1 Oppvarming av ledere og apparater ved kortslutning
Kort modus
kortslutning (kortslutning) i kretsen for det meste
er en nødsituasjon, og det er det vanligvis
eliminert på kort tid
- sekunder og brøkdeler av et sekund. I løpet av
denne tidsallokeringen
varmen er så stor at temperaturen
ledere og apparater går utover
grenser satt for normalen
modus.
Selv kortsiktig
temperaturstigning på ledere og
enheter under en kortslutning kan føre til
mykgjøring og smelting av metall,
brennende isolasjon, ødeleggelse av kontakter
og andre skader. For pålitelig
drift av det elektriske systemet er nødvendig
unngå skader som f.eks
oppnås ved å velge riktig
dimensjoner på strømførende deler og innstillinger
relébeskyttelse.
Evnen
apparat og leder motstand
kortsiktig termisk effekt
kortslutningsstrøm uten skade, forhindrer
videre arbeid kalles termisk
utholdenhet. Termisk
motstand er den endelige temperaturen,
som er begrenset til mekanisk
metallstyrke, deformasjon
deler av enheter, samt varmebestandighet
isolering. Tillatte slutttemperaturer
for ledere ved kortslutning er gitt inn
tabell 2.1.
Spesifikk varme
spesifikk varmekapasitet, spesifikk varmekapasitet klasse 8Spesifikk varme - forholdet mellom varmekapasitet og masse, varmekapasiteten til en enhetsmasse av et stoff (forskjellig for forskjellige stoffer); en fysisk mengde numerisk lik mengden varme som må overføres til en enhetsmasse av et gitt stoff for at temperaturen skal endres med én.
I International System of Units (SI) måles spesifikk varme i joule per kilogram per kelvin, J / (kg K). Noen ganger brukes også ikke-systemiske enheter: kalori / (kg K), etc.
Spesifikk varmekapasitet er vanligvis betegnet med bokstavene c eller C, ofte med abonnenter.
Verdien av spesifikk varme påvirkes av temperaturen til stoffet og andre termodynamiske parametere. For eksempel vil måling av den spesifikke varmekapasiteten til vann gi forskjellige resultater ved 20°C og 60°C.
I tillegg avhenger den spesifikke varmekapasiteten av hvordan de termodynamiske parameterne til stoffet (trykk, volum osv.) tillates å endre seg.
); for eksempel er den spesifikke varmen ved konstant trykk (CP) og ved konstant volum (CV) generelt forskjellige.
Formelen for å beregne den spesifikke varmekapasiteten: hvor c er den spesifikke varmekapasiteten, Q er mengden varme som mottas av stoffet under oppvarming (eller frigjøres under avkjøling), m er massen til det oppvarmede (kjølende) stoffet, ΔT er forskjellen mellom stoffets slutt- og begynnelsestemperatur. Spesifikk varme kan avhenge (og i prinsippet, strengt tatt, alltid - mer eller mindre sterkt - avhenger) av temperatur, så følgende formel med liten (formelt uendelig) og er mer korrekt:
- 1 Spesifikke varmekapasitetsverdier for enkelte stoffer
- 2 Se også
- 3 notater
- 4 Litteratur
- 5 lenker
Verdiene for den spesifikke varmekapasiteten til noen stoffer
| luft (tørr) | gass | 1,005 |
| luft (100 % fuktighet) | gass | 1,0301 |
| aluminium | fast | 0,903 |
| beryllium | fast | 1,8245 |
| messing | fast | 0,377 |
| tinn | fast | 0,218 |
| kobber | fast | 0,385 |
| molybden | fast | 0,250 |
| stål | fast | 0,462 |
| diamant | fast | 0,502 |
| etanol | væske | 2,460 |
| gull | fast | 0,129 |
| grafitt | fast | 0,720 |
| helium | gass | 5,190 |
| hydrogen | gass | 14,300 |
| jern | fast | 0,444 |
| lede | fast | 0,130 |
| støpejern | fast | 0,540 |
| wolfram | fast | 0,134 |
| litium | fast | 3,582 |
| Merkur | væske | 0,139 |
| nitrogen | gass | 1,042 |
| petroleumsoljer | væske | 1,67 — 2,01 |
| oksygen | gass | 0,920 |
| kvartsglass | fast | 0,703 |
| vann 373 K (100 °C) | gass | 2,020 |
| vann | væske | 4,187 |
| is | fast | 2,060 |
| ølurt | væske | 3,927 |
| asfalt | 0,92 |
| solid murstein | 0,84 |
| silikat murstein | 1,00 |
| betong | 0,88 |
| kronglas (glass) | 0,67 |
| flint (glass) | 0,503 |
| vindusglass | 0,84 |
| granitt | 0,790 |
| kleberstein | 0,98 |
| gips | 1,09 |
| marmor, glimmer | 0,880 |
| sand | 0,835 |
| stål | 0,47 |
| jorden | 0,80 |
| tre | 1,7 |
se også
- Varmekapasitet
- Volumetrisk varmekapasitet
- Molar varmekapasitet
- Latent varme
- Varmekapasitet til en ideell gass
- Spesifikk fordampnings- og kondenseringsvarme
- Spesifikk fusjonsvarme
Notater
-
↑ For en inhomogen (når det gjelder kjemisk sammensetning) prøve er spesifikk varme en differensialkarakteristikk som varierer fra punkt til punkt.
I prinsippet er den også avhengig av temperatur (selv om den i mange tilfeller endres ganske svakt med tilstrekkelig store endringer i temperaturen), mens den strengt tatt bestemmes - etter varmekapasiteten - som differensialstørrelse og langs temperaturaksen, d.v.s.
Strengt tatt bør man vurdere endringen i temperatur i definisjonen av spesifikk varme ikke med én grad (spesielt ikke med noen større temperaturenhet), men med en liten en med tilsvarende mengde varme som overføres. (Se hovedtekst nedenfor).
- ↑ Kelvin (K) kan her erstattes med grader Celsius (°C), siden disse temperaturskalaene (absolutt og Celsius-skalaen) skiller seg fra hverandre kun i utgangspunktet, men ikke i verdien av måleenheten.
Lenker
- Tabeller over fysiske mengder. Håndbok, red. I. K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Generelt fysikkkurs. - T. II. Termodynamikk og molekylær fysikk.
- E. M. Lifshits Varmekapasitet // under. utg. AM Prokhorova Physical Encyclopedia. - M .: "Soviet Encyclopedia", 1998. - T. 2.
Materialtabellens varmekapasitet
I konstruksjon er en svært viktig egenskap varmekapasiteten til byggematerialer. De termiske isolasjonsegenskapene til bygningens vegger avhenger av det, og følgelig muligheten for et komfortabelt opphold inne i bygningen
De termiske isolasjonsegenskapene til bygningens vegger avhenger av det, og følgelig muligheten for et komfortabelt opphold inne i bygningen.
Før du fortsetter å bli kjent med de varmeisolasjonsegenskapene til individuelle byggematerialer, er det nødvendig å forstå hva varmekapasiteten er og hvordan den bestemmes.
Spesifikk varmekapasitet til materialer
Varmekapasitet er en fysisk størrelse som beskriver et materiales evne til å akkumulere temperatur fra et oppvarmet miljø.
Kvantitativt er den spesifikke varmen lik mengden energi, målt i J, som kreves for å varme opp en kropp med masse 1 kg med 1 grad.
Nedenfor er en tabell over den spesifikke varmekapasiteten til de vanligste byggematerialene.
For å beregne varmekapasiteten til et materiale, er det nødvendig å ha slike data som:
- type og volum av oppvarmet materiale (V);
- en indikator på den spesifikke varmekapasiteten til dette materialet (domstolen);
- egenvekt (msp);
- start- og slutttemperaturer på materialet.
Byggematerialers varmekapasitet
Varmekapasiteten til materialer, hvis tabell er gitt ovenfor, avhenger av materialets tetthet og varmeledningsevne.
Og koeffisienten for termisk ledningsevne avhenger i sin tur av størrelsen og lukkingen av porene. Et fint porøst materiale med et lukket system av porer har større varmeisolasjon og følgelig lavere varmeledningsevne enn et grovporøst materiale.
Dette er veldig enkelt å følge på eksemplet med de vanligste materialene i konstruksjon. Figuren nedenfor viser hvordan koeffisienten for varmeledningsevne og tykkelsen på materialet påvirker de varmeskjermende egenskapene til ytre gjerder.
Figuren viser at byggematerialer med lavere tetthet har lavere varmeledningsevne.
Dette er imidlertid ikke alltid tilfelle. For eksempel er det fibrøse typer termisk isolasjon som det motsatte mønsteret gjelder for: jo lavere tetthet av materialet, desto høyere termisk ledningsevne.
Derfor kan man ikke bare stole på indikatoren for materialets relative tetthet, men det er verdt å vurdere dens andre egenskaper.
Sammenlignende egenskaper for varmekapasiteten til hovedbygningsmaterialene
For å sammenligne varmekapasiteten til de mest populære byggematerialene, som tre, murstein og betong, er det nødvendig å beregne varmekapasiteten for hver av dem.
Først av alt må du bestemme egenvekten til tre, murstein og betong. Det er kjent at 1 m3 tre veier 500 kg, murstein - 1700 kg og betong - 2300 kg. Hvis vi tar en vegg hvis tykkelse er 35 cm, får vi ved enkle beregninger at egenvekten på 1 kvm.
m tre vil være 175 kg, murstein - 595 kg, og betong - 805 kg. Deretter velger vi temperaturverdien der akkumuleringen av termisk energi i veggene vil skje. Dette vil for eksempel skje på en varm sommerdag med en lufttemperatur på 270C.
For de valgte forholdene beregner vi varmekapasiteten til de valgte materialene:
- Trevegg: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Betongvegg: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Murvegg: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Av de foretatte beregningene kan man se at med samme veggtykkelse har betong høyest varmekapasitet, og tre har lavest. Hva står det? Dette antyder at på en varm sommerdag vil den maksimale mengden varme samle seg i et hus laget av betong, og minst - fra tre.
Dette forklarer det faktum at i et trehus er det kjølig i varmt vær og varmt i kaldt vær. Murstein og betong samler lett opp en tilstrekkelig stor mengde varme fra omgivelsene, men skiller seg like gjerne med den.
Materialers varmekapasitet og varmeledningsevne
Termisk ledningsevne er en fysisk mengde materialer som beskriver temperaturens evne til å trenge inn fra en veggflate til en annen.
For å skape komfortable forhold i rommet, er det nødvendig at veggene har høy varmekapasitet og lav varmeledningsevne. I dette tilfellet vil husets vegger kunne akkumulere den termiske energien til miljøet, men samtidig forhindre inntrengning av termisk stråling inn i rommet.
Varmekapasitet for ulike prosesser og materietilstander
Begrepet varmekapasitet er definert både for stoffer i ulike aggregeringstilstander (faste stoffer, væsker, gasser) og for ensembler av partikler og kvasipartikler (i metallfysikk snakker man for eksempel om varmekapasiteten til en elektrongass).
Varmekapasitet til en ideell gass
Hovedartikkel: Varmekapasitet til en ideell gass
Varmekapasiteten til et system av ikke-samvirkende partikler (for eksempel en ideell gass) bestemmes av antall frihetsgrader til partiklene.
Molar varmekapasitet ved konstant volum:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
der R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) er den universelle gasskonstanten, i{\displaystyle i} er tallet .
Den molare varmekapasiteten ved konstant trykk er relatert til CV{\displaystyle C_{V}} Mayer-relasjonen:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Varmekapasitet til krystaller
Sammenligning av Debye- og Einstein-modellene for varmekapasiteten til et fast stoff
Det er flere teorier om varmekapasiteten til et fast stoff:
- Dulong-Petit-loven og Joule-Kopp-loven. Begge lovene er avledet fra klassiske konsepter og er gyldige med en viss nøyaktighet bare for normale temperaturer (omtrent fra 15 ° C til 100 ° C).
- Einsteins kvanteteori om varmekapasiteter. Den første anvendelsen av kvantelover til beskrivelsen av varmekapasitet.
- Kvanteteori om Debyes varmekapasiteter. Inneholder den mest komplette beskrivelsen og stemmer godt overens med eksperimentet.
Spesifikke, molare og volumetriske varmekapasiteter
Hovedartikler: Spesifikk varme, Molar varmekapasitet og Volumetrisk varmekapasitet
Jo større massen til kroppen er, desto mer varme kreves det for å varme den opp, og kroppens varmekapasitet er proporsjonal med mengden stoff som finnes i den. Mengden av et stoff kan karakteriseres ved masse eller antall mol. Derfor er det praktisk å bruke begrepene spesifikk varmekapasitet (varmekapasitet per masseenhet av en kropp):
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
og molar varmekapasitet (varmekapasitet til en mol av et stoff):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
der ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} er mengden stoff i kroppen; m{\displaystyle m} er kroppsvekt; μ{\displaystyle \mu } er den molare massen. Molar og spesifikk varmekapasitet er relatert til Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Volumetrisk varmekapasitet (varmekapasitet per volumenhet av en kropp):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Termisk ledningsevne av ikke-jernholdige metaller, varmekapasitet og tetthet av legeringer
Tabellen viser verdiene for termisk ledningsevne til metaller (ikke-jernholdige), samt den kjemiske sammensetningen av metaller og tekniske legeringer i temperaturområdet fra 0 til 600 °C.
Ikke-jernholdige metaller og legeringer: nikkel Ni, monel, nikrom; nikkellegeringer (i henhold til GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts og K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts 85-12; magnesiumlegeringer (i henhold til GOST 2856-68), elektron, platina-rhodium; myke loddemetaller (i henhold til GOST 1499-70): rent tinn, bly, POS-90, POS-40, POS-30, roselegering, trelegering.
I følge tabellen kan man se at magnesiumlegeringer og nikkel har høy varmeledningsevne (ved romtemperatur). Lav varmeledningsevne er karakteristisk for nikrom, invar og Woods legering.
Termiske konduktivitetskoeffisienter for aluminium, kobber og nikkellegeringer
Den termiske ledningsevnen til metaller, aluminium, kobber og nikkellegeringer i tabellen er gitt i temperaturområdet fra 0 til 600 ° C i enhetene W / (m deg) Metaller og legeringer: aluminium, aluminiumslegeringer, duraluminium, messing , kobber, monel, nikkelsølv, nikrom, jernholdig nikrom, mykt stål. Aluminiumslegeringer har større varmeledningsevne enn messing og nikkellegeringer.
Termiske konduktivitetskoeffisienter for legeringer
Tabellen viser de termiske konduktivitetsverdiene til legeringer i temperaturområdet fra 20 til 200ºС. Legeringer: aluminiumbronse, bronse, fosforbronse, invar, konstantan, manganin, magnesiumlegeringer, kobberlegeringer, roselegering, trelegering, nikkellegeringer , nikkelsølv, platina-iridium, legeringselektron, platina-rhodium.
Tabellen viser verdiene for elektrisk resistivitet og CTE for en metalltråd laget av forskjellige metaller og legeringer.
Trådmateriale: aluminium, wolfram, jern, gull, messing, manganin, kobber, nikkel, konstantan, nikrom, tinn, platina, bly, sølv, sink.
Som det fremgår av tabellen, har nikromtråd en høy elektrisk resistivitet og brukes med hell som glødespiraler av varmeelementer i mange husholdnings- og industrielle enheter.
Spesifikk varmekapasitet for ikke-jernholdige legeringer
Tabellen viser verdiene for den spesifikke (masse) varmekapasiteten til to-komponent og multi-komponent ikke-jernholdige legeringer som ikke inneholder jern ved temperaturer fra 123 til 1000K. Varmekapasiteten er angitt i enheter av kJ/(kg grader).
Varmekapasiteten til følgende legeringer er gitt: legeringer som inneholder aluminium, kobber, magnesium, vanadium, sink, vismut, gull, bly, tinn, kadmium, nikkel, iridium, platina, kalium, natrium, mangan, titan, vismut-bly- tinnlegering, legering vismut-bly, vismut-bly-kadmium, alumel, lindlegering, nikrom, roselegering.
Det er også en egen tabell som viser den spesifikke varmekapasiteten til metaller ved ulike temperaturer.
Spesifikk varmekapasitet til flerkomponent spesiallegeringer
Den spesifikke (masse) varmekapasiteten til multikomponent spesiallegeringer er gitt i tabellen ved temperaturer fra 0 til 1300ºС. Enheten for varmekapasitet er cal/(g deg) Varmekapasitet til spesiallegeringer: alumel, klokkemetall, Wood's legering, invar, lindelegering, manganin, monel, Rose legering, fosforbronse, kromel, Na-K legering, Pb-Bi legering, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Tetthet av legeringer
En tabell over legeringstetthetsverdier ved romtemperatur er presentert. Følgende legeringer er gitt: bronse, tinn, fosfor, duralumin, invar, konstantan, messing, magnalium, manganin, monel - metall, platina - iridiumlegering, trelegering, valset stål, støpt.
MERK: Vær forsiktig! Tettheten til legeringene i tabellen er angitt i potensen 10-3. Ikke glem å multiplisere med 1000! For eksempel varierer tettheten til valset stål fra 7850 til 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Grunnleggende om varmeoverføring.
- Fysiske mengder. Katalog. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky og andre; Ed. ER. Grigorieva, E.Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 s.
- Tabeller over fysiske mengder. Katalog. Ed. acad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 s.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. og andre termofysiske egenskaper til komponenter i brennbare systemer. M. 1992. - 184 s.
- Industrielle ovner. Referanseguide for beregninger og prosjektering. 2. utgave, supplert og revidert, Kazantsev E.I. M.: "Metallurgi", 1975.- 368 s.
