1 Aquecimento de condutores e dispositivos em caso de curto-circuito
Modo curto
curto-circuito (curto-circuito) no circuito na maior parte
é uma emergência, e geralmente é
eliminado em pouco tempo
- segundos e frações de segundo. No decorrer
este período de alocação de tempo
o calor é tão grande que a temperatura
condutores e aparelhos vai além
limites definidos para normal
modo.
Mesmo a curto prazo
aumento de temperatura dos condutores e
dispositivos durante um curto-circuito pode levar a
amolecimento e fusão de metal,
queima de isolamento, destruição de contatos
e outros danos. Para confiável
a operação do sistema elétrico é necessária
evitar danos como
conseguida escolhendo o adequado
dimensões das peças e configurações que transportam corrente
proteção do relé.
Habilidade
aparelho e condutor resistem
efeito térmico de curto prazo
corrente de curto-circuito sem danos, evitando
trabalho adicional é chamado de térmica
tenacidade. Térmico
resistência é a temperatura final,
que se limita a mecânica
resistência do metal, deformação
partes de dispositivos, bem como resistência ao calor
isolamento. Temperaturas finais permitidas
para condutores em caso de curto-circuito são dadas em
tabela 2.1.
Calor específico
capacidade de calor específico, classe de capacidade de calor específico 8Calor específico - a relação entre a capacidade calorífica e a massa, a capacidade calorífica de uma unidade de massa de uma substância (diferente para diferentes substâncias); uma quantidade física numericamente igual à quantidade de calor que deve ser transferida para uma unidade de massa de uma dada substância para que sua temperatura varie em um.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), o calor específico é medido em joules por quilograma por kelvin, J / (kg K). Às vezes, unidades não sistêmicas também são usadas: caloria / (kg K), etc.
A capacidade calorífica específica é geralmente indicada pelas letras c ou C, muitas vezes com subscritos.
O valor do calor específico é afetado pela temperatura da substância e outros parâmetros termodinâmicos. Por exemplo, medir a capacidade calorífica específica da água dará resultados diferentes a 20°C e 60°C.
Além disso, a capacidade de calor específico depende de como os parâmetros termodinâmicos da substância (pressão, volume, etc.) podem mudar.
); por exemplo, o calor específico a pressão constante (CP) e a volume constante (CV) são geralmente diferentes.
A fórmula para calcular a capacidade calorífica específica: onde c é a capacidade calorífica específica, Q é a quantidade de calor recebida pela substância durante o aquecimento (ou liberada durante o resfriamento), m é a massa da substância aquecida (resfriando), ΔT é a diferença entre as temperaturas final e inicial da substância. A capacidade calorífica específica pode depender (e em princípio, estritamente falando, sempre - mais ou menos fortemente - depende) da temperatura, então a seguinte fórmula com small (formalmente infinitesimal) e mais correta:
- 1 Valores de capacidade calorífica específica para algumas substâncias
- 2 Veja também
- 3 notas
- 4 Literatura
- 5 Links
Os valores da capacidade calorífica específica de algumas substâncias
| ar seco) | gás | 1,005 |
| ar (100% umidade) | gás | 1,0301 |
| alumínio | sólido | 0,903 |
| berílio | sólido | 1,8245 |
| latão | sólido | 0,377 |
| lata | sólido | 0,218 |
| cobre | sólido | 0,385 |
| molibdênio | sólido | 0,250 |
| aço | sólido | 0,462 |
| diamante | sólido | 0,502 |
| etanol | líquido | 2,460 |
| ouro | sólido | 0,129 |
| grafite | sólido | 0,720 |
| hélio | gás | 5,190 |
| hidrogênio | gás | 14,300 |
| ferro | sólido | 0,444 |
| liderar | sólido | 0,130 |
| ferro fundido | sólido | 0,540 |
| tungstênio | sólido | 0,134 |
| lítio | sólido | 3,582 |
| Mercúrio | líquido | 0,139 |
| azoto | gás | 1,042 |
| óleos de petróleo | líquido | 1,67 — 2,01 |
| oxigênio | gás | 0,920 |
| vidro de quartzo | sólido | 0,703 |
| água 373 K (100°C) | gás | 2,020 |
| agua | líquido | 4,187 |
| gelo | sólido | 2,060 |
| mosto de cerveja | líquido | 3,927 |
| asfalto | 0,92 |
| tijolo maciço | 0,84 |
| tijolo de silicato | 1,00 |
| concreto | 0,88 |
| kronglas (vidro) | 0,67 |
| vidro de silex) | 0,503 |
| vidro da janela | 0,84 |
| granito | 0,790 |
| pedra sabão | 0,98 |
| gesso | 1,09 |
| mármore, mica | 0,880 |
| areia | 0,835 |
| aço | 0,47 |
| o solo | 0,80 |
| Madeira | 1,7 |
Veja também
- Capacidade de calor
- Capacidade de calor volumétrico
- Capacidade de calor molar
- Calor latente
- Capacidade calorífica de um gás ideal
- Calor específico de vaporização e condensação
- Calor específico de fusão
Notas
-
↑ Para uma amostra não homogênea (em termos de composição química), o calor específico é uma característica diferencial que varia de ponto a ponto.
Em princípio, também depende da temperatura (embora em muitos casos mude muito fracamente com mudanças suficientemente grandes na temperatura), enquanto estritamente falando é determinado - seguindo a capacidade calorífica - como uma quantidade diferencial e ao longo do eixo da temperatura, ou seja,
Estritamente falando, deve-se considerar a mudança de temperatura na definição de calor específico não em um grau (especialmente não por alguma unidade maior de temperatura), mas por um pequeno com a quantidade correspondente de calor transferido. (Ver texto principal abaixo).
- ↑ Kelvins (K) aqui podem ser substituídos por graus Celsius (°C), pois essas escalas de temperatura (escala absoluta e Celsius) diferem umas das outras apenas no ponto de partida, mas não no valor da unidade de medida.
Links
- Tabelas de grandezas físicas. Manual, ed. I. K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Curso geral de física. - T.II. Termodinâmica e física molecular.
- E. M. Lifshits Capacidade térmica // abaixo. ed. AM Prokhorova Enciclopédia Física. - M.: "Enciclopédia Soviética", 1998. - T. 2.
Capacidade calorífica da tabela de materiais
Na construção, uma característica muito importante é a capacidade térmica dos materiais de construção. As características de isolamento térmico das paredes do edifício dependem disso e, consequentemente, da possibilidade de uma estadia confortável no interior do edifício
As características de isolamento térmico das paredes do edifício dependem disso e, consequentemente, da possibilidade de uma estadia confortável no interior do edifício.
Antes de se familiarizar com as características de isolamento térmico de materiais de construção individuais, é necessário entender o que é a capacidade térmica e como ela é determinada.
Capacidade calorífica específica dos materiais
A capacidade calorífica é uma quantidade física que descreve a capacidade de um material de acumular temperatura de um ambiente aquecido.
Quantitativamente, o calor específico é igual à quantidade de energia, medida em J, necessária para aquecer um corpo de massa 1 kg por 1 grau.
Abaixo está uma tabela da capacidade de calor específico dos materiais de construção mais comuns.
Para calcular a capacidade calorífica de um material, é necessário ter dados como:
- tipo e volume do material aquecido (V);
- um indicador da capacidade calorífica específica deste material (Tribunal);
- gravidade específica (msp);
- temperaturas inicial e final do material.
Capacidade térmica dos materiais de construção
A capacidade calorífica dos materiais, cuja tabela é dada acima, depende da densidade e da condutividade térmica do material.
E o coeficiente de condutividade térmica, por sua vez, depende do tamanho e do fechamento dos poros. Um material finamente poroso com um sistema fechado de poros tem maior isolamento térmico e, consequentemente, menor condutividade térmica do que um material grosseiramente poroso.
Isso é muito fácil de seguir no exemplo dos materiais mais comuns na construção. A figura abaixo mostra como o coeficiente de condutividade térmica e a espessura do material afetam as qualidades de proteção térmica das cercas externas.
A figura mostra que os materiais de construção com menor densidade têm um menor coeficiente de condutividade térmica.
No entanto, isso nem sempre é o caso. Por exemplo, existem tipos fibrosos de isolamento térmico para os quais se aplica o padrão oposto: quanto menor a densidade do material, maior a condutividade térmica.
Portanto, não se pode confiar apenas no indicador da densidade relativa do material, mas vale considerar suas outras características.
Características comparativas da capacidade calorífica dos principais materiais de construção
Para comparar a capacidade calorífica dos materiais de construção mais populares, como madeira, tijolo e concreto, é necessário calcular a capacidade calorífica de cada um deles.
Antes de tudo, você precisa determinar a gravidade específica da madeira, tijolo e concreto. Sabe-se que 1 m3 de madeira pesa 500 kg, tijolo - 1700 kg e concreto - 2300 kg. Se pegarmos uma parede cuja espessura é de 35 cm, então, por cálculos simples, obtemos que a gravidade específica de 1 sq.
m de madeira será de 175 kg, tijolo - 595 kg e concreto - 805 kg. Em seguida, selecionamos o valor da temperatura em que ocorrerá o acúmulo de energia térmica nas paredes. Por exemplo, isso acontecerá em um dia quente de verão com uma temperatura do ar de 270C.
Para as condições selecionadas, calculamos a capacidade calorífica dos materiais selecionados:
- Parede de madeira: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Parede de concreto: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Parede de tijolo: C=SudhmudhΔT; Pule \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
A partir dos cálculos realizados, percebe-se que com a mesma espessura de parede, o concreto tem a maior capacidade calorífica e a madeira a menor. O que diz? Isso sugere que em um dia quente de verão, a quantidade máxima de calor se acumulará em uma casa de concreto e a menor - de madeira.
Isso explica o fato de que em uma casa de madeira é fresco no tempo quente e quente no tempo frio. Tijolo e concreto acumulam facilmente uma quantidade suficientemente grande de calor do ambiente, mas com a mesma facilidade se separam dele.
Capacidade de calor e condutividade térmica dos materiais
A condutividade térmica é uma quantidade física de materiais que descreve a capacidade da temperatura de penetrar de uma superfície de parede para outra.
Para criar condições confortáveis na sala, é necessário que as paredes tenham alta capacidade térmica e baixa condutividade térmica. Nesse caso, as paredes da casa poderão acumular a energia térmica do ambiente, mas ao mesmo tempo impedir a penetração da radiação térmica na sala.
Capacidade de calor para vários processos e estados da matéria
O conceito de capacidade calorífica é definido tanto para substâncias em vários estados de agregação (sólidos, líquidos, gases) quanto para conjuntos de partículas e quasipartículas (na física dos metais, por exemplo, fala-se da capacidade calorífica de um gás de elétrons).
Capacidade calorífica de um gás ideal
Artigo principal: Capacidade calorífica de um gás ideal
A capacidade calorífica de um sistema de partículas que não interagem (por exemplo, um gás ideal) é determinada pelo número de graus de liberdade das partículas.
Capacidade térmica molar a volume constante:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
onde R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) é a constante universal do gás, i{\displaystyle i} é o número .
A capacidade calorífica molar a pressão constante está relacionada com a relação de Mayer CV{\displaystyle C_{V}}:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Capacidade calorífica dos cristais
Comparação dos modelos de Debye e Einstein para a capacidade calorífica de um sólido
Existem várias teorias da capacidade calorífica de um sólido:
- A lei Dulong-Petit e a lei Joule-Kopp. Ambas as leis são derivadas de conceitos clássicos e são válidas com certa precisão apenas para temperaturas normais (aproximadamente de 15°C a 100°C).
- A teoria quântica das capacidades de calor de Einstein. A primeira aplicação das leis quânticas à descrição da capacidade calorífica.
- Teoria quântica das capacidades caloríficas de Debye. Contém a descrição mais completa e concorda bem com a experiência.
Capacidades caloríficas específicas, molares e volumétricas
Artigos principais: Calor específico, Capacidade de calor molar e Capacidade de calor volumétrico
Obviamente, quanto maior a massa do corpo, mais calor é necessário para aquecê-lo, e a capacidade calorífica do corpo é proporcional à quantidade de substância contida nele. A quantidade de uma substância pode ser caracterizada pela massa ou pelo número de moles. Portanto, é conveniente usar os conceitos de capacidade calorífica específica (capacidade térmica por unidade de massa de um corpo):
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
e capacidade calorífica molar (capacidade calorífica de um mol de uma substância):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
onde ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} é a quantidade de substância no corpo; m{\displaystyle m} é o peso corporal; μ{\displaystyle \mu } é a massa molar. As capacidades de calor específico e molar estão relacionadas por Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Capacidade de calor volumétrico (capacidade de calor por unidade de volume de um corpo):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Condutividade térmica de metais não ferrosos, capacidade térmica e densidade de ligas
A tabela mostra os valores de condutividade térmica dos metais (não ferrosos), bem como a composição química dos metais e ligas técnicas na faixa de temperatura de 0 a 600°C.
Metais não ferrosos e ligas: níquel Ni, monel, nicromo; ligas de níquel (de acordo com GOST 492-58): cuproníquel NM81, NM70, constantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts e K-monel, alumel, cromel, manganina NMMts 85-12, invar; ligas de magnésio (de acordo com GOST 2856-68), elétron, platina-ródio; soldas macias (de acordo com GOST 1499-70): estanho puro, chumbo, POS-90, POS-40, POS-30, liga de rosa, liga de madeira.
De acordo com a tabela, pode-se observar que as ligas de magnésio e níquel possuem alta condutividade térmica (à temperatura ambiente). A baixa condutividade térmica é característica do nicromo, invar e liga de Wood.
Coeficientes de condutividade térmica de ligas de alumínio, cobre e níquel
A condutividade térmica de metais, ligas de alumínio, cobre e níquel na tabela é dada na faixa de temperatura de 0 a 600 ° C nas unidades de W / (m graus). Metais e ligas: alumínio, ligas de alumínio, duralumínio, latão , cobre, monel, prata níquel, nicromo, nicromo ferruginoso, aço macio. As ligas de alumínio têm maior condutividade térmica do que as ligas de latão e níquel.
Coeficientes de condutividade térmica de ligas
A tabela mostra os valores de condutividade térmica das ligas na faixa de temperatura de 20 a 200ºС. Ligas: bronze de alumínio, bronze, bronze fosforoso, invar, constantan, manganina, ligas de magnésio, ligas de cobre, liga Rose, liga de madeira, ligas de níquel , prata de níquel, platina-irídio, elétron de liga, platina-ródio.
A tabela mostra os valores de resistividade elétrica e CTE de um fio metálico feito de vários metais e ligas.
Material do fio: alumínio, tungstênio, ferro, ouro, latão, manganina, cobre, níquel, constantan, nicromo, estanho, platina, chumbo, prata, zinco.
Como pode ser visto na tabela, o fio de nicromo tem uma alta resistividade elétrica e é usado com sucesso como espirais incandescentes de elementos de aquecimento em muitos dispositivos domésticos e industriais.
Capacidade calorífica específica de ligas não ferrosas
A tabela mostra os valores da capacidade térmica específica (massa) de ligas não ferrosas de dois componentes e multicomponentes que não contêm ferro em temperaturas de 123 a 1000K. A capacidade calorífica é indicada em unidades de kJ/(kg deg).
A capacidade calorífica das seguintes ligas é dada: ligas contendo alumínio, cobre, magnésio, vanádio, zinco, bismuto, ouro, chumbo, estanho, cádmio, níquel, irídio, platina, potássio, sódio, manganês, titânio, chumbo-bismuto liga de estanho, liga de bismuto-chumbo, bismuto-chumbo-cádmio, alumel, liga de tília, nicromo, liga de rosa.
Há também uma tabela separada que mostra a capacidade calorífica específica dos metais em várias temperaturas.
Capacidade térmica específica de ligas especiais multicomponentes
A capacidade térmica específica (massa) de ligas especiais multicomponentes é fornecida na tabela em temperaturas de 0 a 1300ºС. A unidade de capacidade calorífica é cal/(g deg) Capacidade térmica de ligas especiais: alumel, bell-metal, liga de madeira, invar, liga de tília, manganina, monel, liga Rose, bronze fosforoso, chromel, liga Na-K, Liga Pb-Bi, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Densidade de ligas
Uma tabela de valores de densidade da liga à temperatura ambiente é apresentada. As seguintes ligas são fornecidas: bronze, estanho, fósforo, duralumínio, invar, constantan, latão, magnalium, manganin, monel - metal, platina - liga de irídio, liga de madeira, aço laminado, fundido.
NOTA: Cuidado! A densidade das ligas na tabela é indicada na potência de 10-3. Não se esqueça de multiplicar por 1000! Por exemplo, a densidade do aço laminado varia de 7.850 a 8.000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Fundamentos de transferência de calor.
- Quantidades físicas. Diretório. P.A. Babichev, N.A. Babushkina, A. M. Bratkovsky e outros; Ed. É. Grigorieva, E. Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 p.
- Tabelas de grandezas físicas. Diretório. Ed. acad. I. K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 p.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. e outras propriedades termofísicas de componentes de sistemas combustíveis. M. 1992. - 184 p.
- Fornos industriais. Guia de referência para cálculos e projeto. 2ª edição, complementada e revisada, Kazantsev E.I. M.: "Metalurgia", 1975.- 368 p.
