1 Laidininkų ir prietaisų šildymas trumpojo jungimo atveju
Trumpas režimas
trumpasis jungimas (trumpasis jungimas) grandinėje didžiąja dalimi
yra ekstremali situacija, ir taip paprastai
pašalintas per trumpą laiką
- sekundės ir sekundės dalys. Per
šio laiko paskirstymo
karštis toks didelis, kad temperatūra
laidininkai ir aparatai peržengia
normoms nustatytos ribos
režimu.
Net trumpalaikiai
laidininkų temperatūros kilimas ir
prietaisai trumpojo jungimo metu gali sukelti
metalo minkštinimas ir lydymas,
deganti izoliacija, kontaktų sunaikinimas
ir kita žala. Už patikimą
būtinas elektros sistemos eksploatavimas
išvengti žalos, pvz
pasiekiama pasirinkus tinkamą
srovės laidų dalių matmenys ir nustatymai
relės apsauga.
Gebėjimas
aparatų ir laidininkų atsparumas
trumpalaikis šiluminis efektas
trumpojo jungimo srovė be žalos, užkertanti kelią
tolesnis darbas vadinamas terminiu
atkaklumas. Šiluminis
atsparumas yra galutinė temperatūra,
kuri apsiriboja mechanine
metalo stiprumas, deformacija
prietaisų dalys, taip pat atsparumas karščiui
Isolation. Leistinos galinės temperatūros
laidininkams trumpojo jungimo atveju pateikiami
2.1 lentelė.
Specifinė šiluma
savitoji šiluminė galia, savitoji šiluminė galia 8 klasėSpecifinė šiluma - šiluminės talpos ir masės santykis, medžiagos masės vieneto šiluminė talpa (skirtingoms medžiagoms skirtinga); fizikinis dydis, skaitiniu požiūriu lygus šilumos kiekiui, kuris turi būti perduotas tam tikros medžiagos masės vienetui, kad jos temperatūra pasikeistų vienu.
Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) savitoji šiluma matuojama džauliais kilogramui vienam kelvinui, J / (kg K). Kartais naudojami ir nesisteminiai vienetai: kalorijos / (kg K) ir kt.
Savitoji šiluminė talpa dažniausiai žymima raidėmis c arba C, dažnai su apatiniais indeksais.
Savitosios šilumos reikšmę įtakoja medžiagos temperatūra ir kiti termodinaminiai parametrai. Pavyzdžiui, matuojant vandens savitąją šiluminę talpą, 20°C ir 60°C temperatūroje bus gauti skirtingi rezultatai.
Be to, savitoji šiluminė talpa priklauso nuo to, kaip leidžiama keistis medžiagos termodinaminiams parametrams (slėgiui, tūriui ir kt.).
); pavyzdžiui, savitoji šiluma esant pastoviam slėgiui (CP) ir esant pastoviam tūriui (CV) paprastai skiriasi.
Savitosios šiluminės talpos apskaičiavimo formulė: čia c savitoji šiluminė talpa, Q šilumos kiekis, kurį medžiaga gauna kaitinant (arba išsiskiria aušinant), m yra šildomos (aušinančios) medžiagos masė, ΔT yra skirtumas tarp galutinės ir pradinės medžiagos temperatūrų. Savitoji šiluminė talpa gali priklausyti (ir iš esmės, griežtai tariant, visada - daugiau ar mažiau - priklauso) nuo temperatūros, todėl tokia formulė su maža (formaliai be galo maža) ir yra teisingesnė:
- 1 Kai kurių medžiagų specifinės šiluminės talpos vertės
- 2 Taip pat žr
- 3 pastabos
- 4 Literatūra
- 5 Nuorodos
Kai kurių medžiagų savitosios šiluminės talpos vertės
| išdžiuvęs) | dujų | 1,005 |
| oras (100% drėgmė) | dujų | 1,0301 |
| aliuminio | kietas | 0,903 |
| berilio | kietas | 1,8245 |
| Žalvaris | kietas | 0,377 |
| skarda | kietas | 0,218 |
| vario | kietas | 0,385 |
| molibdenas | kietas | 0,250 |
| plieno | kietas | 0,462 |
| deimantas | kietas | 0,502 |
| etanolis | skystis | 2,460 |
| auksas | kietas | 0,129 |
| grafitas | kietas | 0,720 |
| helis | dujų | 5,190 |
| vandenilis | dujų | 14,300 |
| geležies | kietas | 0,444 |
| vadovauti | kietas | 0,130 |
| ketaus | kietas | 0,540 |
| volframas | kietas | 0,134 |
| ličio | kietas | 3,582 |
| Merkurijus | skystis | 0,139 |
| azoto | dujų | 1,042 |
| naftos alyvos | skystis | 1,67 — 2,01 |
| deguonies | dujų | 0,920 |
| kvarcinis stiklas | kietas | 0,703 |
| vanduo 373 K (100 °C) | dujų | 2,020 |
| vandens | skystis | 4,187 |
| ledas | kietas | 2,060 |
| alaus misa | skystis | 3,927 |
| asfaltas | 0,92 |
| kieta plyta | 0,84 |
| silikatinės plytos | 1,00 |
| betono | 0,88 |
| kronglas (stiklas) | 0,67 |
| titnagas (stiklas) | 0,503 |
| lango stiklas | 0,84 |
| granito | 0,790 |
| muilo akmuo | 0,98 |
| gipso | 1,09 |
| marmuras, žėrutis | 0,880 |
| smėlis | 0,835 |
| plieno | 0,47 |
| dirvožemis | 0,80 |
| medienos | 1,7 |
taip pat žr
- Šilumos talpa
- Tūrinė šiluminė talpa
- Molinė šiluminė talpa
- Latentinis karštis
- Idealių dujų šiluminė talpa
- Savitoji garavimo ir kondensacijos šiluma
- Savitoji sintezės šiluma
Pastabos
-
↑ Nehomogeniškam (cheminės sudėties atžvilgiu) mėginiui specifinė šiluma yra skirtinga charakteristika, kuri skiriasi nuo taško.
Iš esmės tai priklauso ir nuo temperatūros (nors daugeliu atvejų gana silpnai kinta esant pakankamai dideliems temperatūros pokyčiams), o griežtai kalbant nustatoma – vadovaujantis šilumine talpa – kaip diferencinis dydis ir išilgai temperatūros ašies, t.y.
Griežtai kalbant, temperatūros pokytį specifinės šilumos apibrėžime reikėtų vertinti ne vienu laipsniu (ypač ne kokiu nors didesniu temperatūros vienetu), o mažu su atitinkamu perduodamos šilumos kiekiu. (Žr. pagrindinį tekstą žemiau).
- ↑ Kelvinus (K) čia galima pakeisti Celsijaus laipsniais (°C), nes šios temperatūros skalės (absoliutinė ir Celsijaus skalė) skiriasi viena nuo kitos tik pradiniu tašku, bet ne matavimo vieneto reikšme.
Nuorodos
- Fizinių dydžių lentelės. Vadovas, red. I. K. Kikoina, M., 1976 m.
- Sivukhin DV Bendrasis fizikos kursas. - T. II. Termodinamika ir molekulinė fizika.
- E. M. Lifshits Šilumos talpa // pagal. red. AM Prokhorovos fizinė enciklopedija. - M .: "Tarybų enciklopedija", 1998. - T. 2.
Medžiagų šiluminė talpa
Statyboje labai svarbi charakteristika yra statybinių medžiagų šiluminė talpa. Nuo to priklauso pastato sienų termoizoliacinės charakteristikos ir, atitinkamai, galimybė patogiai gyventi pastato viduje.
Nuo to priklauso pastato sienų šiluminės izoliacijos charakteristikos ir, atitinkamai, galimybė patogiai apsistoti pastato viduje.
Prieš pradedant susipažinti su atskirų statybinių medžiagų šilumos izoliacijos charakteristikomis, būtina suprasti, kokia yra šiluminė talpa ir kaip ji nustatoma.
Medžiagų savitoji šiluminė talpa
Šiluminė talpa yra fizikinis dydis, apibūdinantis medžiagos gebėjimą kaupti temperatūrą iš įkaitusios aplinkos.
Kiekybiškai savitoji šiluma lygi energijos kiekiui, matuojamam J, reikalingam 1 kg masės kūnui pašildyti 1 laipsniu.
Žemiau pateikiama dažniausiai naudojamų statybinių medžiagų savitosios šiluminės galios lentelė.
Norint apskaičiuoti medžiagos šiluminę talpą, būtina turėti tokius duomenis:
- kaitinamos medžiagos tipas ir tūris (V);
- šios medžiagos savitosios šiluminės talpos rodiklis (Teismas);
- savitasis svoris (msp);
- pradinė ir galutinė medžiagos temperatūra.
Statybinių medžiagų šiluminė talpa
Medžiagų šiluminė talpa, kurios lentelė pateikta aukščiau, priklauso nuo medžiagos tankio ir šilumos laidumo.
O šilumos laidumo koeficientas savo ruožtu priklauso nuo porų dydžio ir uždarumo. Smulkiai porėta medžiaga su uždara porų sistema turi didesnę šilumos izoliaciją ir atitinkamai mažesnį šilumos laidumą nei stambiai porėta.
Tai labai lengva sekti, pavyzdžiui, dažniausiai statyboje naudojamų medžiagų pavyzdžiu. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip šilumos laidumo koeficientas ir medžiagos storis įtakoja išorinių tvorų šilumos izoliacines savybes.
Paveikslėlyje parodyta, kad mažesnio tankio statybinės medžiagos turi mažesnį šilumos laidumo koeficientą.
Tačiau taip būna ne visada. Pavyzdžiui, yra pluoštinių šilumos izoliacijos tipų, kuriems taikomas priešingas modelis: kuo mažesnis medžiagos tankis, tuo didesnis šilumos laidumas.
Todėl negalima pasikliauti vien santykinio medžiagos tankio rodikliu, tačiau verta atsižvelgti į kitas jo savybes.
Pagrindinių statybinių medžiagų šiluminės galios lyginamoji charakteristika
Norint palyginti populiariausių statybinių medžiagų, tokių kaip mediena, plyta ir betonas, šiluminę galią, būtina apskaičiuoti kiekvienos iš jų šiluminę galią.
Visų pirma, reikia nustatyti medienos, plytų ir betono savitąjį svorį. Yra žinoma, kad 1 m3 medienos sveria 500 kg, plytų – 1700 kg, betono – 2300 kg. Jei imsime sieną, kurios storis yra 35 cm, tada paprastais skaičiavimais gauname, kad savitasis svoris yra 1 kv.
m medienos bus 175 kg, plytų - 595 kg, o betono - 805 kg. Toliau pasirenkame temperatūros reikšmę, kuriai esant šiluminė energija kaupsis sienose. Pavyzdžiui, tai atsitiks karštą vasaros dieną, kai oro temperatūra siekia 270C.
Pasirinktoms sąlygoms apskaičiuojame pasirinktų medžiagų šiluminę galią:
- Medinė siena: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Betoninė siena: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Plytų siena: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Iš atliktų skaičiavimų matyti, kad esant vienodam sienelės storiui betonas turi didžiausią šiluminę talpą, o mediena – mažiausią. Ką tai sako? Tai leidžia manyti, kad karštą vasaros dieną maksimaliai šilumos kaupsis name, pagamintame iš betono, o mažiausiai – iš medžio.
Tai paaiškina faktą, kad mediniame name karštu oru vėsu, o šaltu – šilta. Plyta ir betonas lengvai sukaupia pakankamai didelį šilumos kiekį iš aplinkos, tačiau lygiai taip pat lengvai su ja atsiskiria.
Medžiagų šiluminė talpa ir šilumos laidumas
Šilumos laidumas yra fizinis medžiagų kiekis, apibūdinantis temperatūros gebėjimą prasiskverbti iš vieno sienos paviršiaus į kitą.
Norint sukurti patogias sąlygas kambaryje, būtina, kad sienos būtų aukštos šilumos talpos ir mažo šilumos laidumo. Tokiu atveju namo sienos galės kaupti aplinkos šiluminę energiją, bet tuo pačiu neleisti šiluminės spinduliuotės prasiskverbti į patalpą.
Šiluminė talpa įvairiems procesams ir medžiagų būsenoms
Šiluminės talpos sąvoka apibrėžiama tiek medžiagoms, kurios yra įvairių agregacijos būsenų (kietos medžiagos, skysčiai, dujos), tiek dalelių ir kvazidalelių ansambliams (pavyzdžiui, metalų fizikoje kalbama apie elektronų dujų šiluminę talpą).
Idealių dujų šiluminė talpa
Pagrindinis straipsnis: Idealių dujų šiluminė talpa
Nesąveikaujančių dalelių sistemos (pavyzdžiui, idealių dujų) šiluminė talpa nustatoma pagal dalelių laisvės laipsnių skaičių.
Molinė šiluminė talpa esant pastoviam tūriui:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
kur R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) yra universali dujų konstanta, i{\displaystyle i} yra skaičius .
Molinė šiluminė talpa esant pastoviam slėgiui yra susijusi su CV{\displaystyle C_{V}} Mayer ryšiu:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Kristalų šiluminė talpa
Kietosios medžiagos šiluminės talpos Debye ir Einstein modelių palyginimas
Yra keletas kietųjų medžiagų šiluminės talpos teorijų:
- Dulong-Petit įstatymas ir Joule-Kopp įstatymas. Abu dėsniai yra kilę iš klasikinių sąvokų ir tam tikru tikslumu galioja tik esant normaliai temperatūrai (maždaug nuo 15 °C iki 100 °C).
- Einšteino šiluminių pajėgumų kvantinė teorija. Pirmasis kvantinių dėsnių taikymas šilumos talpos aprašymui.
- Debye šiluminių pajėgumų kvantinė teorija. Pateikiamas išsamiausias aprašymas ir puikiai tinka eksperimentui.
Specifinės, molinės ir tūrinės šiluminės talpos
Pagrindiniai straipsniai: Specifinė šiluma, Molinė šiluminė talpa ir Tūrinė šiluminė talpa
Akivaizdu, kad kuo didesnė kūno masė, tuo daugiau šilumos reikia jam sušildyti, o kūno šiluminė talpa yra proporcinga jame esančios medžiagos kiekiui. Medžiagos kiekį galima apibūdinti mase arba molių skaičiumi. Todėl patogu vartoti savitosios šiluminės talpos (šilumos talpa kūno masės vienetui) sąvokas:
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
ir molinė šiluminė talpa (vieno molio medžiagos šiluminė talpa):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
čia ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} yra medžiagos kiekis organizme; m{\displaystyle m} yra kūno svoris; μ{\displaystyle \mu } yra molinė masė. Molinės ir specifinės šiluminės talpos yra susijusios su Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Tūrinė šiluminė talpa (šilumos talpa kūno tūrio vienetui):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Spalvotųjų metalų šilumos laidumas, lydinių šiluminė talpa ir tankis
Lentelėje pateikiamos metalų (spalvotųjų metalų) šilumos laidumo vertės, taip pat metalų ir techninių lydinių cheminė sudėtis temperatūrų diapazone nuo 0 iki 600°C.
Spalvotieji metalai ir lydiniai: nikelis Ni, monelis, nichromas; nikelio lydiniai (pagal GOST 492-58): vario nikelis NM81, NM70, konstantas NMMts 58,5-1,54, kopelis NM 56,5, monelis NMZhMts ir K-monelis, alumelis, chromelis, manganinas NMMts, invar-1; magnio lydiniai (pagal GOST 2856-68), elektronas, platina-rodis; minkštieji lydmetaliai (pagal GOST 1499-70): gryna skarda, švinas, POS-90, POS-40, POS-30, Rožių lydinys, Medienos lydinys.
Pagal lentelę matyti, kad magnio lydiniai ir nikelis pasižymi dideliu šilumos laidumu (kambario temperatūroje). Žemas šilumos laidumas būdingas nichromui, invarui ir medienos lydiniui.
Aliuminio, vario ir nikelio lydinių šilumos laidumo koeficientai
Metalų, aliuminio, vario ir nikelio lydinių šilumos laidumas lentelėje pateiktas temperatūrų diapazone nuo 0 iki 600 ° C, vienetais W / (m deg) Metalai ir lydiniai: aliuminis, aliuminio lydiniai, duraliuminis, žalvaris , varis, monelis, nikelio sidabras, nichromas, geležies nichromas, minkštas plienas. Aliuminio lydiniai turi didesnį šilumos laidumą nei žalvario ir nikelio lydiniai.
Lydinių šilumos laidumo koeficientai
Lentelėje pateiktos lydinių šilumos laidumo vertės temperatūros diapazone nuo 20 iki 200ºС. Lydiniai: aliuminio bronza, bronza, fosforinė bronza, invaras, konstantanas, manganinas, magnio lydiniai, vario lydiniai, rožių lydinys, medienos lydinys, nikelio lydiniai , nikelio sidabras, platina-iridis, lydinio elektronas, platina-rodis.
Lentelėje pateikiamos metalinės vielos, pagamintos iš įvairių metalų ir lydinių, elektrinės varžos ir CTE vertės.
Vielos medžiaga: aliuminis, volframas, geležis, auksas, žalvaris, manganinas, varis, nikelis, konstantanas, nichromas, alavas, platina, švinas, sidabras, cinkas.
Kaip matyti iš lentelės, nichromo viela turi didelę elektrinę varžą ir sėkmingai naudojama kaip kaitrinės šildymo elementų spiralės daugelyje buitinių ir pramoninių prietaisų.
Spalvotųjų metalų lydinių savitoji šiluminė talpa
Lentelėje pateiktos dvikomponentių ir daugiakomponenčių spalvotųjų metalų lydinių, kuriuose nėra geležies, savitosios (masės) šiluminės talpos vertės nuo 123 iki 1000 K temperatūroje. Šilumos talpa nurodoma kJ/(kg deg.) vienetais.
Pateikiama šių lydinių šiluminė talpa: lydiniai, kurių sudėtyje yra aliuminio, vario, magnio, vanadžio, cinko, bismuto, aukso, švino, alavo, kadmio, nikelio, iridžio, platinos, kalio, natrio, mangano, titano, bismuto-švino. alavo lydinys, lydinys bismutas-švinas, bismutas-švinas-kadmis, alumelis, liepų lydinys, nichromas, rožių lydinys.
Taip pat yra atskira lentelė, kurioje rodoma savitoji metalų šiluminė talpa esant įvairioms temperatūroms.
Daugiakomponenčių specialiųjų lydinių savitoji šiluminė talpa
Daugiakomponenčių specialiųjų lydinių savitoji (masinė) šiluminė talpa pateikta lentelėje nuo 0 iki 1300ºС temperatūroje. Šilumos talpos vienetas yra cal/(g deg.) Specialiųjų lydinių šiluminė talpa: alumelis, varpinis metalas, medienos lydinys, invaras, liepų lydinys, manganinas, monelis, rožių lydinys, fosforinė bronza, chromelis, Na-K lydinys, Pb-Bi lydinys, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Lydinių tankis
Pateikiama lydinio tankio verčių kambario temperatūroje lentelė. Pateikiami šie lydiniai: bronza, alavas, fosforas, duraliuminis, invaras, konstantanas, žalvaris, magnalis, manganinas, monelis - metalas, platina - iridžio lydinys, medienos lydinys, valcuotas plienas, liejimas.
PASTABA: Būkite atsargūs! Lentelėje lydinių tankis nurodytas 10-3 galia. Nepamirškite padauginti iš 1000! Pavyzdžiui, valcuoto plieno tankis svyruoja nuo 7850 iki 8000 kg/m3.
- Mikheevas M.A., Mikheeva I.M. Šilumos perdavimo pagrindai.
- Fiziniai kiekiai. Katalogas. A.P. Babičevas, N.A. Babuškina, A.M. Bratkovskis ir kiti; Red. I.S. Grigorjeva, E.Z. Meilikhovas. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 p.
- Fizinių dydžių lentelės. Katalogas. Red. akad. I.K. Kikoinas. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 p.
- Sheludyak Yu.E., Kašporovas L.Ya. ir kitos Degiųjų sistemų komponentų termofizinės savybės. M. 1992. - 184 p.
- Pramoninės orkaitės. Skaičiavimų ir projektavimo informacinis vadovas. 2-asis leidimas, papildytas ir pataisytas, Kazantsev E.I. M.: "Metalurgija", 1975.- 368 p.
