1 Riscaldamento di conduttori e dispositivi in caso di cortocircuito
Modalità breve
cortocircuito (cortocircuito) nel circuito per la maggior parte
è un'emergenza, e di solito lo è
eliminato in breve tempo
- secondi e frazioni di secondo. In occasione
questo periodo di assegnazione di tempo
il calore è così grande che la temperatura
conduttori e apparecchi va oltre
limiti fissati per la normalità
modalità.
Anche a breve termine
aumento della temperatura dei conduttori e
dispositivi durante un cortocircuito può portare a
rammollimento e fusione dei metalli,
isolamento bruciante, distruzione dei contatti
e altri danni. Per affidabile
è necessario il funzionamento dell'impianto elettrico
evitare danni come
raggiunto scegliendo l'appropriato
dimensioni delle parti e impostazioni che trasportano corrente
protezione del relè.
Capacità
apparato e conduttore resistono
effetto termico a breve termine
corrente di cortocircuito senza danni, prevenendo
ulteriore lavoro è chiamato termico
tenacia. Termico
la resistenza è la temperatura finale,
che è limitato alla meccanica
resistenza del metallo, deformazione
parti di dispositivi, nonché la resistenza al calore
isolamento. Temperature finali ammesse
per i conduttori in caso di corto circuito sono indicati
tabella 2.1.
Calore specifico
capacità termica specifica, classe di capacità termica specifica 8Calore specifico - il rapporto tra capacità termica e massa, la capacità termica di un'unità di massa di una sostanza (diversa per le diverse sostanze); una quantità fisica numericamente uguale alla quantità di calore che deve essere trasferita a una massa unitaria di una data sostanza affinché la sua temperatura cambi di uno.
Nel Sistema internazionale di unità (SI), il calore specifico è misurato in joule per chilogrammo per kelvin, J / (kg K). A volte vengono utilizzate anche unità non sistemiche: calorie / (kg K), ecc.
La capacità termica specifica è solitamente indicata dalle lettere c o C, spesso con pedici.
Il valore del calore specifico è influenzato dalla temperatura della sostanza e da altri parametri termodinamici. Ad esempio, la misurazione della capacità termica specifica dell'acqua darà risultati diversi a 20°C e 60°C.
Inoltre, la capacità termica specifica dipende da come possono cambiare i parametri termodinamici della sostanza (pressione, volume, ecc.).
); ad esempio, il calore specifico a pressione costante (CP) ea volume costante (CV) sono generalmente differenti.
La formula per calcolare la capacità termica specifica: dove c è la capacità termica specifica, Q è la quantità di calore ricevuta dalla sostanza durante il riscaldamento (o rilasciata durante il raffreddamento), m è la massa della sostanza riscaldata (raffreddamento), ΔT è la differenza tra la temperatura finale e quella iniziale della sostanza. La capacità termica specifica può dipendere (e in linea di principio, a rigor di termini, dipende sempre - più o meno fortemente -) dalla temperatura, quindi la seguente formula con piccolo (formalmente infinitesimale) ed è più corretta:
- 1 Valori di capacità termica specifica per alcune sostanze
- 2 Vedi anche
- 3 note
- 4 Letteratura
- 5 collegamenti
I valori della capacità termica specifica di alcune sostanze
| aria secca) | gas | 1,005 |
| aria (100% di umidità) | gas | 1,0301 |
| alluminio | solido | 0,903 |
| berillio | solido | 1,8245 |
| ottone | solido | 0,377 |
| lattina | solido | 0,218 |
| rame | solido | 0,385 |
| molibdeno | solido | 0,250 |
| acciaio | solido | 0,462 |
| diamante | solido | 0,502 |
| etanolo | liquido | 2,460 |
| oro | solido | 0,129 |
| grafite | solido | 0,720 |
| elio | gas | 5,190 |
| idrogeno | gas | 14,300 |
| ferro | solido | 0,444 |
| guida | solido | 0,130 |
| ghisa | solido | 0,540 |
| tungsteno | solido | 0,134 |
| litio | solido | 3,582 |
| Mercurio | liquido | 0,139 |
| azoto | gas | 1,042 |
| oli di petrolio | liquido | 1,67 — 2,01 |
| ossigeno | gas | 0,920 |
| vetro di quarzo | solido | 0,703 |
| acqua 373 K (100 °C) | gas | 2,020 |
| acqua | liquido | 4,187 |
| Ghiaccio | solido | 2,060 |
| mosto di birra | liquido | 3,927 |
| asfalto | 0,92 |
| mattone pieno | 0,84 |
| mattone di silicato | 1,00 |
| calcestruzzo | 0,88 |
| kronglas (vetro) | 0,67 |
| selce (vetro) | 0,503 |
| vetro della finestra | 0,84 |
| granito | 0,790 |
| pietra ollare | 0,98 |
| gesso | 1,09 |
| marmo, mica | 0,880 |
| sabbia | 0,835 |
| acciaio | 0,47 |
| il suolo | 0,80 |
| Di legno | 1,7 |
Guarda anche
- Capacità termica
- Capacità termica volumetrica
- Capacità termica molare
- Calore latente
- Capacità termica di un gas ideale
- Calore specifico di vaporizzazione e condensazione
- Calore specifico di fusione
Appunti
-
↑ Per un campione disomogeneo (in termini di composizione chimica), il calore specifico è una caratteristica differenziale che varia da punto a punto.
In linea di principio dipende anche dalla temperatura (sebbene in molti casi cambi abbastanza debolmente con sbalzi di temperatura sufficientemente grandi), mentre in senso stretto si determina - in funzione della capacità termica - come grandezza differenziale e lungo l'asse della temperatura, cioè
A rigor di termini, si dovrebbe considerare la variazione di temperatura nella definizione di calore specifico non di un grado (soprattutto non di qualche unità di temperatura più grande), ma di una piccola con la corrispondente quantità di calore trasferito. (Vedi testo principale sotto).
- ↑ I Kelvin (K) qui possono essere sostituiti da gradi Celsius (°C), poiché queste scale di temperatura (assoluta e scala Celsius) differiscono l'una dall'altra solo nel punto di partenza, ma non nel valore dell'unità di misura.
Collegamenti
- Tabelle delle grandezze fisiche. Manuale, ed. IK Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Corso generale di fisica. - T. II. Termodinamica e fisica molecolare.
- E. M. Lifshits Capacità termica // sotto. ed. AM Prokhorova Enciclopedia fisica. - M.: "Enciclopedia sovietica", 1998. - T. 2.
Capacità termica della tabella dei materiali
In edilizia, una caratteristica molto importante è la capacità termica dei materiali da costruzione. Da esso dipendono le caratteristiche di isolamento termico delle pareti dell'edificio e, di conseguenza, la possibilità di un soggiorno confortevole all'interno dell'edificio
Da esso dipendono le caratteristiche di isolamento termico delle pareti dell'edificio e, di conseguenza, la possibilità di un soggiorno confortevole all'interno dell'edificio.
Prima di procedere alla conoscenza delle caratteristiche di isolamento termico dei singoli materiali da costruzione, è necessario capire qual è la capacità termica e come viene determinata.
Capacità termica specifica dei materiali
La capacità termica è una quantità fisica che descrive la capacità di un materiale di accumulare temperatura da un ambiente riscaldato.
Quantitativamente, il calore specifico è uguale alla quantità di energia, misurata in J, necessaria per riscaldare di 1 grado un corpo di massa 1 kg.
Di seguito una tabella della capacità termica specifica dei più comuni materiali da costruzione.
Per calcolare la capacità termica di un materiale è necessario disporre di dati quali:
- tipo e volume del materiale riscaldato (V);
- un indicatore della capacità termica specifica di questo materiale (Corte);
- peso specifico (msp);
- temperatura iniziale e finale del materiale.
Capacità termica dei materiali da costruzione
La capacità termica dei materiali, la cui tabella è riportata sopra, dipende dalla densità e dalla conduttività termica del materiale.
E il coefficiente di conducibilità termica, a sua volta, dipende dalle dimensioni e dalla chiusura dei pori. Un materiale finemente poroso con un sistema chiuso di pori ha un maggiore isolamento termico e, di conseguenza, una conduttività termica inferiore rispetto a uno grossolanamente poroso.
Questo è molto facile da seguire sull'esempio dei materiali più comuni in edilizia. La figura seguente mostra come il coefficiente di conducibilità termica e lo spessore del materiale influiscano sulle qualità di schermatura termica delle recinzioni esterne.
La figura mostra che i materiali da costruzione con una densità inferiore hanno un coefficiente di conducibilità termica inferiore.
Tuttavia, questo non è sempre il caso. Ad esempio, esistono tipi di isolamento termico fibrosi per i quali si applica il modello opposto: minore è la densità del materiale, maggiore è la conduttività termica.
Pertanto, non si può fare affidamento esclusivamente sull'indicatore della densità relativa del materiale, ma vale la pena considerare le sue altre caratteristiche.
Caratteristiche comparative della capacità termica dei principali materiali da costruzione
Per confrontare la capacità termica dei materiali da costruzione più diffusi, come legno, mattoni e cemento, è necessario calcolare la capacità termica di ciascuno di essi.
Prima di tutto, è necessario determinare il peso specifico di legno, mattoni e cemento. È noto che 1 m3 di legno pesa 500 kg, mattoni - 1700 kg e cemento - 2300 kg. Se prendiamo un muro il cui spessore è di 35 cm, con semplici calcoli otteniamo che il peso specifico di 1 mq.
m di legno sarà 175 kg, mattoni - 595 kg e cemento - 805 kg. Successivamente, selezioniamo il valore di temperatura al quale si verificherà l'accumulo di energia termica nelle pareti. Ad esempio, questo accadrà in una calda giornata estiva con una temperatura dell'aria di 270°C.
Per le condizioni selezionate, calcoliamo la capacità termica dei materiali selezionati:
- Parete in legno: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2.3x175x27 \u003d 10867.5 (kJ);
- Muro di cemento: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Muro di mattoni: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Dai calcoli effettuati si evince che a parità di spessore delle pareti, il calcestruzzo ha la capacità termica più elevata e il legno quella più bassa. Cosa dice? Ciò suggerisce che in una calda giornata estiva, la massima quantità di calore si accumulerà in una casa di cemento e, perlomeno, dal legno.
Questo spiega il fatto che in una casa di legno è fresco quando fa caldo e caldo quando fa freddo. Mattoni e cemento accumulano facilmente una quantità sufficientemente grande di calore dall'ambiente, ma altrettanto facilmente se ne separano.
Capacità termica e conducibilità termica dei materiali
La conducibilità termica è una quantità fisica di materiali che descrive la capacità della temperatura di penetrare da una superficie all'altra della parete.
Per creare condizioni confortevoli nella stanza, è necessario che le pareti abbiano un'elevata capacità termica e una bassa conduttività termica. In questo caso, le pareti della casa potranno accumulare l'energia termica dell'ambiente, ma allo stesso tempo impedire la penetrazione della radiazione termica nella stanza.
Capacità termica per vari processi e stati della materia
Il concetto di capacità termica è definito sia per sostanze in vari stati di aggregazione (solidi, liquidi, gas) sia per insiemi di particelle e quasiparticelle (in fisica dei metalli, ad esempio, si parla di capacità termica di un gas di elettroni).
Capacità termica di un gas ideale
Articolo principale: Capacità termica di un gas ideale
La capacità termica di un sistema di particelle non interagenti (ad esempio un gas ideale) è determinata dal numero di gradi di libertà delle particelle.
Capacità termica molare a volume costante:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
dove R {\ displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) è la costante del gas universale, io {\ displaystyle i} è il numero .
La capacità termica molare a pressione costante è correlata alla relazione di Mayer CV{\displaystyle C_{V}}:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \oltre 2}R.}
Capacità termica dei cristalli
Confronto dei modelli di Debye ed Einstein per la capacità termica di un solido
Esistono diverse teorie sulla capacità termica di un solido:
- La legge Dulong-Petit e la legge Joule-Kopp. Entrambe le leggi derivano da concetti classici e sono valide con una certa precisione solo per temperature normali (da 15°C a 100°C circa).
- La teoria quantistica di Einstein delle capacità termiche. La prima applicazione delle leggi quantistiche alla descrizione della capacità termica.
- Teoria quantistica delle capacità termiche di Debye. Contiene la descrizione più completa e concorda bene con l'esperimento.
Capacità termiche specifiche, molari e volumetriche
Articoli principali: Calore specifico, Capacità termica molare e Capacità termica volumetrica
Ovviamente, maggiore è la massa del corpo, maggiore è il calore necessario per riscaldarlo e la capacità termica del corpo è proporzionale alla quantità di sostanza in esso contenuta. La quantità di una sostanza può essere caratterizzata dalla massa o dal numero di moli. Pertanto, è conveniente utilizzare i concetti di capacità termica specifica (capacità termica per unità di massa di un corpo):
- c = Cm {\ displaystyle c = {C \ su m}}
e capacità termica molare (capacità termica di una mole di una sostanza):
- Cμ = Cν, {\ displaystyle C_ {\ mu} = {C \ sopra \ nu},}
dove ν = mμ {\ displaystyle \ nu = {m \ over \ mu}} è la quantità di sostanza nel corpo; m {\ displaystyle m} è il peso corporeo; μ {\ displaystyle \ mu} è la massa molare. Le capacità termiche molari e specifiche sono correlate da Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu}=c\mu}.
Capacità termica volumetrica (capacità termica per unità di volume di un corpo):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \sopra V}.}
Conducibilità termica dei metalli non ferrosi, capacità termica e densità delle leghe
La tabella mostra i valori di conducibilità termica dei metalli (non ferrosi), nonché la composizione chimica dei metalli e delle leghe tecniche nell'intervallo di temperatura da 0 a 600°C.
Metalli non ferrosi e leghe: nichel Ni, monel, nicromo; leghe di nichel (secondo GOST 492-58): cupronichel NM81, NM70, costantana NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts e K-monel, alumel, chromel, manganina NMMts 85-12, invar; leghe di magnesio (secondo GOST 2856-68), elettroni, platino-rodio; saldature morbide (secondo GOST 1499-70): stagno puro, piombo, POS-90, POS-40, POS-30, lega di rose, lega di legno.
Secondo la tabella, si può vedere che le leghe di magnesio e nichel hanno un'elevata conduttività termica (a temperatura ambiente). La bassa conducibilità termica è caratteristica di nicromo, invar e leghe di legno.
Coefficienti di conducibilità termica delle leghe di alluminio, rame e nichel
La conducibilità termica dei metalli, alluminio, rame e leghe di nichel nella tabella è data nell'intervallo di temperatura da 0 a 600 ° C nelle unità di W / (m gradi) Metalli e leghe: alluminio, leghe di alluminio, duralluminio, ottone , rame, monel, alpacca, nicromo, ferruginoso nicromo, acciaio dolce. Le leghe di alluminio hanno una conduttività termica maggiore rispetto alle leghe di ottone e nichel.
Coefficienti di conducibilità termica delle leghe
La tabella mostra i valori di conducibilità termica delle leghe nell'intervallo di temperatura da 20 a 200ºС.Leghe: bronzo alluminio, bronzo, bronzo fosforoso, invar, costantana, manganina, leghe di magnesio, leghe di rame, lega di rosa, lega di legno, leghe di nichel , alpacca, platino-iridio, lega elettronica, platino-rodio.
La tabella riporta i valori di resistività elettrica e CTE di un filo metallico di vari metalli e leghe.
Materiale del filo: alluminio, tungsteno, ferro, oro, ottone, manganina, rame, nichel, costantana, nichelcromo, stagno, platino, piombo, argento, zinco.
Come si può vedere dalla tabella, il filo di nichelcromo ha un'elevata resistività elettrica e viene utilizzato con successo come spirali incandescenti di elementi riscaldanti in molti dispositivi domestici e industriali.
Capacità termica specifica delle leghe non ferrose
La tabella riporta i valori della capacità termica specifica (massa) delle leghe non ferrose bicomponenti e multicomponenti che non contengono ferro a temperature da 123 a 1000K. La capacità termica è indicata in unità di kJ/(kg gradi).
Viene data la capacità termica delle seguenti leghe: leghe contenenti alluminio, rame, magnesio, vanadio, zinco, bismuto, oro, piombo, stagno, cadmio, nichel, iridio, platino, potassio, sodio, manganese, titanio, bismuto-piombo- lega di stagno, lega di bismuto-piombo, lega di bismuto-piombo-cadmio, alumel, lega di tiglio, nicromo, lega di rosa.
C'è anche una tabella separata che mostra la capacità termica specifica dei metalli a varie temperature.
Capacità termica specifica delle leghe speciali multicomponenti
La capacità termica specifica (massa) delle leghe speciali multicomponenti è indicata nella tabella a temperature da 0 a 1300ºС. L'unità di misura della capacità termica è cal/(g gradi) Capacità termica di leghe speciali: alumel, bell-metal, leghe di legno, invar, leghe di tiglio, manganina, monel, leghe di rose, bronzo fosforoso, cromel, leghe Na-K, Lega Pb-Bi, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Densità delle leghe
Viene presentata una tabella dei valori di densità della lega a temperatura ambiente. Sono fornite le seguenti leghe: bronzo, stagno, fosforo, duralluminio, invar, costantana, ottone, magnalium, manganina, monel - metallo, platino - lega di iridio, lega di legno, acciaio laminato, fusione.
NOTA: Attenzione! La densità delle leghe nella tabella è indicata nella potenza di 10-3. Non dimenticare di moltiplicare per 1000! Ad esempio, la densità dell'acciaio laminato varia da 7850 a 8000 kg/m3.
- Mikheev MA, Mikheeva I.M. Fondamenti di scambio termico.
- Quantità fisiche. Directory. A.P. Babichev, NA Babushkina, AM Bratkovsky e altri; ed. È. Grigorieva, EZ Meilichov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 pag.
- Tabelle delle grandezze fisiche. Directory. ed. acad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 pag.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. e altre proprietà termofisiche di componenti di sistemi combustibili. M. 1992. - 184 pag.
- Forni industriali. Guida di riferimento per i calcoli e la progettazione. 2a edizione, integrata e rivista, Kazantsev E.I. M.: "Metallurgia", 1975.- 368 p.
