1 Pemanasan konduktor dan peranti sekiranya berlaku litar pintas
Mod pendek
litar pintas (litar pintas) dalam litar untuk sebahagian besar
adalah kecemasan, dan selalunya
dihapuskan dalam tempoh yang singkat
- saat dan pecahan sesaat. semasa
tempoh peruntukan masa ini
haba sangat hebat sehingga suhu
konduktor dan radas melampaui
had yang ditetapkan untuk normal
mod.
Walaupun jangka pendek
kenaikan suhu konduktor dan
peranti semasa litar pintas boleh membawa kepada
melembutkan dan mencairkan logam,
penebat terbakar, pemusnahan kenalan
dan kerosakan lain. Untuk boleh dipercayai
operasi sistem elektrik adalah perlu
mengelakkan kerosakan seperti
dicapai dengan memilih yang sesuai
dimensi bahagian dan tetapan pembawa arus
perlindungan geganti.
Kebolehan
radas dan rintangan konduktor
kesan haba jangka pendek
arus litar pintas tanpa kerosakan, menghalang
kerja selanjutnya dipanggil terma
kecekalan. terma
rintangan ialah suhu akhir,
yang terhad kepada mekanikal
kekuatan logam, ubah bentuk
bahagian peranti, serta rintangan haba
pengasingan. Suhu akhir yang dibenarkan
untuk konduktor sekiranya terdapat litar pintas
jadual 2.1.
Haba tertentu
muatan haba tentu, kapasiti haba tentu kelas 8Haba tertentu - nisbah kapasiti haba kepada jisim, kapasiti haba unit jisim bahan (berbeza untuk bahan yang berbeza); kuantiti fizik secara berangka sama dengan jumlah haba yang mesti dipindahkan ke jisim unit bahan tertentu supaya suhunya berubah satu.
Dalam Sistem Unit Antarabangsa (SI), haba tentu diukur dalam joule per kilogram per kelvin, J / (kg K). Kadang-kadang unit bukan sistemik juga digunakan: kalori / (kg K), dsb.
Muatan haba khusus biasanya dilambangkan dengan huruf c atau C, selalunya dengan subskrip.
Nilai haba tentu dipengaruhi oleh suhu bahan dan parameter termodinamik lain. Sebagai contoh, mengukur kapasiti haba tentu air akan memberikan hasil yang berbeza pada 20°C dan 60°C.
Di samping itu, kapasiti haba tentu bergantung pada bagaimana parameter termodinamik bahan (tekanan, isipadu, dll.) dibenarkan untuk berubah.
); contohnya, haba tentu pada tekanan malar (CP) dan pada isipadu malar (CV) secara amnya berbeza.
Formula untuk mengira muatan haba tentu: di mana c ialah muatan haba tentu, Q ialah jumlah haba yang diterima oleh bahan semasa pemanasan (atau dibebaskan semasa penyejukan), m ialah jisim bahan yang dipanaskan (penyejukan), ΔT ialah perbezaan antara suhu akhir dan awal bahan. Kapasiti haba tentu boleh bergantung (dan pada dasarnya, secara tegasnya, sentiasa - lebih atau kurang kuat - bergantung) pada suhu, jadi formula berikut dengan kecil (secara rasmi tidak terhingga) dan lebih betul:
- 1 Nilai kapasiti haba tertentu untuk sesetengah bahan
- 2 Lihat juga
- 3 nota
- 4 Kesusasteraan
- 5 Pautan
Nilai muatan haba tentu beberapa bahan
| udara kering) | gas | 1,005 |
| udara (100% kelembapan) | gas | 1,0301 |
| aluminium | padu | 0,903 |
| berilium | padu | 1,8245 |
| loyang | padu | 0,377 |
| timah | padu | 0,218 |
| tembaga | padu | 0,385 |
| molibdenum | padu | 0,250 |
| keluli | padu | 0,462 |
| berlian | padu | 0,502 |
| etanol | cecair | 2,460 |
| emas | padu | 0,129 |
| grafit | padu | 0,720 |
| helium | gas | 5,190 |
| hidrogen | gas | 14,300 |
| besi | padu | 0,444 |
| memimpin | padu | 0,130 |
| besi tuang | padu | 0,540 |
| tungsten | padu | 0,134 |
| litium | padu | 3,582 |
| Merkuri | cecair | 0,139 |
| nitrogen | gas | 1,042 |
| minyak petroleum | cecair | 1,67 — 2,01 |
| oksigen | gas | 0,920 |
| kaca kuarza | padu | 0,703 |
| air 373 K (100 °C) | gas | 2,020 |
| air | cecair | 4,187 |
| ais | padu | 2,060 |
| wort bir | cecair | 3,927 |
| asfalt | 0,92 |
| bata pepejal | 0,84 |
| bata silikat | 1,00 |
| konkrit | 0,88 |
| kronglas (kaca) | 0,67 |
| batu api (kaca) | 0,503 |
| kaca tingkap | 0,84 |
| batu granit | 0,790 |
| batu sabun | 0,98 |
| gipsum | 1,09 |
| marmar, mika | 0,880 |
| pasir | 0,835 |
| keluli | 0,47 |
| tanah | 0,80 |
| kayu | 1,7 |
lihat juga
- Kapasiti haba
- Kapasiti haba isipadu
- Kapasiti haba molar
- Haba pendam
- Kapasiti haba bagi gas ideal
- Haba tentu pengewapan dan pemeluwapan
- Haba tentu pelakuran
Nota
-
↑ Untuk sampel yang tidak homogen (dari segi komposisi kimia), haba tentu ialah ciri pembezaan yang berbeza dari satu titik ke titik.
Pada dasarnya, ia juga bergantung pada suhu (walaupun dalam banyak kes ia berubah agak lemah dengan perubahan suhu yang cukup besar), manakala secara tegasnya ia ditentukan - mengikut kapasiti haba - sebagai kuantiti pembezaan dan sepanjang paksi suhu, i.e.
Tegasnya, seseorang harus mempertimbangkan perubahan suhu dalam takrifan haba tentu bukan dengan satu darjah (terutamanya bukan oleh beberapa unit suhu yang lebih besar), tetapi oleh yang kecil dengan jumlah haba yang dipindahkan yang sepadan. (Lihat teks utama di bawah).
- ↑ Kelvin (K) di sini boleh digantikan dengan darjah Celsius (°C), kerana skala suhu ini (skala mutlak dan Celsius) berbeza antara satu sama lain hanya pada titik permulaan, tetapi bukan dalam nilai unit ukuran.
Pautan
- Jadual kuantiti fizik. Buku panduan, ed. I. K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Kursus am fizik. - T. II. Termodinamik dan fizik molekul.
- E. M. Lifshits Kapasiti haba // di bawah. ed. Ensiklopedia Fizikal AM Prokhorova. - M .: "Ensiklopedia Soviet", 1998. - T. 2.
Kapasiti haba jadual bahan
Dalam pembinaan, ciri yang sangat penting ialah kapasiti haba bahan binaan. Ciri-ciri penebat haba dinding bangunan bergantung padanya, dan, dengan itu, kemungkinan penginapan yang selesa di dalam bangunan
Ciri-ciri penebat haba dinding bangunan bergantung padanya, dan, dengan itu, kemungkinan penginapan yang selesa di dalam bangunan.
Sebelum meneruskan untuk membiasakan diri dengan ciri-ciri penebat haba bahan binaan individu, adalah perlu untuk memahami apa kapasiti haba dan bagaimana ia ditentukan.
Muatan haba tentu bahan
Muatan haba ialah kuantiti fizik yang menerangkan keupayaan bahan untuk mengumpul suhu daripada persekitaran yang dipanaskan.
Secara kuantitatif, haba tentu adalah sama dengan jumlah tenaga, diukur dalam J, yang diperlukan untuk memanaskan jasad berjisim 1 kg sebanyak 1 darjah.
Di bawah ialah jadual kapasiti haba tentu bahan binaan yang paling biasa.
Untuk mengira kapasiti haba bahan, adalah perlu untuk mempunyai data seperti:
- jenis dan isipadu bahan yang dipanaskan (V);
- penunjuk kapasiti haba tentu bahan ini (Mahkamah);
- graviti tentu (msp);
- suhu awal dan akhir bahan.
Kapasiti haba bahan binaan
Kapasiti haba bahan, jadual yang diberikan di atas, bergantung pada ketumpatan dan kekonduksian terma bahan.
Dan pekali kekonduksian terma pula bergantung pada saiz dan penutupan liang. Bahan berliang halus dengan sistem liang tertutup mempunyai penebat haba yang lebih besar dan, oleh itu, kekonduksian haba yang lebih rendah daripada bahan berliang kasar.
Ini sangat mudah untuk diikuti pada contoh bahan yang paling biasa dalam pembinaan. Rajah di bawah menunjukkan bagaimana pekali kekonduksian haba dan ketebalan bahan mempengaruhi kualiti pelindung haba pagar luaran.
Rajah menunjukkan bahawa bahan binaan dengan ketumpatan yang lebih rendah mempunyai kekonduksian terma yang lebih rendah.
Walau bagaimanapun, ini tidak selalu berlaku. Sebagai contoh, terdapat jenis penebat haba berserabut yang mana corak yang bertentangan digunakan: semakin rendah ketumpatan bahan, semakin tinggi kekonduksian terma.
Oleh itu, seseorang tidak boleh bergantung semata-mata pada penunjuk ketumpatan relatif bahan, tetapi ia patut mempertimbangkan ciri-cirinya yang lain.
Ciri-ciri perbandingan kapasiti haba bahan binaan utama
Untuk membandingkan kapasiti haba bahan binaan yang paling popular, seperti kayu, bata dan konkrit, adalah perlu untuk mengira kapasiti haba bagi setiap daripada mereka.
Pertama sekali, anda perlu menentukan graviti spesifik kayu, bata dan konkrit. Adalah diketahui bahawa 1 m3 kayu seberat 500 kg, bata - 1700 kg, dan konkrit - 2300 kg. Jika kita mengambil dinding yang ketebalannya ialah 35 cm, maka dengan pengiraan mudah kita mendapat bahawa graviti tentu 1 persegi.
m kayu akan menjadi 175 kg, bata - 595 kg, dan konkrit - 805 kg. Seterusnya, kami memilih nilai suhu di mana pengumpulan tenaga haba di dinding akan berlaku. Sebagai contoh, ini akan berlaku pada hari musim panas yang panas dengan suhu udara 270C.
Untuk keadaan yang dipilih, kami mengira kapasiti haba bahan yang dipilih:
- Dinding kayu: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2.3x175x27 \u003d 10867.5 (kJ);
- Dinding konkrit: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0.84x805x27 \u003d 18257.4 (kJ);
- Dinding bata: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0.88x595x27 \u003d 14137.2 (kJ).
Daripada pengiraan yang dibuat, dapat dilihat bahawa dengan ketebalan dinding yang sama, konkrit mempunyai kapasiti haba yang paling tinggi, dan kayu mempunyai yang paling rendah. Apakah maknanya? Ini menunjukkan bahawa pada hari musim panas yang panas, jumlah haba maksimum akan terkumpul di dalam rumah yang diperbuat daripada konkrit, dan paling sedikit - dari kayu.
Ini menjelaskan hakikat bahawa dalam rumah kayu ia sejuk dalam cuaca panas dan hangat dalam cuaca sejuk. Bata dan konkrit dengan mudah mengumpul jumlah haba yang cukup besar dari persekitaran, tetapi sama mudahnya berpisah dengannya.
Kapasiti haba dan kekonduksian haba bahan
Kekonduksian terma ialah kuantiti fizikal bahan yang menggambarkan keupayaan suhu untuk menembusi dari satu permukaan dinding ke permukaan dinding yang lain.
Untuk mewujudkan keadaan yang selesa di dalam bilik, adalah perlu bahawa dinding mempunyai kapasiti haba yang tinggi dan kekonduksian terma yang rendah. Dalam kes ini, dinding rumah akan dapat mengumpul tenaga haba persekitaran, tetapi pada masa yang sama menghalang penembusan sinaran haba ke dalam bilik.
Kapasiti haba untuk pelbagai proses dan keadaan jirim
Konsep kapasiti haba ditakrifkan untuk kedua-dua bahan dalam pelbagai keadaan pengagregatan (pepejal, cecair, gas) dan untuk kumpulan zarah dan kuasipartikel (dalam fizik logam, sebagai contoh, seseorang bercakap tentang kapasiti haba gas elektron).
Kapasiti haba bagi gas ideal
Rencana utama: Kapasiti haba bagi gas ideal
Kapasiti haba sistem zarah tidak berinteraksi (contohnya, gas ideal) ditentukan oleh bilangan darjah kebebasan zarah.
Muatan haba molar pada isipadu tetap:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
dengan R{\displaystyle R} ≈ 8.31 J/(mol K) ialah pemalar gas universal, i{\displaystyle i} ialah nombor.
Kapasiti haba molar pada tekanan malar adalah berkaitan dengan hubungan CV{\displaystyle C_{V}} Mayer:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \lebih 2}R.}
Kapasiti haba kristal
Perbandingan model Debye dan Einstein untuk kapasiti haba pepejal
Terdapat beberapa teori muatan haba pepejal:
- Undang-undang Dulong-Petit dan undang-undang Joule-Kopp. Kedua-dua undang-undang berasal daripada konsep klasik dan sah dengan ketepatan tertentu hanya untuk suhu biasa (kira-kira dari 15 °C hingga 100 °C).
- Teori kuantum Einstein tentang kapasiti haba. Aplikasi pertama undang-undang kuantum untuk perihalan kapasiti haba.
- Teori kuantum kapasiti haba Debye. Mengandungi huraian yang paling lengkap dan bersetuju dengan percubaan.
Kapasiti haba spesifik, molar dan isipadu
Rencana utama: Haba tertentu, Kapasiti haba molar dan Kapasiti haba isipadu
Jelas sekali, semakin besar jisim badan, semakin banyak haba yang diperlukan untuk memanaskannya, dan kapasiti haba badan adalah berkadar dengan jumlah bahan yang terkandung di dalamnya. Jumlah bahan boleh dicirikan oleh jisim atau bilangan tahi lalat. Oleh itu, adalah mudah untuk menggunakan konsep kapasiti haba tentu (kapasiti haba per unit jisim badan):
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
dan muatan haba molar (kapasiti haba satu mol bahan):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
di mana ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} ialah jumlah bahan dalam badan; m{\displaystyle m} ialah berat badan; μ{\displaystyle \mu } ialah jisim molar. Kapasiti haba molar dan tentu dikaitkan dengan Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Kapasiti haba isipadu (kapasiti haba per unit isipadu badan):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Kekonduksian terma logam bukan ferus, kapasiti haba dan ketumpatan aloi
Jadual menunjukkan nilai kekonduksian haba logam (bukan ferus), serta komposisi kimia logam dan aloi teknikal dalam julat suhu dari 0 hingga 600°C.
Logam dan aloi bukan ferus: nikel Ni, monel, nichrome; aloi nikel (mengikut GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, konstantan NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts dan K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts 85-12, invar; aloi magnesium (mengikut GOST 2856-68), elektron, platinum-rhodium; pemateri lembut (mengikut GOST 1499-70): timah tulen, plumbum, POS-90, POS-40, POS-30, aloi Rose, Aloi kayu.
Menurut jadual, dapat dilihat bahawa aloi magnesium dan nikel mempunyai kekonduksian terma yang tinggi (pada suhu bilik). Kekonduksian terma yang rendah adalah ciri nikrom, invar dan aloi Wood.
Pekali kekonduksian terma aloi aluminium, kuprum dan nikel
Kekonduksian terma logam, aluminium, tembaga dan aloi nikel dalam jadual diberikan dalam julat suhu dari 0 hingga 600 ° C dalam unit W / (m deg) Logam dan aloi: aluminium, aloi aluminium, duralumin, loyang , tembaga, monel, perak nikel, nichrome, nichrome feruginous, keluli lembut. Aloi aluminium mempunyai kekonduksian terma yang lebih besar daripada aloi loyang dan nikel.
Pekali kekonduksian terma aloi
Jadual menunjukkan nilai kekonduksian haba aloi dalam julat suhu dari 20 hingga 200ºС. Aloi: gangsa aluminium, gangsa, gangsa fosfor, invar, pemalar, manganin, aloi magnesium, aloi tembaga, aloi Rose, aloi kayu, aloi nikel , perak nikel, platinum-iridium, elektron aloi, platinum-rhodium.
Jadual menunjukkan nilai kerintangan elektrik dan CTE bagi dawai logam yang diperbuat daripada pelbagai logam dan aloi.
Bahan dawai: aluminium, tungsten, besi, emas, loyang, manganin, tembaga, nikel, konstantan, nichrome, timah, platinum, plumbum, perak, zink.
Seperti yang dapat dilihat dari jadual, wayar nichrome mempunyai kerintangan elektrik yang tinggi dan berjaya digunakan sebagai lingkaran pijar elemen pemanas dalam banyak peranti rumah dan industri.
Kapasiti haba khusus aloi bukan ferus
Jadual menunjukkan nilai kapasiti haba tertentu (jisim) aloi bukan ferus dua komponen dan berbilang komponen yang tidak mengandungi besi pada suhu dari 123 hingga 1000K. Muatan haba ditunjukkan dalam unit kJ/(kg deg).
Muatan haba aloi berikut diberikan: aloi yang mengandungi aluminium, kuprum, magnesium, vanadium, zink, bismut, emas, plumbum, timah, kadmium, nikel, iridium, platinum, kalium, natrium, mangan, titanium, bismut-plumbum- aloi timah, aloi bismut-plumbum, bismut-plumbum-kadmium, alumel, aloi linden, nichrome, aloi mawar.
Terdapat juga jadual berasingan yang menunjukkan kapasiti haba tentu logam pada pelbagai suhu.
Kapasiti haba khusus aloi khas berbilang komponen
Kapasiti haba khusus (jisim) aloi khas berbilang komponen diberikan dalam jadual pada suhu dari 0 hingga 1300ºС. Unit kapasiti haba ialah kal/(g deg). Kapasiti haba aloi khas: alumel, loceng-logam, aloi Kayu, invar, aloi linden, manganin, monel, aloi Rose, gangsa fosfor, krom, aloi Na-K, Aloi Pb-Bi, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Ketumpatan aloi
Jadual nilai ketumpatan aloi pada suhu bilik dibentangkan. Aloi berikut diberikan: gangsa, timah, fosforus, duralumin, invar, constantan, loyang, magnalium, manganin, monel - logam, platinum - aloi iridium, Aloi kayu, keluli bergulung, tuang.
NOTA: Berhati-hati! Ketumpatan aloi dalam jadual ditunjukkan dalam kuasa 10-3. Jangan lupa darab dengan 1000! Sebagai contoh, ketumpatan keluli tergelek berbeza dari 7850 hingga 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Asas pemindahan haba.
- Kuantiti fizikal. Direktori. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky dan lain-lain; Ed. I.S. Grigorieva, E.Z. Melikhov. - M.: Energoatomizdat, 1991. - 1232 p.
- Jadual kuantiti fizik. Direktori. Ed. acad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 hlm.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. dan sifat Termofizik lain bagi komponen sistem mudah terbakar. M. 1992. - 184 hlm.
- Ketuhar industri. Panduan rujukan untuk pengiraan dan reka bentuk. Edisi ke-2, ditambah dan disemak, Kazantsev E.I. M.: "Metalurgi", 1975.- 368 hlm.
