1 Calentamiento de conductores y dispositivos en caso de cortocircuito
modo corto
cortocircuito (cortocircuito) en el circuito en su mayor parte
es una emergencia, y por lo general es
eliminado en poco tiempo
- segundos y fracciones de segundo. Durante
este período de asignación de tiempo
El calor es tan grande que la temperatura
conductores y aparatos va más allá
límites establecidos para la normalidad
modo.
Incluso a corto plazo
aumento de temperatura de los conductores y
dispositivos durante un cortocircuito puede conducir a
ablandamiento y fusión de metales,
quema de aislamiento, destrucción de contactos
y otros daños. para confiable
es necesario el funcionamiento del sistema eléctrico
evitar daños como
se consigue eligiendo la adecuada
dimensiones de las piezas y ajustes que llevan corriente
protección de relés.
Capacidad
resistencia de aparatos y conductores
efecto térmico a corto plazo
corriente de cortocircuito sin daño, previniendo
el trabajo adicional se llama termal
tenacidad. Térmico
la resistencia es la temperatura final,
que se limita a la mecánica
resistencia del metal, deformación
partes de dispositivos, así como resistencia al calor
aislamiento. Temperaturas finales admisibles
para conductores en caso de cortocircuito se dan en
tabla 2.1.
Calor especifico
capacidad calorífica específica, capacidad calorífica específica clase 8Calor especifico - la relación entre la capacidad calorífica y la masa, la capacidad calorífica de una unidad de masa de una sustancia (diferente para diferentes sustancias); una cantidad física numéricamente igual a la cantidad de calor que debe transferirse a una unidad de masa de una sustancia dada para que su temperatura cambie en uno.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), el calor específico se mide en joules por kilogramo por kelvin, J/(kg K). En ocasiones también se utilizan unidades no sistémicas: caloría/(kg K), etc.
La capacidad calorífica específica generalmente se denota con las letras c o C, a menudo con subíndices.
El valor del calor específico se ve afectado por la temperatura de la sustancia y otros parámetros termodinámicos. Por ejemplo, medir la capacidad calorífica específica del agua dará resultados diferentes a 20°C y 60°C.
Además, la capacidad calorífica específica depende de cómo se permite que cambien los parámetros termodinámicos de la sustancia (presión, volumen, etc.).
); por ejemplo, el calor específico a presión constante (CP) y volumen constante (CV) son generalmente diferentes.
La fórmula para calcular la capacidad calorífica específica: donde c es la capacidad calorífica específica, Q es la cantidad de calor recibido por la sustancia durante el calentamiento (o liberado durante el enfriamiento), m es la masa de la sustancia calentada (enfriada), ΔT es la diferencia entre las temperaturas final e inicial de la sustancia. El calor específico puede depender (y en principio, estrictamente hablando, siempre - más o menos fuertemente - depende) de la temperatura, por lo que la siguiente fórmula con pequeño (formalmente infinitesimal) y es más correcta:
- 1 Valores de capacidad calorífica específica para algunas sustancias.
- 2 Véase también
- 3 notas
- 4 Literatura
- 5 enlaces
Los valores de la capacidad calorífica específica de algunas sustancias.
| secar al aire) | gas | 1,005 |
| aire (100% humedad) | gas | 1,0301 |
| aluminio | sólido | 0,903 |
| berilio | sólido | 1,8245 |
| latón | sólido | 0,377 |
| estaño | sólido | 0,218 |
| cobre | sólido | 0,385 |
| molibdeno | sólido | 0,250 |
| acero | sólido | 0,462 |
| diamante | sólido | 0,502 |
| etanol | líquido | 2,460 |
| oro | sólido | 0,129 |
| grafito | sólido | 0,720 |
| helio | gas | 5,190 |
| hidrógeno | gas | 14,300 |
| planchar | sólido | 0,444 |
| dirigir | sólido | 0,130 |
| hierro fundido | sólido | 0,540 |
| tungsteno | sólido | 0,134 |
| litio | sólido | 3,582 |
| Mercurio | líquido | 0,139 |
| nitrógeno | gas | 1,042 |
| aceites de petroleo | líquido | 1,67 — 2,01 |
| oxígeno | gas | 0,920 |
| vidrio de cuarzo | sólido | 0,703 |
| agua 373 K (100 °C) | gas | 2,020 |
| agua | líquido | 4,187 |
| hielo | sólido | 2,060 |
| mosto de cerveza | líquido | 3,927 |
| asfalto | 0,92 |
| ladrillo macizo | 0,84 |
| ladrillo de silicato | 1,00 |
| hormigón | 0,88 |
| kronglas (vidrio) | 0,67 |
| pedernal (vidrio) | 0,503 |
| ventana de vidrio | 0,84 |
| granito | 0,790 |
| esteatita | 0,98 |
| yeso | 1,09 |
| mármol, mica | 0,880 |
| arena | 0,835 |
| acero | 0,47 |
| la tierra | 0,80 |
| madera | 1,7 |
ver también
- Capacidad calorífica
- Capacidad calorífica volumétrica
- Capacidad calorífica molar
- Calor latente
- Capacidad calorífica de un gas ideal
- Calor específico de vaporización y condensación.
- Calor específico de fusión
notas
-
↑ Para una muestra no homogénea (en términos de composición química), el calor específico es una característica diferencial que varía de un punto a otro.
En principio, también depende de la temperatura (aunque en muchos casos cambia bastante débilmente con cambios de temperatura suficientemente grandes), mientras que en sentido estricto se determina -siguiendo la capacidad calorífica- como una cantidad diferencial y a lo largo del eje de la temperatura, es decir
Estrictamente hablando, uno debe considerar el cambio de temperatura en la definición de calor específico no por un grado (especialmente no por una unidad de temperatura más grande), sino por uno pequeño con la correspondiente cantidad de calor transferido. (Véase el texto principal a continuación).
- ↑ Kelvins (K) aquí se puede reemplazar por grados Celsius (°C), ya que estas escalas de temperatura (escala absoluta y Celsius) difieren entre sí solo en el punto de partida, pero no en el valor de la unidad de medida.
Enlaces
- Tablas de cantidades físicas. Manual, ed. I. K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Curso general de física. - T. II. Termodinámica y física molecular.
- E. M. Lifshits Capacidad calorífica // bajo. edición Enciclopedia física de AM Prokhorova. - M .: "Enciclopedia soviética", 1998. - T. 2.
Capacidad calorífica de la tabla de materiales.
En la construcción, una característica muy importante es la capacidad calorífica de los materiales de construcción. De ello dependen las características de aislamiento térmico de las paredes del edificio y, en consecuencia, la posibilidad de una estancia confortable en el interior del edificio.
De ello dependen las características de aislamiento térmico de las paredes del edificio y, en consecuencia, la posibilidad de una estancia confortable en el interior del edificio.
Antes de proceder a familiarizarse con las características de aislamiento térmico de los materiales de construcción individuales, es necesario comprender qué es la capacidad calorífica y cómo se determina.
Capacidad calorífica específica de los materiales.
La capacidad calorífica es una cantidad física que describe la capacidad de un material para acumular temperatura de un ambiente calentado.
Cuantitativamente, el calor específico es igual a la cantidad de energía, medida en J, necesaria para calentar un cuerpo de 1 kg de masa en 1 grado.
A continuación se muestra una tabla de la capacidad calorífica específica de los materiales de construcción más comunes.
Para calcular la capacidad calorífica de un material, es necesario tener datos tales como:
- tipo y volumen de material calentado (V);
- un indicador de la capacidad calorífica específica de este material (Tribunal);
- gravedad específica (msp);
- temperaturas inicial y final del material.
Capacidad calorífica de los materiales de construcción.
La capacidad calorífica de los materiales, cuya tabla se proporciona anteriormente, depende de la densidad y la conductividad térmica del material.
Y el coeficiente de conductividad térmica, a su vez, depende del tamaño y cierre de los poros. Un material finamente poroso con un sistema cerrado de poros tiene mayor aislamiento térmico y, en consecuencia, menor conductividad térmica que uno de porosidad gruesa.
Esto es muy fácil de seguir en el ejemplo de los materiales más comunes en la construcción. La siguiente figura muestra cómo el coeficiente de conductividad térmica y el grosor del material afectan las cualidades de protección contra el calor de las cercas externas.
La figura muestra que los materiales de construcción con una densidad más baja tienen una conductividad térmica más baja.
Sin embargo, este no es siempre el caso. Por ejemplo, existen tipos de aislamiento térmico fibrosos para los que se aplica el patrón opuesto: cuanto menor es la densidad del material, mayor es la conductividad térmica.
Por lo tanto, uno no puede confiar únicamente en el indicador de la densidad relativa del material, pero vale la pena considerar sus otras características.
Características comparativas de la capacidad calorífica de los principales materiales de construcción.
Para comparar la capacidad calorífica de los materiales de construcción más populares, como la madera, el ladrillo y el hormigón, es necesario calcular la capacidad calorífica de cada uno de ellos.
En primer lugar, debe determinar la gravedad específica de la madera, el ladrillo y el hormigón. Se sabe que 1 m3 de madera pesa 500 kg, ladrillo - 1700 kg y hormigón - 2300 kg. Si tomamos una pared cuyo espesor es de 35 cm, entonces mediante cálculos simples obtenemos que la gravedad específica de 1 sq.
m de madera será de 175 kg, ladrillo - 595 kg y hormigón - 805 kg. A continuación, seleccionamos el valor de temperatura en el que se producirá la acumulación de energía térmica en las paredes. Por ejemplo, esto sucederá en un caluroso día de verano con una temperatura del aire de 270C.
Para las condiciones seleccionadas, calculamos la capacidad calorífica de los materiales seleccionados:
- Pared de madera: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2.3x175x27 \u003d 10867.5 (kJ);
- Muro de hormigón: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0.84x805x27 \u003d 18257.4 (kJ);
- Pared de ladrillos: C=SudhmudhΔT; Saltar \u003d 0.88x595x27 \u003d 14137.2 (kJ).
De los cálculos realizados, se puede ver que con el mismo espesor de pared, el concreto tiene la capacidad calorífica más alta y la madera la más baja. ¿Qué dice? Esto sugiere que en un día caluroso de verano, la cantidad máxima de calor se acumulará en una casa hecha de concreto y la menor, de madera.
Esto explica el hecho de que en una casa de madera es fresca cuando hace calor y cálida cuando hace frío. El ladrillo y el hormigón acumulan fácilmente una cantidad suficientemente grande de calor del ambiente, pero se separan con la misma facilidad.
Capacidad calorífica y conductividad térmica de los materiales.
La conductividad térmica es una cantidad física de materiales que describe la capacidad de la temperatura para penetrar de una superficie de pared a otra.
Para crear condiciones confortables en la habitación, es necesario que las paredes tengan una alta capacidad calorífica y una baja conductividad térmica. En este caso, las paredes de la casa podrán acumular la energía térmica del ambiente, pero al mismo tiempo evitarán la penetración de la radiación térmica en la habitación.
Capacidad calorífica para varios procesos y estados de la materia.
El concepto de capacidad calorífica se define tanto para sustancias en varios estados de agregación (sólidos, líquidos, gases) como para conjuntos de partículas y cuasipartículas (en física de metales, por ejemplo, se habla de la capacidad calorífica de un gas de electrones).
Capacidad calorífica de un gas ideal
Articulo principal: Capacidad calorífica de un gas ideal
La capacidad calorífica de un sistema de partículas que no interactúan (por ejemplo, un gas ideal) está determinada por el número de grados de libertad de las partículas.
Capacidad calorífica molar a volumen constante:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
donde R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) es la constante universal de los gases, i{\displaystyle i} es el número .
La capacidad calorífica molar a presión constante está relacionada con la relación de Mayer CV{\displaystyle C_{V}}:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Capacidad calorífica de los cristales.
Comparación de los modelos de Debye y Einstein para la capacidad calorífica de un sólido
Hay varias teorías de la capacidad calorífica de un sólido:
- La ley de Dulong-Petit y la ley de Joule-Kopp. Ambas leyes se derivan de conceptos clásicos y son válidas con cierta precisión solo para temperaturas normales (aproximadamente de 15 °C a 100 °C).
- La teoría cuántica de las capacidades caloríficas de Einstein. La primera aplicación de las leyes cuánticas a la descripción de la capacidad calorífica.
- Teoría cuántica de las capacidades caloríficas de Debye. Contiene la descripción más completa y concuerda bien con el experimento.
Capacidades caloríficas específicas, molares y volumétricas
Artículos principales: Calor especifico, Capacidad calorífica molar y Capacidad calorífica volumétrica
Obviamente, cuanto mayor es la masa del cuerpo, más calor se requiere para calentarlo, y la capacidad calorífica del cuerpo es proporcional a la cantidad de sustancia que contiene. La cantidad de una sustancia se puede caracterizar por la masa o el número de moles. Por lo tanto, es conveniente utilizar los conceptos de capacidad calorífica específica (capacidad calorífica por unidad de masa de un cuerpo):
- c=Cm{\displaystyle c={C \sobre m}}
y capacidad calorífica molar (capacidad calorífica de un mol de una sustancia):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over\nu },}
donde ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} es la cantidad de sustancia en el cuerpo; m{\displaystyle m} es el peso corporal; μ{\displaystyle \mu } es la masa molar. Las capacidades de calor específico y molar están relacionadas por Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Capacidad calorífica volumétrica (capacidad calorífica por unidad de volumen de un cuerpo):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C\sobre V}.}
Conductividad térmica de metales no ferrosos, capacidad calorífica y densidad de aleaciones
La tabla muestra los valores de conductividad térmica de los metales (no ferrosos), así como la composición química de los metales y aleaciones técnicas en el rango de temperatura de 0 a 600°C.
Metales no ferrosos y aleaciones: níquel Ni, monel, nicromo; aleaciones de níquel (según GOST 492-58): cuproníquel NM81, NM70, constantan NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts y K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts 85-12, invar; aleaciones de magnesio (según GOST 2856-68), electrones, platino-rodio; soldaduras blandas (según GOST 1499-70): estaño puro, plomo, POS-90, POS-40, POS-30, aleación de rosa, aleación de madera.
De acuerdo con la tabla, se puede ver que las aleaciones de magnesio y níquel tienen una alta conductividad térmica (a temperatura ambiente). La baja conductividad térmica es característica del nicromo, el invar y la aleación de Wood.
Coeficientes de conductividad térmica de aleaciones de aluminio, cobre y níquel
La conductividad térmica de los metales, aluminio, cobre y aleaciones de níquel en la tabla se da en el rango de temperatura de 0 a 600 ° C en las unidades de W / (m deg) Metales y aleaciones: aluminio, aleaciones de aluminio, duraluminio, latón , cobre, monel, alpaca, nicromo, nicromo ferruginoso, acero dulce. Las aleaciones de aluminio tienen mayor conductividad térmica que las aleaciones de latón y níquel.
Coeficientes de conductividad térmica de aleaciones
La tabla muestra los valores de conductividad térmica de las aleaciones en el rango de temperatura de 20 a 200º C. Aleaciones: bronce de aluminio, bronce, bronce fosforado, invar, constantán, manganina, aleaciones de magnesio, aleaciones de cobre, aleación de rosa, aleación de madera, aleaciones de níquel , alpaca, platino-iridio, aleación electrónica, platino-rodio.
La tabla muestra los valores de resistividad eléctrica y CTE de un alambre metálico fabricado con varios metales y aleaciones.
Material del alambre: aluminio, tungsteno, hierro, oro, latón, manganina, cobre, níquel, constantán, nicromo, estaño, platino, plomo, plata, zinc.
Como se puede ver en la tabla, el alambre de nicromo tiene una alta resistividad eléctrica y se usa con éxito como espirales incandescentes de elementos calefactores en muchos dispositivos domésticos e industriales.
Capacidad calorífica específica de aleaciones no ferrosas
La tabla muestra los valores de la capacidad calorífica específica (masa) de las aleaciones no ferrosas de dos componentes y de varios componentes que no contienen hierro a temperaturas de 123 a 1000K. La capacidad calorífica se indica en unidades de kJ/(kg grado).
Se da la capacidad calorífica de las siguientes aleaciones: aleaciones que contienen aluminio, cobre, magnesio, vanadio, zinc, bismuto, oro, plomo, estaño, cadmio, níquel, iridio, platino, potasio, sodio, manganeso, titanio, bismuto-plomo- aleación de estaño, aleación de bismuto-plomo, bismuto-plomo-cadmio, alumel, aleación de tilo, nicromo, aleación de rosa.
También hay una tabla separada que muestra la capacidad calorífica específica de los metales a varias temperaturas.
Capacidad calorífica específica de aleaciones especiales multicomponentes
La capacidad calorífica específica (masa) de las aleaciones especiales de varios componentes se da en la tabla a temperaturas de 0 a 1300ºС. La unidad de capacidad calorífica es cal/(g grado) Capacidad calorífica de aleaciones especiales: alumel, campana de metal, aleación de madera, invar, aleación de tilo, manganina, monel, aleación de rosa, bronce fosforado, cromel, aleación de Na-K, Aleación Pb-Bi, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Densidad de aleaciones
Se presenta una tabla de valores de densidad de aleación a temperatura ambiente. Se dan las siguientes aleaciones: bronce, estaño, fósforo, duraluminio, invar, constantán, latón, magnalio, manganina, monel - metal, platino - aleación de iridio, aleación de madera, acero laminado, fundición.
NOTA: ¡Cuidado! La densidad de las aleaciones en la tabla se indica en la potencia de 10-3. ¡No olvides multiplicar por 1000! Por ejemplo, la densidad del acero laminado varía de 7850 a 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Fundamentos de la transferencia de calor.
- Cantidades fisicas. Directorio. AP Babichev, N. A. Babushkina, A. M. Bratkovsky y otros; ed. ES. Grigorieva, E. Z. Meilijov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 p.
- Tablas de cantidades físicas. Directorio. ed. académico I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 p.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. y otras propiedades termofísicas de componentes de sistemas combustibles. M. 1992. - 184 págs.
- Hornos industriales. Guía de referencia para cálculos y diseño. 2ª edición, complementada y revisada, Kazantsev E.I. M.: "Metalurgia", 1975.- 368 p.
