1 Încălzirea conductoarelor și a dispozitivelor în caz de scurtcircuit
Modul scurt
scurtcircuit (scurtcircuit) în circuit în cea mai mare parte
este o urgență și de obicei este
eliminat într-o perioadă scurtă de timp
- secunde și fracțiuni de secundă. Pe parcursul
această perioadă de alocare de timp
căldura este atât de mare încât temperatura
conductoare și aparate depășesc
limitele stabilite pentru normal
modul.
Chiar și pe termen scurt
creşterea temperaturii conductoarelor şi
dispozitivele în timpul unui scurtcircuit poate duce la
înmuierea și topirea metalului,
arderea izolației, distrugerea contactelor
și alte daune. Pentru fiabil
este necesară funcționarea sistemului electric
evitați daune precum
realizat prin alegerea potrivită
dimensiunile pieselor purtătoare de curent și setările
protecția releului.
Abilitatea
aparatul și conductorul reziste
efect termic pe termen scurt
curent de scurtcircuit fără deteriorare, prevenind
munca ulterioara se numeste termica
tenacitate. Termic
rezistența este temperatura finală,
care se limitează la mecanic
rezistența metalului, deformarea
părți ale dispozitivelor, precum și rezistența la căldură
izolare. Temperaturi finale admise
pentru conductoare în caz de scurtcircuit sunt date în
tabelul 2.1.
Căldura specifică
capacitate termică specifică, capacitate termică specifică clasa 8Căldura specifică - raportul dintre capacitatea termică și masa, capacitatea termică a unei unități de masă a unei substanțe (diferită pentru diferite substanțe); o mărime fizică egală numeric cu cantitatea de căldură care trebuie transferată unei unități de masă a unei substanțe date pentru ca temperatura acesteia să se modifice cu unu.
În Sistemul Internațional de Unități (SI), căldura specifică este măsurată în jouli pe kilogram pe kelvin, J / (kg K). Uneori se folosesc și unități nesistemice: calorie / (kg K), etc.
Capacitatea termică specifică este de obicei indicată cu literele c sau C, adesea cu indice.
Valoarea căldurii specifice este afectată de temperatura substanței și de alți parametri termodinamici. De exemplu, măsurarea capacității termice specifice a apei va da rezultate diferite la 20°C și 60°C.
În plus, capacitatea termică specifică depinde de modul în care parametrii termodinamici ai substanței (presiunea, volumul etc.) pot să se modifice.
); de exemplu, căldura specifică la presiune constantă (CP) și la volum constant (CV) sunt în general diferite.
Formula pentru calcularea capacității termice specifice: unde c este capacitatea termică specifică, Q este cantitatea de căldură primită de substanță în timpul încălzirii (sau eliberată în timpul răcirii), m este masa substanței încălzite (răcirii), ΔT este diferența dintre temperaturile finale și inițiale ale substanței. Capacitatea termică specifică poate depinde (și în principiu, strict vorbind, întotdeauna - mai mult sau mai puțin puternic - depinde) de temperatură, deci următoarea formulă cu mic (formal infinitezimal) și este mai corectă:
- 1 Valori specifice capacității termice pentru unele substanțe
- 2 Vezi de asemenea
- 3 note
- 4 Literatură
- 5 legături
Valorile capacității termice specifice a unor substanțe
| aer (uscat) | gaz | 1,005 |
| aer (100% umiditate) | gaz | 1,0301 |
| aluminiu | solid | 0,903 |
| beriliu | solid | 1,8245 |
| alamă | solid | 0,377 |
| staniu | solid | 0,218 |
| cupru | solid | 0,385 |
| molibden | solid | 0,250 |
| oţel | solid | 0,462 |
| diamant | solid | 0,502 |
| etanol | lichid | 2,460 |
| aur | solid | 0,129 |
| grafit | solid | 0,720 |
| heliu | gaz | 5,190 |
| hidrogen | gaz | 14,300 |
| fier | solid | 0,444 |
| conduce | solid | 0,130 |
| fontă | solid | 0,540 |
| tungsten | solid | 0,134 |
| litiu | solid | 3,582 |
| Mercur | lichid | 0,139 |
| azot | gaz | 1,042 |
| uleiuri de petrol | lichid | 1,67 — 2,01 |
| oxigen | gaz | 0,920 |
| sticlă de cuarț | solid | 0,703 |
| apă 373 K (100 °C) | gaz | 2,020 |
| apă | lichid | 4,187 |
| gheaţă | solid | 2,060 |
| must de bere | lichid | 3,927 |
| asfalt | 0,92 |
| caramida solida | 0,84 |
| caramida de silicat | 1,00 |
| beton | 0,88 |
| kronglas (sticlă) | 0,67 |
| silex (sticlă) | 0,503 |
| geam de sticla | 0,84 |
| granit | 0,790 |
| steatină | 0,98 |
| gips | 1,09 |
| marmură, mica | 0,880 |
| nisip | 0,835 |
| oţel | 0,47 |
| pamantul | 0,80 |
| lemn | 1,7 |
Vezi si
- Capacitate termica
- Capacitate termică volumetrică
- Capacitate de căldură molară
- Căldura latentă
- Capacitatea termică a unui gaz ideal
- Căldura specifică de vaporizare și condensare
- Căldura specifică de fuziune
Note
-
↑ Pentru o probă neomogenă (din punct de vedere al compoziției chimice), căldura specifică este o caracteristică diferențială care variază de la un punct la altul.
În principiu, depinde și de temperatură (deși în multe cazuri se modifică destul de slab cu modificări suficient de mari de temperatură), în timp ce strict vorbind se determină - în urma capacității termice - ca mărime diferențială și de-a lungul axei temperaturii, adică.
Strict vorbind, ar trebui să se ia în considerare modificarea temperaturii în definiția căldurii specifice nu cu un grad (mai ales nu cu o unitate mai mare de temperatură), ci cu una mică cu cantitatea corespunzătoare de căldură transferată. (Vezi mai jos textul principal).
- ↑ Kelvini (K) aici pot fi înlocuiți cu grade Celsius (°C), deoarece aceste scări de temperatură (absolută și scară Celsius) diferă între ele doar în punctul de plecare, dar nu și în valoarea unității de măsură.
Legături
- Tabele de mărimi fizice. Manual, ed. I.K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Curs general de fizică. - T. II. Termodinamică și fizică moleculară.
- E. M. Lifshits Capacitate termică // sub. ed. Enciclopedia fizică AM Prokhorova. - M .: „Enciclopedia Sovietică”, 1998. - T. 2.
Capacitatea termică a tabelului materialelor
În construcții, o caracteristică foarte importantă este capacitatea termică a materialelor de construcție. Caracteristicile de izolare termică ale pereților clădirii depind de aceasta și, în consecință, posibilitatea unui sejur confortabil în interiorul clădirii
Caracteristicile de izolare termică ale pereților clădirii depind de aceasta și, în consecință, posibilitatea unui sejur confortabil în interiorul clădirii.
Înainte de a face cunoștință cu caracteristicile de izolare termică ale materialelor de construcție individuale, este necesar să înțelegeți care este capacitatea termică și cum este determinată.
Capacitatea termică specifică a materialelor
Capacitatea termică este o mărime fizică care descrie capacitatea unui material de a acumula temperatura dintr-un mediu încălzit.
Cantitativ, căldura specifică este egală cu cantitatea de energie, măsurată în J, necesară pentru a încălzi un corp cu masa de 1 kg cu 1 grad.
Mai jos este un tabel cu capacitatea termică specifică a celor mai comune materiale de construcție.
Pentru a calcula capacitatea termică a unui material, este necesar să aveți astfel de date precum:
- tipul și volumul materialului încălzit (V);
- un indicator al capacității termice specifice a acestui material (Instanța);
- greutatea specifică (msp);
- temperaturile inițiale și finale ale materialului.
Capacitatea termică a materialelor de construcție
Capacitatea termică a materialelor, al cărei tabel este prezentat mai sus, depinde de densitatea și conductibilitatea termică a materialului.
Și coeficientul de conductivitate termică, la rândul său, depinde de dimensiunea și închiderea porilor. Un material fin poros cu un sistem închis de pori are o izolație termică mai mare și, în consecință, o conductivitate termică mai mică decât unul grosier poros.
Acest lucru este foarte ușor de urmat pe exemplul celor mai comune materiale în construcții. Figura de mai jos arată modul în care coeficientul de conductivitate termică și grosimea materialului afectează calitățile de protecție termică ale gardurilor externe.
Figura arată că materialele de construcție cu o densitate mai mică au un coeficient de conductivitate termică mai scăzut.
Cu toate acestea, acesta nu este întotdeauna cazul. De exemplu, există tipuri fibroase de izolație termică pentru care se aplică modelul opus: cu cât densitatea materialului este mai mică, cu atât conductivitatea termică este mai mare.
Prin urmare, nu se poate baza doar pe indicatorul densității relative a materialului, dar merită să luăm în considerare celelalte caracteristici ale acestuia.
Caracteristici comparative ale capacității termice ale principalelor materiale de construcție
Pentru a compara capacitatea termică a celor mai populare materiale de construcție, cum ar fi lemnul, cărămida și betonul, este necesar să se calculeze capacitatea termică pentru fiecare dintre ele.
În primul rând, trebuie să determinați greutatea specifică a lemnului, cărămizii și betonului. Se știe că 1 m3 de lemn cântărește 500 kg, cărămidă - 1700 kg și beton - 2300 kg. Dacă luăm un perete a cărui grosime este de 35 cm, atunci prin calcule simple obținem că greutatea specifică de 1 mp.
m de lemn va fi de 175 kg, cărămidă - 595 kg și beton - 805 kg. În continuare, selectăm valoarea temperaturii la care se va produce acumularea de energie termică în pereți. De exemplu, acest lucru se va întâmpla într-o zi fierbinte de vară, cu o temperatură a aerului de 270C.
Pentru condițiile selectate, calculăm capacitatea termică a materialelor selectate:
- Perete din lemn: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Perete de beton: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Zid de cărămidă: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Din calculele făcute se poate observa că la aceeași grosime a peretelui, betonul are cea mai mare capacitate termică, iar lemnul are cea mai mică. Ce spune? Acest lucru sugerează că într-o zi fierbinte de vară, cantitatea maximă de căldură se va acumula într-o casă din beton și cel mai puțin - din lemn.
Așa se explică faptul că într-o casă de lemn este răcoare pe vreme caldă și cald pe vreme rece. Cărămida și betonul acumulează cu ușurință o cantitate suficient de mare de căldură din mediu, dar la fel de ușor se despart de el.
Capacitatea termică și conductibilitatea termică a materialelor
Conductivitatea termică este o cantitate fizică de materiale care descrie capacitatea temperaturii de a pătrunde de la o suprafață de perete la alta.
Pentru a crea condiții confortabile în cameră, este necesar ca pereții să aibă o capacitate termică mare și o conductivitate termică scăzută. În acest caz, pereții casei vor putea să acumuleze energia termică a mediului, dar în același timp să prevină pătrunderea radiațiilor termice în cameră.
Capacitate termică pentru diferite procese și stări ale materiei
Conceptul de capacitate termică este definit atât pentru substanțe în diferite stări de agregare (solide, lichide, gaze), cât și pentru ansambluri de particule și cvasiparticule (în fizica metalelor, de exemplu, se vorbește despre capacitatea termică a unui gaz electronic).
Capacitatea termică a unui gaz ideal
Articolul principal: Capacitatea termică a unui gaz ideal
Capacitatea termică a unui sistem de particule care nu interacționează (de exemplu, un gaz ideal) este determinată de numărul de grade de libertate ale particulelor.
Capacitate de căldură molară la volum constant:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
unde R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) este constanta universală a gazului, i{\displaystyle i} este numărul .
Capacitatea de căldură molară la presiune constantă este legată de relația Mayer CV{\displaystyle C_{V}}:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Capacitatea termică a cristalelor
Comparația modelelor Debye și Einstein pentru capacitatea termică a unui solid
Există mai multe teorii ale capacității termice a unui solid:
- Legea Dulong-Petit și legea Joule-Kopp. Ambele legi sunt derivate din concepte clasice și sunt valabile cu o anumită precizie numai pentru temperaturi normale (aproximativ de la 15 ° C la 100 ° C).
- Teoria cuantică a capacităților termice a lui Einstein. Prima aplicare a legilor cuantice la descrierea capacității termice.
- Teoria cuantică a capacităților termice ale lui Debye. Conține cea mai completă descriere și este de acord cu experimentul.
Capacități termice specifice, molare și volumetrice
Articole principale: Căldura specifică, Capacitate de căldură molară și Capacitate termică volumetrică
Evident, cu cât masa corpului este mai mare, cu atât este necesară mai multă căldură pentru a-l încălzi, iar capacitatea termică a corpului este proporțională cu cantitatea de substanță conținută în acesta. Cantitatea de substanță poate fi caracterizată prin masă sau numărul de moli. Prin urmare, este convenabil să folosiți conceptele de capacitate termică specifică (capacitate termică pe unitatea de masă a unui corp):
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
și capacitatea de căldură molară (capacitatea de căldură a unui mol dintr-o substanță):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
unde ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} este cantitatea de substanță din organism; m{\displaystyle m} este greutatea corporală; μ{\displaystyle \mu } este masa molară. Capacitățile termice molare și specifice sunt legate de Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu}.
Capacitate termică volumetrică (capacitate termică pe unitatea de volum a unui corp):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Conductivitatea termică a metalelor neferoase, capacitatea termică și densitatea aliajelor
Tabelul prezintă valorile conductivității termice a metalelor (neferoase), precum și compoziția chimică a metalelor și aliajelor tehnice în intervalul de temperatură de la 0 la 600°C.
Metale și aliaje neferoase: nichel Ni, monel, nicrom; aliaje de nichel (conform GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts și K-monel, alumel, chromel, manganina NMMts 85-12, invar; aliaje de magneziu (conform GOST 2856-68), electroni, platină-rodiu; lipituri moi (conform GOST 1499-70): staniu pur, plumb, POS-90, POS-40, POS-30, aliaj Rose, aliaj de lemn.
Conform tabelului, se poate observa că aliajele de magneziu și nichelul au o conductivitate termică ridicată (la temperatura camerei). Conductivitatea termică scăzută este caracteristică nicromului, invarului și aliajului Wood.
Coeficienții de conductivitate termică a aliajelor de aluminiu, cupru și nichel
Conductivitatea termică a metalelor, a aliajelor de aluminiu, cupru și nichel din tabel este dată în intervalul de temperatură de la 0 la 600 ° C în unități de W / (m deg) Metale și aliaje: aluminiu, aliaje de aluminiu, duraluminiu, alamă , cupru, monel, nichel argint, nicrom, nicrom feruginos, oțel moale. Aliajele de aluminiu au o conductivitate termică mai mare decât aliajele de alamă și nichel.
Coeficienții de conductivitate termică a aliajelor
Tabelul prezintă valorile conductivității termice ale aliajelor în intervalul de temperatură de la 20 la 200 ° C. Aliaje: bronz aluminiu, bronz, bronz fosfor, invar, constantan, manganina, aliaje de magneziu, aliaje de cupru, aliaj de trandafir, aliaj de lemn, aliaje de nichel , nichel-argint, platină-iridiu, aliaj de electroni, platină-rodiu.
Tabelul prezintă valorile rezistivității electrice și CTE ale unui fir metalic din diferite metale și aliaje.
Material fir: aluminiu, wolfram, fier, aur, alamă, manganina, cupru, nichel, constantan, nicrom, staniu, platină, plumb, argint, zinc.
După cum se poate observa din tabel, firul de nicrom are o rezistivitate electrică ridicată și este folosit cu succes ca spirale incandescente ale elementelor de încălzire în multe dispozitive de uz casnic și industriale.
Capacitate termică specifică a aliajelor neferoase
Tabelul prezintă valorile capacității termice specifice (masă) a aliajelor neferoase bicomponente și multicomponente care nu conțin fier la temperaturi de la 123 la 1000K. Capacitatea termică este indicată în unități de kJ/(kg grade).
Este dată capacitatea termică a următoarelor aliaje: aliaje care conțin aluminiu, cupru, magneziu, vanadiu, zinc, bismut, aur, plumb, staniu, cadmiu, nichel, iridiu, platină, potasiu, sodiu, mangan, titan, bismut-plumb- aliaj de staniu, aliaj de bismut-plumb, bismut-plumb-cadmiu, alumel, aliaj de tei, nicrom, aliaj de trandafir.
Există, de asemenea, un tabel separat care arată capacitatea termică specifică a metalelor la diferite temperaturi.
Capacitate termică specifică a aliajelor speciale multicomponente
Capacitatea termică specifică (masă) a aliajelor speciale multicomponente este dată în tabel la temperaturi de la 0 la 1300ºС. Unitatea de capacitate termica este cal/(g grad).Capacitatea termica a aliajelor speciale: alumel, clopot-metal, aliaj de lemn, invar, aliaj de tei, manganin, monel, aliaj Rose, bronz fosfor, chromel, aliaj Na-K, Aliaj Pb-Bi, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Densitatea aliajelor
Este prezentat un tabel cu valorile densității aliajului la temperatura camerei. Se dau următoarele aliaje: bronz, staniu, fosfor, duraluminiu, invar, constantan, alamă, magnalium, manganina, monel - metal, platină - aliaj de iridiu, aliaj de lemn, oțel laminat, turnat.
NOTĂ: Fii atent! Densitatea aliajelor din tabel este indicată în puterea de 10-3. Nu uitați să înmulțiți cu 1000! De exemplu, densitatea oțelului laminat variază de la 7850 la 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Fundamentele transferului de căldură.
- Mărimi fizice. Director. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky și alții; Ed. ESTE. Grigorieva, E.Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 p.
- Tabele de mărimi fizice. Director. Ed. acad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 p.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. și alte proprietăți termofizice ale componentelor sistemelor combustibile. M. 1992. - 184 p.
- Cuptoare industriale. Ghid de referință pentru calcule și proiectare. Ediția a II-a, completată și revizuită, Kazantsev E.I. M.: „Metalurgie”, 1975.- 368 p.
