1 Johtimien ja laitteiden lämmitys oikosulun sattuessa
lyhyt tila
oikosulku (oikosulku) piirissä suurimmaksi osaksi
on hätätilanne, ja se on yleensä
eliminoitu lyhyessä ajassa
- sekuntia ja sekunnin murto-osia. Aikana
tämä aikajako
lämpö on niin suuri, että lämpötila
johtimet ja laitteet menevät pidemmälle
normaalille asetettuja rajoja
tila.
Jopa lyhytaikaisesti
johtimien lämpötilan nousu ja
laitteet voivat aiheuttaa oikosulun
metallin pehmennys ja sulatus,
palava eristys, koskettimien tuhoutuminen
ja muita vahinkoja. Luotettaviksi
sähköjärjestelmän toiminta on välttämätöntä
välttää vahinkoja, kuten
saavutetaan valitsemalla sopiva
virtaa kuljettavien osien mitat ja asetukset
releen suojaus.
Kyky
laitteet ja johdinsuoja
lyhytaikainen lämpövaikutus
oikosulkuvirta ilman vaurioita, estää
jatkotyötä kutsutaan termiksi
sitkeyttä. Lämpö
vastus on lopullinen lämpötila,
joka rajoittuu mekaaniseen
metallin lujuus, muodonmuutos
laitteiden osat sekä lämmönkestävyys
eristäytyminen. Sallitut loppulämpötilat
oikosulun sattuessa johtimille on annettu
taulukko 2.1.
Ominaislämpö
ominaislämpökapasiteetti, ominaislämpökapasiteettiluokka 8Ominaislämpö - lämpökapasiteetin suhde massaan, aineen massayksikön lämpökapasiteetti (eri aineilla eri); fysikaalinen määrä, joka on numeerisesti yhtä suuri kuin lämmön määrä, joka on siirrettävä tietyn aineen massayksikköön, jotta sen lämpötila muuttuisi yhdellä.
Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) ominaislämpö mitataan jouleina kilogrammaa kohti kelviniä kohti, J / (kg K). Joskus käytetään myös ei-systeemisiä yksiköitä: kalori / (kg K) jne.
Ominaislämpökapasiteetti on yleensä merkitty kirjaimilla c tai C, usein alaindeksillä.
Ominaislämmön arvoon vaikuttavat aineen lämpötila ja muut termodynaamiset parametrit. Esimerkiksi veden ominaislämpökapasiteetin mittaaminen antaa erilaisia tuloksia 20°C:ssa ja 60°C:ssa.
Lisäksi ominaislämpökapasiteetti riippuu siitä, kuinka aineen termodynaamisten parametrien (paine, tilavuus jne.) annetaan muuttua.
); esimerkiksi ominaislämpö vakiopaineessa (CP) ja vakiotilavuudessa (CV) ovat yleensä erilaisia.
Ominaislämpökapasiteetin laskentakaava: missä c on ominaislämpökapasiteetti, Q on lämmön määrä, jonka aine vastaanottaa kuumentaessaan (tai vapautuu jäähdytyksen aikana), m on kuumennetun (jäähdyttävän) aineen massa, ΔT on aineen loppu- ja alkulämpötilan ero. Ominaislämpö voi riippua (ja periaatteessa tiukasti ottaen aina - enemmän tai vähemmän voimakkaasti - riippuu) lämpötilasta, joten seuraava kaava pienillä (muodollisesti äärettömän pienillä) ja on oikeampi:
- 1 Joidenkin aineiden ominaislämpökapasiteettiarvot
- 2 Katso myös
- 3 muistiinpanoa
- 4 Kirjallisuus
- 5 linkkiä
Joidenkin aineiden ominaislämpökapasiteetin arvot
| ilmakuivaus) | kaasua | 1,005 |
| ilma (100 % kosteus) | kaasua | 1,0301 |
| alumiini | kiinteä | 0,903 |
| beryllium | kiinteä | 1,8245 |
| messinki | kiinteä | 0,377 |
| tina | kiinteä | 0,218 |
| kupari- | kiinteä | 0,385 |
| molybdeeni | kiinteä | 0,250 |
| teräs | kiinteä | 0,462 |
| timantti- | kiinteä | 0,502 |
| etanoli | nestettä | 2,460 |
| kulta- | kiinteä | 0,129 |
| grafiitti | kiinteä | 0,720 |
| heliumia | kaasua | 5,190 |
| vety | kaasua | 14,300 |
| rauta- | kiinteä | 0,444 |
| johtaa | kiinteä | 0,130 |
| valurauta | kiinteä | 0,540 |
| volframi | kiinteä | 0,134 |
| litium | kiinteä | 3,582 |
| Merkurius | nestettä | 0,139 |
| typpeä | kaasua | 1,042 |
| öljyt | nestettä | 1,67 — 2,01 |
| happi | kaasua | 0,920 |
| kvartsi lasia | kiinteä | 0,703 |
| vesi 373 K (100 °C) | kaasua | 2,020 |
| vettä | nestettä | 4,187 |
| jäätä | kiinteä | 2,060 |
| olutvierrettä | nestettä | 3,927 |
| asfaltti | 0,92 |
| kiinteä tiili | 0,84 |
| silikaattitiili | 1,00 |
| betoni | 0,88 |
| kronglas (lasi) | 0,67 |
| piikivi (lasi) | 0,503 |
| ikkunalasit | 0,84 |
| graniitti | 0,790 |
| vuolukivi | 0,98 |
| kipsi | 1,09 |
| marmori, kiille | 0,880 |
| hiekka | 0,835 |
| teräs | 0,47 |
| maaperä | 0,80 |
| puu | 1,7 |
Katso myös
- Lämpökapasiteetti
- Volumetrinen lämpökapasiteetti
- Molaarinen lämpökapasiteetti
- Piilevä lämpö
- Ihanteellisen kaasun lämpökapasiteetti
- Höyrystys- ja kondensaatiolämpö
- Spesifinen sulamislämpö
Huomautuksia
-
↑ Epähomogeeniselle (kemiallisen koostumuksen) näytteelle ominaislämpö on differentiaalinen ominaisuus, joka vaihtelee pisteestä toiseen.
Periaatteessa se riippuu myös lämpötilasta (vaikka monissa tapauksissa se muuttuu melko heikosti riittävän suurilla lämpötilan muutoksilla), kun taas tarkasti ottaen se määräytyy - lämpökapasiteetin mukaan - differentiaalisuureena ja lämpötila-akselia pitkin, ts.
Tarkkaan ottaen lämpötilan muutosta ominaislämmön määritelmässä ei tulisi ottaa yhdellä asteella (etenkään jollain suuremmalla lämpötilayksiköllä), vaan pienellä, jolla on vastaava lämmönsiirto. (Katso pääteksti alla).
- ↑ Kelvinit (K) voidaan tässä korvata Celsius-asteilla (°C), koska nämä lämpötila-asteikot (absoluuttinen ja Celsius-asteikko) eroavat toisistaan vain aloituspisteessä, mutta eivät mittayksikön arvossa.
Linkit
- Fysikaalisten määrien taulukot. Käsikirja, toim. I.K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Yleinen fysiikan kurssi. - T. II. Termodynamiikka ja molekyylifysiikka.
- E. M. Lifshits Lämpökapasiteetti // alle. toim. AM Prokhorovan fyysinen tietosanakirja. - M .: "Neuvostoliiton tietosanakirja", 1998. - T. 2.
Materiaalitaulukon lämpökapasiteetti
Rakentamisessa erittäin tärkeä ominaisuus on rakennusmateriaalien lämpökapasiteetti. Rakennuksen seinien lämmöneristysominaisuudet riippuvat siitä, ja vastaavasti mahdollisuus mukavaan oleskeluun rakennuksen sisällä
Siitä riippuvat rakennuksen seinien lämmöneristysominaisuudet ja vastaavasti mahdollisuus mukavaan oleskeluun rakennuksen sisällä.
Ennen kuin siirryt tutustumaan yksittäisten rakennusmateriaalien lämmöneristysominaisuuksiin, on tarpeen ymmärtää, mikä lämpökapasiteetti on ja miten se määritetään.
Materiaalien ominaislämpökapasiteetti
Lämpökapasiteetti on fysikaalinen suure, joka kuvaa materiaalin kykyä kerätä lämpötilaa kuumennetusta ympäristöstä.
Kvantitatiivisesti ominaislämpö on yhtä suuri kuin energiamäärä J mitattuna, joka tarvitaan 1 kg:n painoisen kappaleen lämmittämiseen 1 astetta.
Alla on taulukko yleisimpien rakennusmateriaalien ominaislämpökapasiteetista.
Materiaalin lämpökapasiteetin laskemiseksi tarvitaan seuraavat tiedot:
- lämmitettävän materiaalin tyyppi ja tilavuus (V);
- tämän materiaalin ominaislämpökapasiteetin indikaattori (Court);
- ominaispaino (msp);
- materiaalin alku- ja loppulämpötilat.
Rakennusmateriaalien lämpökapasiteetti
Materiaalien lämpökapasiteetti, jonka taulukko on annettu yllä, riippuu materiaalin tiheydestä ja lämmönjohtavuudesta.
Ja lämmönjohtavuuskerroin puolestaan riippuu huokosten koosta ja sulkeutumisesta. Hienohuokoisella materiaalilla, jossa on suljettu huokosjärjestelmä, on parempi lämmöneristys ja vastaavasti pienempi lämmönjohtavuus kuin karkeahuokoisella materiaalilla.
Tämä on erittäin helppo seurata rakennusalan yleisimpien materiaalien esimerkissä. Alla olevasta kuvasta näkyy, kuinka lämmönjohtavuuskerroin ja materiaalin paksuus vaikuttavat ulkoisten aitojen lämpösuojausominaisuuksiin.
Kuvasta näkyy, että pienemmän tiheyden omaavilla rakennusmateriaaleilla on pienempi lämmönjohtavuus.
Näin ei kuitenkaan aina ole. Esimerkiksi on olemassa kuitumaisia lämmöneristystyyppejä, joille pätee päinvastainen kuvio: mitä pienempi materiaalin tiheys, sitä korkeampi lämmönjohtavuus.
Siksi ei voida luottaa pelkästään materiaalin suhteellisen tiheyden indikaattoriin, vaan sen muut ominaisuudet kannattaa ottaa huomioon.
Päärakennusmateriaalien lämpökapasiteetin vertailuominaisuudet
Suosituimpien rakennusmateriaalien, kuten puun, tiilen ja betonin, lämpökapasiteetin vertaamiseksi on tarpeen laskea lämpökapasiteetti jokaiselle niistä.
Ensinnäkin sinun on määritettävä puun, tiilen ja betonin ominaispaino. Tiedetään, että 1 m3 puuta painaa 500 kg, tiili - 1700 kg ja betoni - 2300 kg. Jos otamme seinän, jonka paksuus on 35 cm, niin yksinkertaisilla laskelmilla saadaan, että ominaispaino on 1 neliömetriä.
m puuta on 175 kg, tiiliä - 595 kg ja betonia - 805 kg. Seuraavaksi valitsemme lämpötila-arvon, jossa lämpöenergian kerääntyminen seiniin tapahtuu. Tämä tapahtuu esimerkiksi kuumana kesäpäivänä, jonka ilman lämpötila on 270 C.
Valituissa olosuhteissa laskemme valittujen materiaalien lämpökapasiteetin:
- Puuseinä: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 = 10867,5 (kJ);
- Betoniseinä: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Tiiliseinä: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Tehdyistä laskelmista voidaan nähdä, että samalla seinäpaksuudella betonilla on suurin lämpökapasiteetti ja puulla alhaisin. Mitä se sanoo? Tämä viittaa siihen, että kuumana kesäpäivänä betonista valmistettuun taloon kerääntyy suurin määrä lämpöä ja vähiten puusta.
Tämä selittää sen tosiasian, että puutalossa on viileää kuumalla ja lämmin kylmällä säällä. Tiili ja betoni keräävät helposti riittävän suuren määrän lämpöä ympäristöstä, mutta eroavat siitä yhtä helposti.
Materiaalien lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus
Lämmönjohtavuus on materiaalien fysikaalinen määrä, joka kuvaa lämpötilan kykyä tunkeutua seinäpinnalta toiselle.
Mukavien olosuhteiden luomiseksi huoneeseen on välttämätöntä, että seinillä on korkea lämpökapasiteetti ja alhainen lämmönjohtavuus. Tässä tapauksessa talon seinät pystyvät keräämään ympäristön lämpöenergiaa, mutta samalla estämään lämpösäteilyn tunkeutumisen huoneeseen.
Lämpökapasiteetti erilaisille prosesseille ja ainemuodoille
Lämpökapasiteetin käsite määritellään sekä eri aggregaatiotilassa oleville aineille (kiinteät aineet, nesteet, kaasut) että hiukkasten ja kvasihiukkasten ryhmille (esimerkiksi metallifysiikassa puhutaan elektronikaasun lämpökapasiteetista).
Ihanteellisen kaasun lämpökapasiteetti
Pääartikkeli: Ihanteellisen kaasun lämpökapasiteetti
Vuorovaikuttamattomien hiukkasten järjestelmän (esimerkiksi ihanteellinen kaasu) lämpökapasiteetti määräytyy hiukkasten vapausasteiden lukumäärän mukaan.
Molaarinen lämpökapasiteetti vakiotilavuudella:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
missä R{\displaystyle R} ≈ 8.31 J/(mol K) on yleinen kaasuvakio, i{\displaystyle i} on luku .
Molaarinen lämpökapasiteetti vakiopaineessa liittyy CV{\displaystyle C_{V}} Mayer-relaatioon:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Kiteiden lämpökapasiteetti
Debye- ja Einstein-mallien vertailu kiinteän aineen lämpökapasiteetille
Kiinteän aineen lämpökapasiteetista on useita teorioita:
- Dulong-Petitin laki ja Joule-Kopp-laki. Molemmat lait ovat peräisin klassisista käsitteistä ja pätevät tietyllä tarkkuudella vain normaaleissa lämpötiloissa (noin 15 ° C - 100 ° C).
- Einsteinin kvanttiteoria lämpökapasiteeteista. Ensimmäinen kvanttilakien soveltaminen lämpökapasiteetin kuvaamiseen.
- Debyen lämpökapasiteetin kvanttiteoria. Sisältää täydellisimmän kuvauksen ja sopii hyvin kokeiluun.
Spesifiset, molaariset ja tilavuuslämpökapasiteetit
Pääartikkelit: Ominaislämpö, Molaarinen lämpökapasiteetti ja Volumetrinen lämpökapasiteetti
Ilmeisesti mitä suurempi kehon massa on, sitä enemmän sen lämmittämiseen tarvitaan lämpöä, ja kehon lämpökapasiteetti on verrannollinen sen sisältämän aineen määrään. Aineen määrää voidaan luonnehtia massalla tai moolimäärällä. Siksi on kätevää käyttää ominaislämpökapasiteetin (lämpökapasiteetti kappaleen massayksikköä kohti) käsitteitä:
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
ja molaarinen lämpökapasiteetti (yhden aineen moolin lämpökapasiteetti):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
missä ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} on aineen määrä kehossa; m{\displaystyle m} on ruumiinpaino; μ{\displaystyle \mu } on moolimassa. Molaariset ja ominaislämpökapasiteetit liittyvät Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Tilavuuslämpökapasiteetti (lämpökapasiteetti kehon tilavuusyksikköä kohti):
- C′=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Ei-rautametallien lämmönjohtavuus, lämpökapasiteetti ja seosten tiheys
Taulukossa näkyvät metallien (ei-rautametallien) lämmönjohtavuuden arvot sekä metallien ja teknisten seosten kemiallinen koostumus lämpötila-alueella 0 - 600 °C.
Ei-rautametallit ja seokset: nikkeli Ni, moneli, nikromi; nikkeliseokset (GOST 492-58:n mukaan): kupronikkeli NM81, NM70, konstantaani NMMts 58,5-1,54, kopeli NM 56,5, monel NMZhMts ja K-monel, alumeli, kromi, manganiini NMMts, invar 85-1; magnesiumseokset (GOST 2856-68:n mukaan), elektroni, platina-rodium; pehmeät juotokset (GOST 1499-70:n mukaan): puhdas tina, lyijy, POS-90, POS-40, POS-30, ruususeos, puuseos.
Taulukon mukaan voidaan nähdä, että magnesiumseoksilla ja nikkelillä on korkea lämmönjohtavuus (huoneenlämpötilassa). Alhainen lämmönjohtavuus on ominaista nikromille, invarille ja puuseokselle.
Alumiinin, kuparin ja nikkeliseosten lämmönjohtavuuskertoimet
Metallien, alumiinin, kuparin ja nikkeliseosten lämmönjohtavuus taulukossa on annettu lämpötila-alueella 0 - 600 ° C yksiköissä W / (m deg) Metallit ja seokset: alumiini, alumiiniseokset, duralumiini, messinki , kupari, moneli, nikkelihopea, nikromi, rautapitoinen nikromi, pehmeä teräs. Alumiiniseoksilla on suurempi lämmönjohtavuus kuin messingillä ja nikkeliseoksilla.
Seosten lämmönjohtavuuskertoimet
Taulukossa näkyvät metalliseosten lämmönjohtavuusarvot lämpötila-alueella 20 - 200 ºС. Seokset: alumiinipronssi, pronssi, fosforipronssi, invar, konstantaani, manganiini, magnesiumseokset, kupariseokset, ruususeos, puuseos, nikkeliseokset , nikkelihopea, platina-iridium, seoselektroni, platina-rodium.
Taulukossa näkyvät erilaisista metalleista ja metalliseoksista valmistetun metallilangan sähköisen ominaisvastuksen ja CTE:n arvot.
Lankamateriaali: alumiini, volframi, rauta, kulta, messinki, manganiini, kupari, nikkeli, konstantaani, nikromi, tina, platina, lyijy, hopea, sinkki.
Kuten taulukosta voidaan nähdä, nikromilangalla on korkea sähkövastus, ja sitä käytetään menestyksekkäästi lämmityselementtien hehkuspiraaleina monissa kotitalous- ja teollisuuslaitteissa.
Ei-rautametalliseosten ominaislämpökapasiteetti
Taulukossa näkyvät kaksikomponenttisten ja monikomponenttisten ei-rautametalliseosten ominais(massa)lämpökapasiteetin arvot, jotka eivät sisällä rautaa lämpötiloissa 123-1000K. Lämpökapasiteetti ilmoitetaan yksiköissä kJ/(kg deg).
Seuraavien metalliseosten lämpökapasiteetti on annettu: alumiinia, kuparia, magnesiumia, vanadiinia, sinkkiä, vismuttia, kultaa, lyijyä, tinaa, kadmiumia, nikkeliä, iridiumia, platinaa, kaliumia, natriumia, mangaania, titaania, vismutti-lyijyä sisältävät seokset. tinaseos, vismutti-lyijy-seos, vismutti-lyijy-kadmium, alumeli, lehmusseos, nikromi, ruususeos.
Siellä on myös erillinen taulukko, joka näyttää metallien ominaislämpökapasiteetin eri lämpötiloissa.
Monikomponenttisten erikoisseosten ominaislämpökapasiteetti
Monikomponenttisten erikoisseosten ominais (massa) lämpökapasiteetti on annettu taulukossa lämpötiloissa 0 - 1300 ºС. Lämpökapasiteetin yksikkö on cal/(g astetta). Erikoiseosten lämpökapasiteetti: alumeli, kellometalli, puuseos, invar, lehmusseos, manganiini, moneli, ruususeos, fosforipronssi, kromi, Na-K-seos, Pb-Bi-seos, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Seosten tiheys
Taulukko lejeeringin tiheysarvoista huoneenlämpötilassa on esitetty. Seuraavat seokset annetaan: pronssi, tina, fosfori, duralumiini, invar, konstantaani, messinki, magnalium, manganiini, moneli - metalli, platina - iridiumlejeering, puuseos, valssattu teräs, valu.
HUOM: Ole varovainen! Taulukossa olevien metalliseosten tiheys on ilmoitettu teholla 10-3. Älä unohda kertoa 1000:lla! Esimerkiksi valssatun teräksen tiheys vaihtelee välillä 7850 - 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Lämmönsiirron perusteet.
- Fyysiset määrät. Hakemisto. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky ja muut; Ed. ON. Grigorjeva, E.Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 s.
- Fysikaalisten määrien taulukot. Hakemisto. Ed. akad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 s.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. ja muut palavien järjestelmien komponenttien lämpöfysikaaliset ominaisuudet. M. 1992. - 184 s.
- Teolliset uunit. Viiteopas laskelmia ja suunnittelua varten. 2. painos, täydennetty ja tarkistettu, Kazantsev E.I. M.: "Metallurgia", 1975.- 368 s.
