1 Vadītāju un ierīču sildīšana īssavienojuma gadījumā
Īss režīms
īssavienojums (īssavienojums) ķēdē lielākoties
ir ārkārtas situācija, un tā parasti ir
likvidēts īsā laika periodā
- sekundes un sekundes daļas. Laikā
šis laika sadalījums
karstums ir tik liels, ka temperatūra
vadītāji un aparāti sniedzas tālāk
normas noteiktie ierobežojumi
režīmā.
Pat īslaicīgi
vadu temperatūras paaugstināšanās un
ierīces īssavienojuma laikā var izraisīt
metāla mīkstināšana un kausēšana,
degoša izolācija, kontaktu iznīcināšana
un citi bojājumi. Par uzticamu
ir nepieciešama elektriskās sistēmas darbība
izvairieties no bojājumiem, piemēram
panāk, izvēloties atbilstošo
strāvu nesošo daļu izmēri un iestatījumi
releja aizsardzība.
Spēja
aparātu un vadītāju pretestība
īslaicīgs termiskais efekts
īssavienojuma strāva bez bojājumiem, novēršot
turpmāko darbu sauc par termisko
izturību. Termiskā
pretestība ir galīgā temperatūra,
kas aprobežojas ar mehānisko
metāla stiprība, deformācija
ierīču daļas, kā arī karstumizturība
izolācija. Pieļaujamās beigu temperatūras
vadītājiem īssavienojuma gadījumā ir doti
tabula 2.1.
Īpašs karstums
īpatnējā siltumietilpība, īpatnējā siltumietilpības klase 8Īpašs karstums - siltumietilpības attiecība pret masu, vielas masas vienības siltumietilpība (dažādām vielām atšķirīga); fizikāls lielums, kas skaitliski vienāds ar siltuma daudzumu, kas jānodod noteiktas vielas masas vienībai, lai tās temperatūra mainītos par vienu.
Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI) īpatnējo siltumu mēra džoulos uz kilogramu uz kelvinu, J / (kg K). Dažreiz tiek izmantotas arī nesistēmiskas vienības: kalorijas / (kg K) utt.
Īpatnējo siltumietilpību parasti apzīmē ar burtiem c vai C, bieži vien ar apakšindeksiem.
Īpatnējā siltuma vērtību ietekmē vielas temperatūra un citi termodinamiskie parametri. Piemēram, ūdens īpatnējās siltumietilpības mērīšana 20°C un 60°C iegūs dažādus rezultātus.
Turklāt īpatnējā siltumietilpība ir atkarīga no tā, kā tiek ļauts mainīties vielas termodinamiskajiem parametriem (spiedienam, tilpumam utt.).
); piemēram, īpatnējais siltums nemainīgā spiedienā (CP) un nemainīgā tilpumā (CV) parasti atšķiras.
Formula īpatnējās siltumietilpības aprēķināšanai: kur c ir īpatnējā siltumietilpība, Q ir siltuma daudzums, ko viela saņem karsēšanas laikā (vai izdalās dzesēšanas laikā), m ir uzsildāmās (dzesēšanas) vielas masa, ΔT ir starpība starp vielas galīgo un sākotnējo temperatūru. Īpatnējā siltumietilpība var būt atkarīga (un principā, strikti sakot, vienmēr - vairāk vai mazāk stipri - atkarīga) no temperatūras, tāpēc pareizāka ir šāda formula ar mazu (formāli bezgalīgi maza):
- 1 Īpatnējās siltumietilpības vērtības dažām vielām
- 2 Skatīt arī
- 3 piezīmes
- 4 Literatūra
- 5 Saites
Dažu vielu īpatnējās siltumietilpības vērtības
gaiss (sauss) | gāze | 1,005 |
gaiss (100% mitrums) | gāze | 1,0301 |
alumīnija | ciets | 0,903 |
berilija | ciets | 1,8245 |
misiņš | ciets | 0,377 |
skārda | ciets | 0,218 |
varš | ciets | 0,385 |
molibdēns | ciets | 0,250 |
tērauda | ciets | 0,462 |
dimants | ciets | 0,502 |
etanols | šķidrums | 2,460 |
zelts | ciets | 0,129 |
grafīts | ciets | 0,720 |
hēlijs | gāze | 5,190 |
ūdeņradis | gāze | 14,300 |
dzelzs | ciets | 0,444 |
svins | ciets | 0,130 |
čuguns | ciets | 0,540 |
volframs | ciets | 0,134 |
litijs | ciets | 3,582 |
Merkurs | šķidrums | 0,139 |
slāpeklis | gāze | 1,042 |
naftas eļļas | šķidrums | 1,67 — 2,01 |
skābeklis | gāze | 0,920 |
kvarca stikls | ciets | 0,703 |
ūdens 373 K (100 °C) | gāze | 2,020 |
ūdens | šķidrums | 4,187 |
ledus | ciets | 2,060 |
alus misa | šķidrums | 3,927 |
asfalts | 0,92 |
ciets ķieģelis | 0,84 |
silikāta ķieģelis | 1,00 |
betons | 0,88 |
kronglass (stikls) | 0,67 |
krams (stikls) | 0,503 |
logu stikls | 0,84 |
granīts | 0,790 |
ziepjakmens | 0,98 |
ģipsis | 1,09 |
marmors, vizla | 0,880 |
smiltis | 0,835 |
tērauda | 0,47 |
augsne | 0,80 |
koka | 1,7 |
Skatīt arī
- Siltuma jauda
- Tilpuma siltuma jauda
- Molārā siltuma jauda
- Latentais siltums
- Ideālas gāzes siltumietilpība
- Īpatnējais iztvaikošanas un kondensācijas siltums
- Īpatnējais saplūšanas siltums
Piezīmes
-
↑ Neviendabīgam (ķīmiskā sastāva ziņā) paraugam īpatnējais siltums ir diferenciāls raksturlielums, kas mainās atkarībā no punkta.
Principā tas ir atkarīgs arī no temperatūras (lai gan daudzos gadījumos diezgan vāji mainās pie pietiekami lielām temperatūras izmaiņām), savukārt strikti ņemot to nosaka - ievērojot siltumietilpību - kā diferenciālo lielumu un pa temperatūras asi, t.i.
Stingri sakot, temperatūras izmaiņas īpatnējā siltuma definīcijā jāņem vērā nevis par vienu grādu (it īpaši ne par kādu lielāku temperatūras vienību), bet gan par mazu ar atbilstošu nodotā siltuma daudzumu. (Skatīt galveno tekstu zemāk).
- ↑ Kelvinus (K) šeit var aizstāt ar grādiem pēc Celsija (°C), jo šīs temperatūras skalas (absolūtā un Celsija skala) atšķiras viena no otras tikai sākuma punktā, bet ne mērvienības vērtībā.
Saites
- Fizikālo lielumu tabulas. Rokasgrāmata, izd. I. K. Kikoina, M., 1976. gads.
- Sivukhin DV Vispārējais fizikas kurss. - T. II. Termodinamika un molekulārā fizika.
- E. M. Lifshits Siltuma jauda // zem. ed. AM Prokhorova fiziskā enciklopēdija. - M .: "Padomju enciklopēdija", 1998. - T. 2.
Materiālu siltumietilpība tabula
Būvniecībā ļoti svarīga īpašība ir būvmateriālu siltumietilpība. No tā ir atkarīgi ēkas sienu siltumizolācijas raksturlielumi un, attiecīgi, iespēja ērti uzturēties ēkā
No tā ir atkarīgas ēkas sienu siltumizolācijas īpašības un attiecīgi arī iespēja ērti uzturēties ēkas iekšienē.
Pirms turpināt iepazīties ar atsevišķu būvmateriālu siltumizolācijas īpašībām, ir jāsaprot, kāda ir siltuma jauda un kā tā tiek noteikta.
Materiālu īpatnējā siltumietilpība
Siltuma jauda ir fizikāls lielums, kas raksturo materiāla spēju uzkrāt temperatūru no apsildāmas vides.
Kvantitatīvi īpatnējais siltums ir vienāds ar enerģijas daudzumu, ko mēra J, kas nepieciešams, lai par 1 grādu uzsildītu ķermeni, kura masa ir 1 kg.
Zemāk ir tabula ar visbiežāk sastopamo būvmateriālu īpatnējo siltumietilpību.
Lai aprēķinātu materiāla siltumietilpību, ir nepieciešami šādi dati:
- karsējamā materiāla veids un apjoms (V);
- šī materiāla īpatnējās siltumietilpības indikators (Tiesa);
- īpatnējais svars (msp);
- materiāla sākotnējā un beigu temperatūra.
Būvmateriālu siltumietilpība
Materiālu siltumietilpība, kuras tabula ir dota iepriekš, ir atkarīga no materiāla blīvuma un siltumvadītspējas.
Un siltumvadītspējas koeficients, savukārt, ir atkarīgs no poru izmēra un aizvēršanās. Smalki porainam materiālam ar slēgtu poru sistēmu ir lielāka siltumizolācija un attiecīgi zemāka siltumvadītspēja nekā rupji porainam.
To ir ļoti viegli ievērot, piemēram, visbiežāk izmantoto būvmateriālu piemērā. Zemāk redzamajā attēlā parādīts, kā siltumvadītspējas koeficients un materiāla biezums ietekmē ārējo žogu siltumizolācijas īpašības.
Attēlā redzams, ka būvmateriāliem ar mazāku blīvumu ir zemāks siltumvadītspējas koeficients.
Tomēr tas ne vienmēr notiek. Piemēram, ir šķiedru siltumizolācijas veidi, uz kuriem attiecas pretējs modelis: jo mazāks materiāla blīvums, jo augstāka ir siltumvadītspēja.
Tāpēc nevar paļauties tikai uz materiāla relatīvā blīvuma rādītāju, bet ir vērts apsvērt citas tā īpašības.
Galveno būvmateriālu siltumietilpības salīdzinošās īpašības
Lai salīdzinātu populārāko būvmateriālu, piemēram, koka, ķieģeļu un betona siltumietilpību, ir nepieciešams aprēķināt siltumietilpību katram no tiem.
Pirmkārt, jums ir jānosaka koksnes, ķieģeļu un betona īpatnējais svars. Zināms, ka 1 m3 koksnes sver 500 kg, ķieģelis - 1700 kg, bet betons - 2300 kg. Ja ņemam sienu, kuras biezums ir 35 cm, tad ar vienkāršiem aprēķiniem iegūstam, ka īpatnējais svars ir 1 kv.
m koksnes būs 175 kg, ķieģeļu - 595 kg, bet betona - 805 kg. Tālāk mēs izvēlamies temperatūras vērtību, pie kuras notiks siltumenerģijas uzkrāšanās sienās. Piemēram, tas notiks karstā vasaras dienā ar gaisa temperatūru 270C.
Izvēlētajiem apstākļiem mēs aprēķinām izvēlēto materiālu siltumietilpību:
- Koka siena: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Betona siena: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Ķieģeļu siena: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
No veiktajiem aprēķiniem redzams, ka ar vienādu sienu biezumu betonam ir vislielākā siltumietilpība, bet koksnei – vismazākā. Ko tas saka? Tas liek domāt, ka karstā vasaras dienā no betona celtā mājā uzkrāsies maksimālais siltuma daudzums, bet vismazāk – no koka.
Tas izskaidro faktu, ka koka mājā ir vēss karstā laikā un silts aukstā laikā. Ķieģelis un betons viegli uzkrāj pietiekami lielu siltuma daudzumu no apkārtējās vides, bet tikpat viegli no tā šķiras.
Materiālu siltumietilpība un siltumvadītspēja
Siltumvadītspēja ir materiālu fizikāls daudzums, kas raksturo temperatūras spēju iekļūt no vienas sienas virsmas uz otru.
Lai telpā radītu komfortablus apstākļus, sienām jābūt ar augstu siltumietilpību un zemu siltumvadītspēju. Šajā gadījumā mājas sienas spēs uzkrāt apkārtējās vides siltumenerģiju, bet tajā pašā laikā novērst siltuma starojuma iekļūšanu telpā.
Siltuma jauda dažādiem procesiem un vielas stāvokļiem
Siltumjaudas jēdziens tiek definēts gan vielām dažādos agregācijas stāvokļos (cietās vielas, šķidrumi, gāzes), gan daļiņu un kvazidaļiņu ansambļiem (metālu fizikā, piemēram, runā par elektronu gāzes siltumietilpību).
Ideālas gāzes siltumietilpība
Galvenais raksts: Ideālas gāzes siltumietilpība
Mijiedarbojošo daļiņu sistēmas (piemēram, ideālas gāzes) siltumietilpību nosaka daļiņu brīvības pakāpju skaits.
Molārā siltumietilpība nemainīgā tilpumā:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
kur R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) ir universālā gāzes konstante, i{\displaystyle i} ir skaitlis .
Molārā siltuma jauda pie nemainīga spiediena ir saistīta ar CV{\displaystyle C_{V}} Mayer sakarību:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Kristālu siltumietilpība
Debija un Einšteina modeļu salīdzinājums cietas vielas siltumietilpībai
Pastāv vairākas teorijas par cietas vielas siltumietilpību:
- Dulong-Petit likums un Džoula-Kopa likums. Abi likumi ir atvasināti no klasiskajiem jēdzieniem un ir spēkā ar noteiktu precizitāti tikai normālai temperatūrai (aptuveni no 15 ° C līdz 100 ° C).
- Einšteina siltuma jaudu kvantu teorija. Pirmais kvantu likumu pielietojums siltumietilpības aprakstam.
- Debija siltuma jaudu kvantu teorija. Satur vispilnīgāko aprakstu un labi saskan ar eksperimentu.
Īpatnējās, molārās un tilpuma siltuma jaudas
Galvenie raksti: Īpašs karstums, Molārā siltuma jauda un Tilpuma siltuma jauda
Acīmredzot, jo lielāka ir ķermeņa masa, jo vairāk siltuma nepieciešams tā uzsildīšanai, un ķermeņa siltumietilpība ir proporcionāla tajā esošās vielas daudzumam. Vielas daudzumu var raksturot ar masu vai molu skaitu. Tāpēc ir ērti lietot īpatnējās siltumietilpības jēdzienus (siltuma jauda uz ķermeņa masas vienību):
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
un molārā siltumietilpība (viena mola vielas siltumietilpība):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
kur ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} ir vielas daudzums organismā; m{\displaystyle m} ir ķermeņa svars; μ{\displaystyle \mu } ir molārā masa. Molārās un īpatnējās siltuma jaudas ir saistītas ar Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Tilpuma siltumietilpība (siltuma jauda uz ķermeņa tilpuma vienību):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Krāsaino metālu siltumvadītspēja, sakausējumu siltumietilpība un blīvums
Tabulā parādītas metālu (krāsaino metālu) siltumvadītspējas vērtības, kā arī metālu un tehnisko sakausējumu ķīmiskais sastāvs temperatūras diapazonā no 0 līdz 600°C.
Krāsainie metāli un sakausējumi: niķelis Ni, monels, nihroms; niķeļa sakausējumi (saskaņā ar GOST 492-58): vara niķelis NM81, NM70, konstants NMMts 58,5-1,54, kopelis NM 56,5, monel NMZhMts un K-monel, alumelis, hromelis, manganīns NMMts, invar-1; magnija sakausējumi (saskaņā ar GOST 2856-68), elektronu, platīna-rodija; mīkstie lodmetāli (saskaņā ar GOST 1499-70): tīra alva, svins, POS-90, POS-40, POS-30, Rožu sakausējums, Koka sakausējums.
Pēc tabulas var redzēt, ka magnija sakausējumiem un niķelim ir augsta siltumvadītspēja (istabas temperatūrā). Zema siltumvadītspēja ir raksturīga nihromam, invaram un koka sakausējumam.
Alumīnija, vara un niķeļa sakausējumu siltumvadītspējas koeficienti
Metālu, alumīnija, vara un niķeļa sakausējumu siltumvadītspēja tabulā norādīta temperatūras diapazonā no 0 līdz 600 ° C, mērvienībās W / (m gr.) Metāli un sakausējumi: alumīnijs, alumīnija sakausējumi, duralumīnijs, misiņš , varš, monels, niķeļa sudrabs, nihroms, dzelzs nihroms, mīksts tērauds. Alumīnija sakausējumiem ir lielāka siltumvadītspēja nekā misiņa un niķeļa sakausējumiem.
Sakausējumu siltumvadītspējas koeficienti
Tabulā parādītas sakausējumu siltumvadītspējas vērtības temperatūras diapazonā no 20 līdz 200ºС Sakausējumi: alumīnija bronza, bronza, fosforbronza, invars, konstantāns, manganīns, magnija sakausējumi, vara sakausējumi, rožu sakausējums, koka sakausējums, niķeļa sakausējumi , niķeļa sudrabs, platīns-irīdijs, sakausējuma elektrons, platīns-rodijs.
Tabulā parādītas no dažādiem metāliem un sakausējumiem izgatavotas metāla stieples elektriskās pretestības un CTE vērtības.
Stiepļu materiāls: alumīnijs, volframs, dzelzs, zelts, misiņš, manganīns, varš, niķelis, konstantāns, nihroms, alva, platīns, svins, sudrabs, cinks.
Kā redzams tabulā, nihroma stieplei ir augsta elektriskā pretestība, un tā tiek veiksmīgi izmantota kā sildelementu kvēlspuldzes daudzās mājsaimniecības un rūpniecības ierīcēs.
Krāsaino metālu sakausējumu īpatnējā siltumietilpība
Tabulā parādītas īpatnējās (masas) siltumietilpības vērtības divkomponentu un daudzkomponentu krāsaino metālu sakausējumiem, kas nesatur dzelzi, temperatūrā no 123 līdz 1000 K. Siltuma jauda ir norādīta vienībās kJ/(kg deg).
Ir norādīta šādu sakausējumu siltumietilpība: sakausējumi, kas satur alumīniju, varu, magniju, vanādiju, cinku, bismutu, zeltu, svinu, alvu, kadmiju, niķeli, irīdiju, platīnu, kāliju, nātriju, mangānu, titānu, bismutu-svinu. alvas sakausējums, sakausējums bismuta-svins, bismuta-svina-kadmijs, alumelis, liepu sakausējums, nihroms, rožu sakausējums.
Ir arī atsevišķa tabula, kas parāda metālu īpatnējo siltumietilpību dažādās temperatūrās.
Daudzkomponentu speciālo sakausējumu īpatnējā siltumietilpība
Daudzkomponentu speciālo sakausējumu īpatnējā (masas) siltumietilpība ir norādīta tabulā temperatūrā no 0 līdz 1300ºС. Siltuma jaudas mērvienība ir cal/(g deg.) Speciālo sakausējumu siltumietilpība: alumelis, zvanmetāls, Koksnes sakausējums, invars, liepu sakausējums, manganīns, monels, Rožu sakausējums, fosforbronza, hromelis, Na-K sakausējums, Pb-Bi sakausējums, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Sakausējumu blīvums
Tiek parādīta sakausējuma blīvuma vērtību tabula istabas temperatūrā. Tiek doti šādi sakausējumi: bronza, alva, fosfors, duralumīnijs, invars, konstantāns, misiņš, magnālijs, manganīns, monels - metāls, platīns - irīdija sakausējums, koka sakausējums, velmētais tērauds, liets.
PIEZĪME: esiet uzmanīgi! Sakausējumu blīvums tabulā norādīts ar jaudu 10-3. Neaizmirstiet reizināt ar 1000! Piemēram, velmētā tērauda blīvums svārstās no 7850 līdz 8000 kg/m3.
- Mihejevs M.A., Mihejeva I.M. Siltuma pārneses pamati.
- Fiziskie daudzumi. Direktorija. A.P. Babičevs, N.A. Babuškina, A.M. Bratkovskis un citi; Ed. I.S. Grigorjeva, E.Z. Meilihovs. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 lpp.
- Fizikālo lielumu tabulas. Direktorija. Ed. akad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 lpp.
- Sheludyak Yu.E., Kašporovs L.Ya. un citas degošu sistēmu sastāvdaļu termofizikālās īpašības. M. 1992. - 184 lpp.
- Rūpnieciskās krāsnis. Aprēķinu un projektēšanas rokasgrāmata. 2. izdevums, papildināts un pārstrādāts, Kazantsev E.I. M.: "Metalurģija", 1975.- 368 lpp.