forskelligt for forskellige stoffer); en fysisk størrelse numerisk lig med mængden af varme, der skal overføres til en enhedsmasse af et givet stof, for at dets temperatur ændres med én.
I International System of Units (SI) måles specifik varme i joule per kilogram per kelvin, J / (kg K). Nogle gange bruges også ikke-systemiske enheder: kalorie / (kg K) osv.
Specifik varmekapacitet er normalt angivet med bogstaverne c eller C, ofte med underskrifter.
Værdien af specifik varme påvirkes af stoffets temperatur og andre termodynamiske parametre. For eksempel vil måling af vands specifikke varmekapacitet give forskellige resultater ved 20°C og 60°C.
Derudover afhænger den specifikke varmekapacitet af, hvordan stoffets termodynamiske parametre (tryk, volumen osv.) får lov til at ændre sig.
); for eksempel er den specifikke varme ved konstant tryk (CP) og ved konstant volumen (CV) generelt forskellige.
Formlen til beregning af den specifikke varmekapacitet: hvor c er den specifikke varmekapacitet, Q er mængden af varme modtaget af stoffet under opvarmning (eller frigivet under afkøling), m er massen af det opvarmede (kølende) stof, ΔT er forskellen mellem stoffets slut- og begyndelsestemperatur. Den specifikke varmekapacitet kan afhænge (og i princippet, strengt taget, altid - mere eller mindre stærkt - afhænger) af temperaturen, så den følgende formel med lille (formelt uendelig) og er mere korrekt:
- 1 Specifikke varmekapacitetsværdier for nogle stoffer
- 2 Se også
- 3 noter
- 4 Litteratur
- 5 links
Værdierne for den specifikke varmekapacitet for nogle stoffer
| lufttørre) | gas | 1,005 |
| luft (100% luftfugtighed) | gas | 1,0301 |
| aluminium | solid | 0,903 |
| beryllium | solid | 1,8245 |
| messing | solid | 0,377 |
| tin | solid | 0,218 |
| kobber | solid | 0,385 |
| molybdæn | solid | 0,250 |
| stål | solid | 0,462 |
| diamant | solid | 0,502 |
| ethanol | væske | 2,460 |
| guld | solid | 0,129 |
| grafit | solid | 0,720 |
| helium | gas | 5,190 |
| brint | gas | 14,300 |
| jern | solid | 0,444 |
| at føre | solid | 0,130 |
| støbejern | solid | 0,540 |
| wolfram | solid | 0,134 |
| lithium | solid | 3,582 |
| Merkur | væske | 0,139 |
| nitrogen | gas | 1,042 |
| petroleumsolier | væske | 1,67 — 2,01 |
| ilt | gas | 0,920 |
| kvarts glas | solid | 0,703 |
| vand 373 K (100 °C) | gas | 2,020 |
| vand | væske | 4,187 |
| is | solid | 2,060 |
| ølurt | væske | 3,927 |
| asfalt | 0,92 |
| massiv mursten | 0,84 |
| silikat mursten | 1,00 |
| beton | 0,88 |
| kronglas (glas) | 0,67 |
| flint (glas) | 0,503 |
| vinduesglas | 0,84 |
| granit | 0,790 |
| fedtsten | 0,98 |
| gips | 1,09 |
| marmor, glimmer | 0,880 |
| sand | 0,835 |
| stål | 0,47 |
| jorden | 0,80 |
| træ | 1,7 |
se også
- Varmekapacitet
- Volumetrisk varmekapacitet
- Molær varmekapacitet
- Latent varme
- Varmekapacitet af en ideel gas
- Specifik varme ved fordampning og kondensation
- Specifik fusionsvarme
Noter
-
↑ For en inhomogen (med hensyn til kemisk sammensætning) prøve er specifik varme en differentialkarakteristik, der varierer fra punkt til punkt.
I princippet afhænger den også af temperaturen (selvom den i mange tilfælde ændrer sig ret svagt ved tilstrækkelig store temperaturændringer), mens den strengt taget bestemmes - efter varmekapaciteten - som en differensstørrelse og langs temperaturaksen, dvs.
Strengt taget bør man overveje ændringen i temperatur i definitionen af specifik varme ikke med én grad (især ikke med en større temperaturenhed), men med en lille en med den tilsvarende mængde varme, der overføres. (Se hovedteksten nedenfor).
- ↑ Kelvin (K) kan her erstattes af grader Celsius (°C), da disse temperaturskalaer (absolut og Celsius-skala) kun adskiller sig fra hinanden i udgangspunktet, men ikke i værdien af måleenheden.
Links
- Tabeller over fysiske størrelser. Håndbog, udg. I. K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Almen kursus i fysik. - T. II. Termodynamik og molekylær fysik.
- E. M. Lifshits Varmekapacitet // under. udg. AM Prokhorova Physical Encyclopedia. - M .: "Sovjetisk Encyklopædi", 1998. - T. 2.
Materialebords varmekapacitet
I byggeriet er en meget vigtig egenskab byggematerialernes varmekapacitet. De termiske isoleringsegenskaber af bygningens vægge afhænger af det, og følgelig muligheden for et behageligt ophold inde i bygningen
De termiske isoleringsegenskaber af bygningens vægge afhænger af det, og dermed muligheden for et behageligt ophold inde i bygningen.
Før du fortsætter med at blive bekendt med varmeisoleringsegenskaberne for individuelle byggematerialer, er det nødvendigt at forstå, hvad varmekapaciteten er, og hvordan den bestemmes.
Specifik varmekapacitet af materialer
Varmekapacitet er en fysisk størrelse, der beskriver et materiales evne til at akkumulere temperatur fra et opvarmet miljø.
Kvantitativt er den specifikke varme lig med mængden af energi, målt i J, der kræves for at opvarme et legeme med en masse på 1 kg med 1 grad.
Nedenfor er en tabel over den specifikke varmekapacitet for de mest almindelige byggematerialer.
For at beregne varmekapaciteten af et materiale er det nødvendigt at have sådanne data som:
- type og volumen af opvarmet materiale (V);
- en indikator for den specifikke varmekapacitet af dette materiale (domstolen);
- specifik vægtfylde (msp);
- materialets begyndelses- og sluttemperaturer.
Byggematerialers varmekapacitet
Materialernes varmekapacitet, hvis tabel er givet ovenfor, afhænger af materialets tæthed og termiske ledningsevne.
Og koefficienten for termisk ledningsevne afhænger til gengæld af porernes størrelse og lukning. Et fint porøst materiale med et lukket system af porer har større varmeisolering og følgelig lavere varmeledningsevne end et groft porøst materiale.
Dette er meget let at følge på eksemplet med de mest almindelige materialer i byggeriet. Nedenstående figur viser, hvordan koefficienten for varmeledningsevne og tykkelsen af materialet påvirker de varmeafskærmende egenskaber af udvendige hegn.
Figuren viser, at byggematerialer med lavere densitet har en lavere varmeledningskoefficient.
Dette er dog ikke altid tilfældet. For eksempel er der fibrøse typer af termisk isolering, for hvilke det modsatte mønster gælder: Jo lavere densitet af materialet er, jo højere er termisk ledningsevne.
Derfor kan man ikke kun stole på indikatoren for materialets relative tæthed, men det er værd at overveje dets andre egenskaber.
Sammenlignende egenskaber af varmekapaciteten af de vigtigste byggematerialer
For at sammenligne varmekapaciteten af de mest populære byggematerialer, såsom træ, mursten og beton, er det nødvendigt at beregne varmekapaciteten for hver af dem.
Først og fremmest skal du bestemme den specifikke vægt af træ, mursten og beton. Det er kendt, at 1 m3 træ vejer 500 kg, mursten - 1700 kg og beton - 2300 kg. Hvis vi tager en væg, hvis tykkelse er 35 cm, så får vi ved simple beregninger, at den specifikke vægt på 1 kvm.
m træ vil være 175 kg, mursten - 595 kg og beton - 805 kg. Dernæst vælger vi temperaturværdien, ved hvilken akkumuleringen af termisk energi i væggene vil forekomme. Det vil for eksempel ske på en varm sommerdag med en lufttemperatur på 270C.
For de valgte forhold beregner vi varmekapaciteten af de valgte materialer:
- Trævæg: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Betonvæg: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Murstensvæg: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Af de foretagne beregninger kan det ses, at med samme godstykkelse har beton den højeste varmekapacitet, og træ har den laveste. Hvad står der? Dette tyder på, at på en varm sommerdag vil den maksimale mængde varme akkumuleres i et hus lavet af beton, og mindst - fra træ.
Dette forklarer det faktum, at i et træhus er det køligt i varmt vejr og varmt i koldt vejr. Mursten og beton akkumulerer let en tilstrækkelig stor mængde varme fra miljøet, men skiller sig lige så nemt af med det.
Materialers varmekapacitet og varmeledningsevne
Termisk ledningsevne er en fysisk mængde af materialer, der beskriver temperaturens evne til at trænge ind fra en vægoverflade til en anden.
For at skabe behagelige forhold i rummet er det nødvendigt, at væggene har en høj varmekapacitet og en lav varmeledningsevne. I dette tilfælde vil husets vægge være i stand til at akkumulere miljøets termiske energi, men samtidig forhindre indtrængning af termisk stråling i rummet.
Varmekapacitet til forskellige processer og stoftilstande
Begrebet varmekapacitet defineres både for stoffer i forskellige aggregationstilstande (faste stoffer, væsker, gasser) og for ensembler af partikler og kvasipartikler (i metalfysik taler man f.eks. om en elektrongas varmekapacitet).
Varmekapacitet af en ideel gas
Hovedartikel: Varmekapacitet af en ideel gas
Varmekapaciteten af et system af ikke-interagerende partikler (for eksempel en ideel gas) bestemmes af antallet af frihedsgrader af partiklerne.
Molær varmekapacitet ved konstant volumen:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
hvor R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) er den universelle gaskonstant, i{\displaystyle i} er tallet .
Den molære varmekapacitet ved konstant tryk er relateret til CV{\displaystyle C_{V}} Mayer-relationen:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Krystallers varmekapacitet
Sammenligning af Debye og Einstein modellerne for varmekapaciteten af et fast stof
Der er flere teorier om varmekapaciteten af et fast stof:
- Dulong-Petit-loven og Joule-Kopp-loven. Begge love er afledt af klassiske begreber og er kun gyldige med en vis nøjagtighed for normale temperaturer (ca. fra 15 ° C til 100 ° C).
- Einsteins kvanteteori om varmekapaciteter. Den første anvendelse af kvantelove til beskrivelsen af varmekapacitet.
- Kvanteteori om Debyes varmekapacitet. Indeholder den mest komplette beskrivelse og stemmer godt overens med eksperimentet.
Specifikke, molære og volumetriske varmekapaciteter
Hovedartikler: Specifik varme, Molær varmekapacitet og Volumetrisk varmekapacitet
Det er klart, at jo større kroppens masse er, jo mere varme kræves der for at opvarme den, og kroppens varmekapacitet er proportional med mængden af stof, der er indeholdt i den. Mængden af et stof kan karakteriseres ved masse eller antal mol. Derfor er det praktisk at bruge begreberne specifik varmekapacitet (varmekapacitet pr. masseenhed af en krop):
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
og molær varmekapacitet (varmekapacitet af et mol af et stof):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
hvor ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} er mængden af stof i kroppen; m{\displaystyle m} er kropsvægt; μ{\displaystyle \mu } er den molære masse. Molære og specifikke varmekapaciteter er relateret til Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Volumetrisk varmekapacitet (varmekapacitet pr. volumenenhed af et legeme):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Termisk ledningsevne af ikke-jernholdige metaller, varmekapacitet og densitet af legeringer
Tabellen viser værdierne for termisk ledningsevne af metaller (ikke-jernholdige) samt den kemiske sammensætning af metaller og tekniske legeringer i temperaturområdet fra 0 til 600°C.
Ikke-jernholdige metaller og legeringer: nikkel Ni, monel, nichrom; nikkellegeringer (ifølge GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantan NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts og K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts, invar-12s 85-12; magnesiumlegeringer (ifølge GOST 2856-68), elektron, platin-rhodium; bløde lodninger (ifølge GOST 1499-70): ren tin, bly, POS-90, POS-40, POS-30, Rose legering, Trælegering.
Ifølge tabellen kan det ses, at magnesiumlegeringer og nikkel har høj varmeledningsevne (ved stuetemperatur). Lav varmeledningsevne er karakteristisk for nichrome, invar og Woods legering.
Termiske ledningsevnekoefficienter for aluminium, kobber og nikkellegeringer
Den termiske ledningsevne af metaller, aluminium, kobber og nikkellegeringer i tabellen er angivet i temperaturområdet fra 0 til 600 ° C i enhederne W / (m deg) Metaller og legeringer: aluminium, aluminiumslegeringer, duraluminium, messing , kobber, monel, nikkelsølv, nichrom, jernholdig nichrom, blødt stål. Aluminiumslegeringer har større varmeledningsevne end messing og nikkellegeringer.
Termiske ledningsevnekoefficienter for legeringer
Tabellen viser de termiske ledningsevneværdier for legeringer i temperaturområdet fra 20 til 200ºС. Legeringer: aluminiumbronze, bronze, fosforbronze, invar, konstantan, manganin, magnesiumlegeringer, kobberlegeringer, rosenlegering, trælegering, nikkellegeringer , nikkelsølv, platin-iridium, legeringselektron, platin-rhodium.
Tabellen viser værdierne for elektrisk resistivitet og CTE for en metaltråd lavet af forskellige metaller og legeringer.
Trådmateriale: aluminium, wolfram, jern, guld, messing, manganin, kobber, nikkel, konstantan, nichrom, tin, platin, bly, sølv, zink.
Som det kan ses af tabellen, har nichromtråd en høj elektrisk resistivitet og bruges med succes som glødespiraler af varmeelementer i mange husholdnings- og industrielle enheder.
Specifik varmekapacitet for ikke-jernholdige legeringer
Tabellen viser værdierne for den specifikke (masse) varmekapacitet af to-komponent og multi-komponent ikke-jernholdige legeringer, der ikke indeholder jern ved temperaturer fra 123 til 1000K. Varmekapaciteten er angivet i enheder af kJ/(kg grader).
Varmekapaciteten for følgende legeringer er angivet: legeringer indeholdende aluminium, kobber, magnesium, vanadium, zink, vismut, guld, bly, tin, cadmium, nikkel, iridium, platin, kalium, natrium, mangan, titanium, vismut-bly- tinlegering, legeret bismuth-bly, bismuth-bly-cadmium, alumel, lindelegering, nichrom, rosenlegering.
Der er også en separat tabel, der viser den specifikke varmekapacitet af metaller ved forskellige temperaturer.
Specifik varmekapacitet af multikomponent speciallegeringer
Den specifikke (masse) varmekapacitet af multikomponent speciallegeringer er angivet i tabellen ved temperaturer fra 0 til 1300ºС. Enheden for varmekapacitet er cal/(g deg) Varmekapacitet af specielle legeringer: alumel, klokke-metal, træs legering, invar, lind legering, manganin, monel, rose legering, fosfor bronze, chromel, Na-K legering, Pb-Bi legering, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Densitet af legeringer
En tabel over legeringsdensitetsværdier ved stuetemperatur vises. Følgende legeringer gives: bronze, tin, fosfor, duralumin, invar, konstantan, messing, magnalium, manganin, monel - metal, platin - iridiumlegering, trælegering, valset stål, støbt.
BEMÆRK: Vær forsigtig! Densiteten af legeringerne i tabellen er angivet i potensen 10-3. Glem ikke at gange med 1000! For eksempel varierer densiteten af valset stål fra 7850 til 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Grundlæggende om varmeoverførsel.
- Fysiske mængder. Vejviser. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky og andre; Ed. ER. Grigorieva, E.Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 s.
- Tabeller over fysiske størrelser. Vejviser. Ed. acad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 s.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. og andre termofysiske egenskaber af komponenter i brændbare systemer. M. 1992. - 184 s.
- Industrielle ovne. Referencevejledning til beregninger og design. 2. udgave, suppleret og revideret, Kazantsev E.I. M.: "Metallurgi", 1975.- 368 s.
