1 Vezetők és eszközök felfűtése rövidzárlat esetén
Rövid mód
rövidzárlat (zárlat) az áramkörben többnyire
vészhelyzet, és általában az
rövid időn belül megszűnt
- másodpercek és a másodperc töredékei. Alatt
ezt az időkiosztást
hőség olyan nagy, hogy a hőmérséklet
vezetők és készülékek túlmutatnak
normálra beállított határértékek
mód.
Akár rövidtávon is
vezetők hőmérséklet-emelkedése és
készülékek rövidzárlatát okozhatják
fém lágyítása és olvasztása,
égő szigetelés, érintkezők megsemmisülése
és egyéb károkat. A megbízhatónak
az elektromos rendszer működtetése szükséges
elkerülje az olyan károkat, mint pl
megfelelő kiválasztásával érhető el
áramvezető alkatrészek méretei és beállításai
relé védelem.
Képesség
készülék és vezetékellenállás
rövid távú hőhatás
rövidzárlati áram károsodás nélkül, megakadályozva
a további munkát termikusnak nevezzük
kitartás. Termikus
ellenállás a végső hőmérséklet,
amely a mechanikai
fém szilárdsága, deformációja
eszközök részei, valamint a hőállóság
elkülönítés. Megengedett véghőmérséklet
rövidzárlat esetén a vezetőknek megadva
táblázat 2.1.
Fajlagos hő
fajlagos hőkapacitás, 8. fajlagos hőkapacitási osztályFajlagos hő - a hőkapacitás tömegaránya, az anyag egységnyi tömegének hőkapacitása (különböző anyagoknál eltérő); fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő azzal a hőmennyiséggel, amelyet egy adott anyag egységnyi tömegére kell átadni ahhoz, hogy a hőmérséklete eggyel megváltozzon.
A Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) a fajhőt joule per kilogramm per kelvin, J / (kg K) mértékegységben mérik. Néha nem rendszerszintű mértékegységeket is használnak: kalória / (kg K) stb.
A fajlagos hőkapacitást általában c vagy C betűkkel jelölik, gyakran alsó indexekkel.
A fajhő értékét az anyag hőmérséklete és egyéb termodinamikai paraméterek befolyásolják. Például a víz fajlagos hőkapacitásának mérése eltérő eredményeket ad 20°C-on és 60°C-on.
Ezenkívül a fajlagos hőkapacitás attól is függ, hogy az anyag termodinamikai paraméterei (nyomás, térfogat stb.) hogyan változhatnak.
); például a fajhő állandó nyomáson (CP) és állandó térfogaton (CV) általában eltérő.
A fajlagos hőkapacitás kiszámításának képlete: ahol c a fajlagos hőkapacitás, Q a melegítés során az anyag által kapott (vagy hűtés során felszabaduló) hőmennyiség, m a felmelegített (hűtött) anyag tömege, ΔT az anyag végső és kezdeti hőmérséklete közötti különbség. A fajlagos hőkapacitás függhet (és elvileg szigorúan véve mindig - többé-kevésbé erősen - függ) a hőmérséklettől, ezért a következő képlet kicsivel (formálisan végtelenül kicsivel) és helyesebb:
- 1 Egyes anyagok fajlagos hőkapacitási értékei
- 2 Lásd még
- 3 jegyzet
- 4 Irodalom
- 5 Linkek
Egyes anyagok fajlagos hőkapacitásának értékei
| levegő (száraz) | gáz | 1,005 |
| levegő (100% páratartalom) | gáz | 1,0301 |
| alumínium | szilárd | 0,903 |
| berillium | szilárd | 1,8245 |
| sárgaréz | szilárd | 0,377 |
| ón- | szilárd | 0,218 |
| réz | szilárd | 0,385 |
| molibdén | szilárd | 0,250 |
| acél- | szilárd | 0,462 |
| gyémánt | szilárd | 0,502 |
| etanol | folyékony | 2,460 |
| Arany | szilárd | 0,129 |
| grafit | szilárd | 0,720 |
| hélium | gáz | 5,190 |
| hidrogén | gáz | 14,300 |
| Vas | szilárd | 0,444 |
| vezet | szilárd | 0,130 |
| öntöttvas | szilárd | 0,540 |
| volfrám | szilárd | 0,134 |
| lítium | szilárd | 3,582 |
| Higany | folyékony | 0,139 |
| nitrogén | gáz | 1,042 |
| kőolajok | folyékony | 1,67 — 2,01 |
| oxigén | gáz | 0,920 |
| kvarcüveg | szilárd | 0,703 |
| víz 373 K (100 °C) | gáz | 2,020 |
| víz | folyékony | 4,187 |
| jég | szilárd | 2,060 |
| sörlé | folyékony | 3,927 |
| aszfalt | 0,92 |
| tömör tégla | 0,84 |
| szilikát tégla | 1,00 |
| Konkrét | 0,88 |
| kronglas (üveg) | 0,67 |
| optikai üveg) | 0,503 |
| ablaküveg | 0,84 |
| gránit | 0,790 |
| szappankő | 0,98 |
| gipsz | 1,09 |
| márvány, csillám | 0,880 |
| homok | 0,835 |
| acél- | 0,47 |
| a talaj | 0,80 |
| faipari | 1,7 |
Lásd még
- Hőkapacitás
- Térfogati hőkapacitás
- Moláris hőkapacitás
- Látens hő
- Ideális gáz hőkapacitása
- Fajlagos párolgási és kondenzációs hő
- Fajlagos olvadási hő
Megjegyzések
-
↑ Egy inhomogén (kémiai összetételét tekintve) minta esetében a fajhő egy pontonként változó differenciális jellemző.
Elvileg a hőmérséklettől is függ (bár sok esetben elég gyengén változik kellően nagy hőmérsékletváltozások mellett), míg szigorúan véve - a hőkapacitást követve - differenciálmennyiségként és a hőmérsékleti tengely mentén határozzák meg, pl.
Szigorúan véve a hőmérséklet változását a fajhő meghatározásakor nem egy fokkal kell figyelembe venni (főleg nem valami nagyobb hőmérsékleti egységnél), hanem egy kicsivel, a megfelelő átadott hőmennyiséggel. (Lásd a fő szöveget lent).
- ↑ A Kelvin (K) itt helyettesíthető Celsius-fokkal (°C), mivel ezek a hőmérsékleti skálák (abszolút és Celsius skála) csak a kiindulási pontban térnek el egymástól, a mértékegység értékében nem.
Linkek
- Fizikai mennyiségek táblázatai. Kézikönyv, szerk. I. K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Általános fizika tanfolyam. - T. II. Termodinamika és molekuláris fizika.
- E. M. Lifshits Hőkapacitás // alatt. szerk. AM Prokhorova Fizikai Enciklopédia. - M .: "Szovjet Enciklopédia", 1998. - T. 2.
Anyagok hőkapacitása táblázat
Az építőiparban nagyon fontos jellemző az építőanyagok hőkapacitása. Ettől függ az épület falainak hőszigetelési jellemzői, és ennek megfelelően az épületen belüli kényelmes tartózkodás lehetősége
Ettől függ az épület falainak hőszigetelési jellemzői, és ennek megfelelően az épületen belüli kényelmes tartózkodás lehetősége.
Mielőtt megismerkedne az egyes építőanyagok hőszigetelési jellemzőivel, meg kell érteni, mi a hőkapacitás és hogyan határozzák meg.
Anyagok fajlagos hőkapacitása
A hőkapacitás olyan fizikai mennyiség, amely leírja az anyag azon képességét, hogy felmelegedett környezetből hőt halmozzon fel.
Mennyiségileg a fajhő megegyezik azzal a J-ben mért energiamennyiséggel, amely egy 1 kg tömegű test 1 fokkal történő felmelegítéséhez szükséges.
Az alábbiakban egy táblázat található a legelterjedtebb építőanyagok fajlagos hőkapacitásával kapcsolatban.
Egy anyag hőkapacitásának kiszámításához olyan adatokra van szükség, mint:
- a felmelegített anyag típusa és térfogata (V);
- az anyag fajlagos hőkapacitásának mutatója (Court);
- fajsúly (msp);
- az anyag kezdeti és végső hőmérséklete.
Építőanyagok hőkapacitása
Az anyagok hőkapacitása, amelynek táblázata fent található, az anyag sűrűségétől és hővezető képességétől függ.
A hővezetési együttható pedig a pórusok méretétől és záródásától függ. A finoman porózus, zárt pórusrendszerű anyag nagyobb hőszigeteléssel és ennek megfelelően alacsonyabb hővezető képességgel rendelkezik, mint a durván porózusé.
Ez nagyon könnyen követhető az építőiparban legelterjedtebb anyagok példáján. Az alábbi ábra azt mutatja, hogy a hővezető tényező és az anyag vastagsága hogyan befolyásolja a külső kerítések hővédő tulajdonságait.
Az ábrán látható, hogy a kisebb sűrűségű építőanyagok alacsonyabb hővezető képességgel rendelkeznek.
Ez azonban nem mindig van így. Például vannak rostos típusú hőszigetelések, amelyekre az ellenkező minta érvényes: minél kisebb az anyag sűrűsége, annál nagyobb a hővezető képessége.
Ezért nem lehet pusztán az anyag relatív sűrűségét jelző mutatóra hagyatkozni, hanem érdemes figyelembe venni annak egyéb jellemzőit is.
A főbb építőanyagok hőkapacitásának összehasonlító jellemzői
A legnépszerűbb építőanyagok, például a fa, a tégla és a beton hőkapacitásának összehasonlítása érdekében mindegyiknél ki kell számítani a hőkapacitást.
Először is meg kell határoznia a fa, a tégla és a beton fajsúlyát. Ismeretes, hogy 1 m3 fa súlya 500 kg, tégla - 1700 kg, beton - 2300 kg. Ha olyan falat veszünk, amelynek vastagsága 35 cm, akkor egyszerű számításokkal azt kapjuk, hogy a fajsúly 1 négyzetméter.
m fa 175 kg, tégla - 595 kg, beton - 805 kg lesz. Ezután kiválasztjuk azt a hőmérsékleti értéket, amelynél a hőenergia felhalmozódik a falakban. Például ez egy forró nyári napon fog megtörténni, amikor a levegő hőmérséklete 270 C.
A kiválasztott körülményekhez kiszámítjuk a kiválasztott anyagok hőkapacitását:
- Fa fal: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 = 10867,5 (kJ);
- Betonfal: C=SudhmudhΔT; Cbet = 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Téglafal: C=SudhmudhΔT; Skirp = 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Az elvégzett számításokból látható, hogy azonos falvastagság mellett a beton hőkapacitása a legnagyobb, a fa pedig a legkisebb. Mit mond? Ez azt sugallja, hogy egy forró nyári napon a maximális hőmennyiség felhalmozódik a betonból készült házban, és a legkevésbé - a fából.
Ez magyarázza azt a tényt, hogy egy faházban meleg időben hűvös, hideg időben meleg. A tégla és a beton könnyen halmoz fel kellően nagy mennyiségű hőt a környezetből, de ugyanolyan könnyen elválnak tőle.
Az anyagok hőkapacitása és hővezető képessége
A hővezető képesség az anyagok fizikai mennyisége, amely leírja a hőmérséklet azon képességét, hogy áthatoljon egyik falfelületről a másikra.
A helyiségben kényelmes körülmények megteremtéséhez szükséges, hogy a falak nagy hőkapacitásúak és alacsony hővezető képességgel rendelkezzenek. Ebben az esetben a ház falai képesek lesznek felhalmozni a környezet hőenergiáját, ugyanakkor megakadályozzák a hősugárzás behatolását a helyiségbe.
Hőkapacitás különféle folyamatokhoz és halmazállapotokhoz
A hőkapacitás fogalmát mind a különböző halmazállapotú anyagokra (szilárd anyagok, folyadékok, gázok), mind a részecskék és kvázirészecskék együtteseire definiálják (a fémfizikában például egy elektrongáz hőkapacitásáról beszélünk).
Ideális gáz hőkapacitása
Fő cikk: Ideális gáz hőkapacitása
Egy nem kölcsönható részecskékből álló rendszer (például ideális gáz) hőkapacitását a részecskék szabadságfokainak száma határozza meg.
Moláris hőkapacitás állandó térfogat mellett:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
ahol R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) az univerzális gázállandó, i{\displaystyle i} egy szám.
A moláris hőkapacitás állandó nyomáson a CV{\displaystyle C_{V}} Mayer-relációhoz kapcsolódik:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
A kristályok hőkapacitása
A Debye és Einstein modellek összehasonlítása a szilárd test hőkapacitásával kapcsolatban
Számos elmélet létezik a szilárd test hőkapacitásáról:
- A Dulong-Petit törvény és a Joule-Kopp törvény. Mindkét törvény a klasszikus fogalmakból származik, és bizonyos pontossággal csak normál hőmérsékletre (körülbelül 15 ° C és 100 ° C között) érvényes.
- Einstein hőkapacitások kvantumelmélete. A kvantumtörvények első alkalmazása a hőkapacitás leírására.
- Debye hőkapacitásainak kvantumelmélete. A legteljesebb leírást tartalmazza, és jól illeszkedik a kísérlethez.
Fajlagos, moláris és térfogati hőkapacitások
Főbb cikkek: Fajlagos hő, Moláris hőkapacitás és Térfogati hőkapacitás
Nyilvánvalóan minél nagyobb a test tömege, annál több hő szükséges a felmelegítéséhez, és a test hőkapacitása arányos a benne lévő anyag mennyiségével. Egy anyag mennyiségét tömeggel vagy mólszámmal jellemezhetjük. Ezért célszerű a fajlagos hőkapacitás (a test egységnyi tömegére jutó hőkapacitás) fogalmát használni:
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
és moláris hőkapacitás (egy mól anyag hőkapacitása):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
ahol ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} az anyag mennyisége a szervezetben; m{\displaystyle m} testsúly; μ{\displaystyle \mu } a moláris tömeg. A moláris és a fajlagos hőkapacitások a Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu } összefüggéssel vannak összefüggésben.
Térfogati hőkapacitás (a test térfogategységére eső hőkapacitás):
- C′=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Színesfémek hővezető képessége, az ötvözetek hőkapacitása és sűrűsége
A táblázat bemutatja a fémek (nem vastartalmú) hővezető képességét, valamint a fémek és műszaki ötvözetek kémiai összetételét 0 és 600 °C közötti hőmérséklet-tartományban.
Színesfémek és ötvözetek: nikkel Ni, monel, nikróm; nikkelötvözetek (GOST 492-58 szerint): réz-nikkel NM81, NM70, konstans NMMts 58,5-1,54, kopel NMts 56,5, monel NMZhMts és K-monel, alumel, króm, manganin NMMts, invar-1; magnéziumötvözetek (a GOST 2856-68 szerint), elektron, platina-ródium; lágyforraszanyagok (GOST 1499-70 szerint): tiszta ón, ólom, POS-90, POS-40, POS-30, Rózsa ötvözet, Faötvözet.
A táblázat alapján látható, hogy a magnéziumötvözetek és a nikkel magas hővezető képességgel rendelkeznek (szobahőmérsékleten). Az alacsony hővezető képesség a nikróm, az invar és a Wood-ötvözetre jellemző.
Alumínium-, réz- és nikkelötvözetek hővezetőképességi együtthatói
A táblázatban szereplő fémek, alumínium, réz és nikkelötvözetek hővezető képessége 0 és 600 °C közötti hőmérsékleti tartományban van megadva W / (m fok) mértékegységben Fémek és ötvözetek: alumínium, alumíniumötvözetek, duralumínium, sárgaréz , réz, monel, nikkel ezüst, nikróm, vastartalmú nikróm, lágy acél. Az alumíniumötvözetek hővezető képessége nagyobb, mint a sárgaréz és a nikkelötvözetek.
Az ötvözetek hővezetőképességi együtthatói
A táblázat az ötvözetek hővezető képességét mutatja 20-200ºС hőmérsékleti tartományban Ötvözetek: alumíniumbronz, bronz, foszforbronz, invar, konstantán, manganin, magnéziumötvözetek, rézötvözetek, rózsaötvözet, faötvözet, nikkelötvözetek , nikkel ezüst, platina-iridium, ötvözött elektron, platina-ródium.
A táblázat különböző fémekből és ötvözetekből készült fémhuzal elektromos ellenállásának és CTE-jének értékeit mutatja.
Huzal anyaga: alumínium, volfrám, vas, arany, sárgaréz, manganin, réz, nikkel, konstantán, nikróm, ón, platina, ólom, ezüst, cink.
Amint az a táblázatból látható, a nikróm huzal nagy elektromos ellenállással rendelkezik, és sikeresen használják fűtőelemek izzóspiráljaként számos háztartási és ipari eszközben.
Színesfém ötvözetek fajlagos hőkapacitása
A táblázat a vasat nem tartalmazó két- és többkomponensű színesfém ötvözetek fajlagos (tömeg) hőkapacitásának értékeit mutatja 123 és 1000 K közötti hőmérsékleten. A hőkapacitás kJ/(kg deg) mértékegységben van megadva.
A következő ötvözetek hőkapacitása adott: alumínium, réz, magnézium, vanádium, cink, bizmut, arany, ólom, ón, kadmium, nikkel, irídium, platina, kálium, nátrium, mangán, titán, bizmut-ólom tartalmú ötvözetek. ónötvözet, ötvözött bizmut-ólom, bizmut-ólom-kadmium, alumel, hársötvözet, nikróm, rózsaötvözet.
Van egy külön táblázat is, amely bemutatja a fémek fajlagos hőkapacitását különböző hőmérsékleteken.
Többkomponensű speciális ötvözetek fajlagos hőkapacitása
A többkomponensű speciális ötvözetek fajlagos (tömeg) hőkapacitását a táblázat tartalmazza 0 és 1300ºС közötti hőmérsékleten. A hőkapacitás mértékegysége cal/(g fok) Speciális ötvözetek hőkapacitása: alumel, harangfém, faötvözet, invar, hárs ötvözet, manganin, monel, rózsaötvözet, foszforbronz, króm, Na-K ötvözet, Pb-Bi ötvözet, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Az ötvözetek sűrűsége
Az ötvözet sűrűsége szobahőmérsékleten táblázata látható. A következő ötvözetek szerepelnek: bronz, ón, foszfor, duralumínium, invar, konstantán, sárgaréz, magnálium, manganin, monel - fém, platina - irídium ötvözet, fa ötvözet, hengerelt acél, öntvény.
MEGJEGYZÉS: Legyen óvatos! A táblázatban az ötvözetek sűrűsége 10-3 hatványban van feltüntetve. Ne felejts el megszorozni 1000-rel! Például a hengerelt acél sűrűsége 7850 és 8000 kg/m3 között változik.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. A hőátadás alapjai.
- Fizikai mennyiségek. Könyvtár. A.P. Babicsev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovszkij és mások; Szerk. I.S. Grigorjeva, E.Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 p.
- Fizikai mennyiségek táblázatai. Könyvtár. Szerk. akad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 p.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. és egyéb éghető rendszerek alkatrészeinek termofizikai tulajdonságai. M. 1992. - 184 p.
- Ipari sütők. Útmutató a számításokhoz és a tervezéshez. 2. kiadás, kiegészítve és átdolgozva, Kazantsev E.I. M.: "Kohászat", 1975.- 368 p.
