1 Uppvärmning av ledare och apparater vid kortslutning
Kort läge
kortslutning (kortslutning) i kretsen för det mesta
är en nödsituation, och det är det oftast
elimineras på kort tid
- sekunder och bråkdelar av en sekund. Under
denna tidsfördelning
värmen är så stor att temperaturen
ledare och apparater går utöver
gränser för normala
läge.
Även kortsiktigt
temperaturhöjning av ledare och
enheter under en kortslutning kan leda till
uppmjukning och smältning av metall,
brinnande isolering, förstörelse av kontakter
och andra skador. För pålitlig
drift av det elektriska systemet är nödvändigt
undvika skador som t.ex
uppnås genom att välja lämpligt
mått på strömförande delar och inställningar
reläskydd.
Förmåga
apparater och ledare resist
kortvarig termisk effekt
kortslutningsström utan skador, förhindrande
vidare arbete kallas termisk
envishet. Termisk
motstånd är den slutliga temperaturen,
som är begränsad till mekaniska
metallstyrka, deformation
delar av enheter, såväl som värmebeständighet
isolering. Tillåtna sluttemperaturer
för ledare vid kortslutning anges
tabell 2.1.
Specifik värme
specifik värmekapacitet, specifik värmekapacitet klass 8Specifik värme - förhållandet mellan värmekapacitet och massa, värmekapaciteten för en enhetsmassa av ett ämne (olika för olika ämnen); en fysisk kvantitet numeriskt lika med den mängd värme som måste överföras till en massaenhet av ett givet ämne för att dess temperatur ska ändras med en.
I International System of Units (SI) mäts specifik värme i joule per kilogram per kelvin, J / (kg K). Ibland används också icke-systemiska enheter: kalori / (kg K), etc.
Specifik värmekapacitet betecknas vanligtvis med bokstäverna c eller C, ofta med subskript.
Värdet på specifik värme påverkas av ämnets temperatur och andra termodynamiska parametrar. Till exempel kommer mätning av vattens specifika värmekapacitet att ge olika resultat vid 20°C och 60°C.
Dessutom beror den specifika värmekapaciteten på hur ämnets termodynamiska parametrar (tryck, volym etc.) tillåts förändras.
); till exempel är den specifika värmen vid konstant tryck (CP) och vid konstant volym (CV) i allmänhet olika.
Formeln för att beräkna den specifika värmekapaciteten: där c är den specifika värmekapaciteten, Q är mängden värme som tas emot av ämnet under uppvärmning (eller frigörs under kylning), m är massan av det uppvärmda (kylande) ämnet, ΔT är skillnaden mellan den slutliga och initiala temperaturen för ämnet. Den specifika värmekapaciteten kan bero (och i princip, strängt taget, alltid - mer eller mindre starkt - beror) på temperaturen, så följande formel med liten (formellt oändlig) och är mer korrekt:
- 1 Specifika värmekapacitetsvärden för vissa ämnen
- 2 Se även
- 3 anteckningar
- 4 Litteratur
- 5 länkar
Värdena för den specifika värmekapaciteten för vissa ämnen
| Lufttorka) | gas | 1,005 |
| luft (100% luftfuktighet) | gas | 1,0301 |
| aluminium | fast | 0,903 |
| beryllium | fast | 1,8245 |
| mässing | fast | 0,377 |
| tenn | fast | 0,218 |
| koppar | fast | 0,385 |
| molybden | fast | 0,250 |
| stål | fast | 0,462 |
| diamant- | fast | 0,502 |
| etanol | flytande | 2,460 |
| guld- | fast | 0,129 |
| grafit | fast | 0,720 |
| helium | gas | 5,190 |
| väte | gas | 14,300 |
| järn | fast | 0,444 |
| leda | fast | 0,130 |
| gjutjärn | fast | 0,540 |
| volfram | fast | 0,134 |
| litium | fast | 3,582 |
| Merkurius | flytande | 0,139 |
| kväve | gas | 1,042 |
| petroleumoljor | flytande | 1,67 — 2,01 |
| syre | gas | 0,920 |
| kvartsglas | fast | 0,703 |
| vatten 373 K (100 °C) | gas | 2,020 |
| vatten | flytande | 4,187 |
| is | fast | 2,060 |
| ölört | flytande | 3,927 |
| asfalt | 0,92 |
| massivt tegel | 0,84 |
| silikat tegel | 1,00 |
| betong- | 0,88 |
| kronglas (glas) | 0,67 |
| flinta (glas) | 0,503 |
| fönsterglas | 0,84 |
| granit | 0,790 |
| täljsten | 0,98 |
| gips | 1,09 |
| marmor, glimmer | 0,880 |
| sand | 0,835 |
| stål | 0,47 |
| jorden | 0,80 |
| trä | 1,7 |
se även
- Värmekapacitet
- Volumetrisk värmekapacitet
- Molär värmekapacitet
- Latent värme
- Värmekapacitet för en idealisk gas
- Specifik värme för förångning och kondensation
- Specifik fusionsvärme
Anteckningar
-
↑ För ett inhomogent (i termer av kemisk sammansättning) prov är specifik värme en differentiell egenskap som varierar från punkt till punkt.
I princip beror den också på temperatur (även om den i många fall ändras ganska svagt med tillräckligt stora temperaturförändringar), medan den strikt taget bestäms - efter värmekapaciteten - som en differentialstorhet och längs temperaturaxeln, d.v.s.
Strängt taget bör man överväga förändringen i temperatur i definitionen av specifik värme inte med en grad (särskilt inte med någon större temperaturenhet), utan med en liten med motsvarande mängd värme som överförs. (Se huvudtexten nedan).
- ↑ Kelvin (K) kan här ersättas med grader Celsius (°C), eftersom dessa temperaturskalor (absolut och Celsiusskala) skiljer sig från varandra endast i utgångspunkten, men inte i värdet på måttenheten.
Länkar
- Tabeller över fysiska storheter. Handbok, red. I. K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Allmän kurs i fysik. - T. II. Termodynamik och molekylär fysik.
- E. M. Lifshits Värmekapacitet // under. ed. AM Prokhorova Physical Encyclopedia. - M .: "Sovjetisk uppslagsverk", 1998. - T. 2.
Materialtabellens värmekapacitet
I byggandet är en mycket viktig egenskap byggmaterialens värmekapacitet. Värmeisoleringsegenskaperna hos byggnadens väggar beror på det, och följaktligen möjligheten till en bekväm vistelse i byggnaden
Värmeisoleringsegenskaperna hos byggnadens väggar beror på det, och följaktligen möjligheten till en bekväm vistelse i byggnaden.
Innan du fortsätter att bekanta dig med värmeisoleringsegenskaperna hos enskilda byggmaterial är det nödvändigt att förstå vad värmekapaciteten är och hur den bestäms.
Specifik värmekapacitet hos material
Värmekapacitet är en fysisk storhet som beskriver ett materials förmåga att ackumulera temperatur från en uppvärmd miljö.
Kvantitativt är den specifika värmen lika med mängden energi, mätt i J, som krävs för att värma en kropp med massan 1 kg med 1 grad.
Nedan finns en tabell över den specifika värmekapaciteten för de vanligaste byggmaterialen.
För att beräkna värmekapaciteten hos ett material är det nödvändigt att ha sådana data som:
- typ och volym av uppvärmt material (V);
- en indikator på den specifika värmekapaciteten för detta material (domstolen);
- specifik vikt (msp);
- materialets initiala och slutliga temperaturer.
Byggmaterials värmekapacitet
Värmekapaciteten hos material, vars tabell ges ovan, beror på materialets densitet och värmeledningsförmåga.
Och koefficienten för värmeledningsförmåga beror i sin tur på storleken och stängningen av porerna. Ett fint poröst material med ett slutet porsystem har högre värmeisolering och följaktligen lägre värmeledningsförmåga än ett grovporöst material.
Detta är mycket lätt att följa på exemplet med de vanligaste materialen i konstruktion. Figuren nedan visar hur värmeledningskoefficienten och materialets tjocklek påverkar de värmeavskärmande egenskaperna hos externa stängsel.
Figuren visar att byggmaterial med lägre densitet har lägre värmeledningsförmåga.
Detta är dock inte alltid fallet. Till exempel finns det fibrösa typer av värmeisolering för vilka det motsatta mönstret gäller: ju lägre densitet materialet har, desto högre värmeledningsförmåga.
Därför kan man inte förlita sig enbart på indikatorn för materialets relativa densitet, men det är värt att överväga dess andra egenskaper.
Jämförande egenskaper för värmekapaciteten hos huvudbyggnadsmaterialen
För att jämföra värmekapaciteten hos de mest populära byggmaterialen, såsom trä, tegel och betong, är det nödvändigt att beräkna värmekapaciteten för var och en av dem.
Först och främst måste du bestämma den specifika vikten av trä, tegel och betong. Det är känt att 1 m3 trä väger 500 kg, tegel - 1700 kg och betong - 2300 kg. Om vi tar en vägg vars tjocklek är 35 cm, får vi genom enkla beräkningar att den specifika vikten på 1 kvm.
m trä kommer att vara 175 kg, tegel - 595 kg och betong - 805 kg. Därefter väljer vi temperaturvärdet vid vilket ackumuleringen av termisk energi i väggarna kommer att ske. Detta kommer till exempel att ske en varm sommardag med en lufttemperatur på 270C.
För de valda förhållandena beräknar vi värmekapaciteten för de valda materialen:
- Trävägg: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Betongvägg: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Tegelvägg: C=SudhmudhΔT; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Av de gjorda beräkningarna kan man se att med samma väggtjocklek har betong högst värmekapacitet och trä lägst. Vad står det? Detta tyder på att på en varm sommardag kommer den maximala mängden värme att samlas i ett hus av betong, och minst - från trä.
Detta förklarar det faktum att i ett trähus är det svalt i varmt väder och varmt i kallt väder. Tegel och betong samlar lätt en tillräckligt stor mängd värme från omgivningen, men skiljs lika lätt från den.
Materialens värmekapacitet och värmeledningsförmåga
Värmeledningsförmåga är en fysisk mängd material som beskriver temperaturens förmåga att penetrera från en väggyta till en annan.
För att skapa bekväma förhållanden i rummet är det nödvändigt att väggarna har en hög värmekapacitet och en låg värmeledningsförmåga. I det här fallet kommer husets väggar att kunna ackumulera omgivningens termiska energi, men samtidigt förhindra penetration av termisk strålning in i rummet.
Värmekapacitet för olika processer och materiatillstånd
Begreppet värmekapacitet definieras både för ämnen i olika aggregationstillstånd (fasta ämnen, vätskor, gaser) och för ensembler av partiklar och kvasipartiklar (inom exempelvis metallfysik talar man om värmekapaciteten hos en elektrongas).
Värmekapacitet för en idealisk gas
Huvudartikel: Värmekapacitet för en idealisk gas
Värmekapaciteten hos ett system av icke-interagerande partiklar (till exempel en idealgas) bestäms av antalet frihetsgrader för partiklarna.
Molär värmekapacitet vid konstant volym:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
där R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) är den universella gaskonstanten, i{\displaystyle i} är ett tal.
Den molära värmekapaciteten vid konstant tryck är relaterad till CV{\displaystyle C_{V}} Mayer-relationen:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \över 2}R.}
Värmekapacitet hos kristaller
Jämförelse av Debye- och Einstein-modellerna för värmekapaciteten hos ett fast ämne
Det finns flera teorier om värmekapaciteten hos ett fast ämne:
- Dulong-Petit-lagen och Joule-Kopp-lagen. Båda lagarna är härledda från klassiska begrepp och är giltiga med en viss noggrannhet endast för normala temperaturer (ungefär från 15 ° C till 100 ° C).
- Einsteins kvantteori om värmekapacitet. Den första tillämpningen av kvantlagar på beskrivningen av värmekapacitet.
- Kvantteori om Debyes värmekapacitet. Innehåller den mest kompletta beskrivningen och stämmer väl överens med experimentet.
Specifik, molär och volumetrisk värmekapacitet
Huvudartiklar: Specifik värme, Molär värmekapacitet och Volumetrisk värmekapacitet
Uppenbarligen, ju större kroppens massa är, desto mer värme krävs för att värma den, och kroppens värmekapacitet är proportionell mot mängden ämne som finns i den. Mängden av ett ämne kan karakteriseras av massan eller antalet mol. Därför är det bekvämt att använda begreppen specifik värmekapacitet (värmekapacitet per massaenhet av en kropp):
- c=Cm{\displaystyle c={C \over m}}
och molär värmekapacitet (värmekapacitet för en mol av ett ämne):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
där ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} är mängden ämne i kroppen; m{\displaystyle m} är kroppsvikt; μ{\displaystyle \mu } är molmassan. Molar och specifik värmekapacitet relateras till Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Volumetrisk värmekapacitet (värmekapacitet per volymenhet av en kropp):
- C′=CV.{\displaystyle C’={C \over V}.}
Värmeledningsförmåga hos icke-järnmetaller, värmekapacitet och densitet hos legeringar
Tabellen visar värdena för värmeledningsförmåga hos metaller (icke-järnhaltiga), såväl som den kemiska sammansättningen av metaller och tekniska legeringar i temperaturområdet från 0 till 600°C.
Icke-järnmetaller och legeringar: nickel Ni, monel, nikrom; nickellegeringar (enligt GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, konstantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts och K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts 85-12; magnesiumlegeringar (enligt GOST 2856-68), elektron, platina-rodium; mjuklod (enligt GOST 1499-70): rent tenn, bly, POS-90, POS-40, POS-30, Rose legering, Trälegering.
Enligt tabellen kan man se att magnesiumlegeringar och nickel har hög värmeledningsförmåga (vid rumstemperatur). Låg värmeledningsförmåga är karakteristisk för nikrom, invar och Woods legering.
Värmeledningskoefficienter för aluminium, koppar och nickellegeringar
Värmeledningsförmågan för metaller, aluminium, koppar och nickellegeringar i tabellen anges i temperaturintervallet från 0 till 600 ° C i enheterna W / (m deg) Metaller och legeringar: aluminium, aluminiumlegeringar, duralumin, mässing , koppar, monel, nysilver, nikrom, järnhaltig nikrom, mjukt stål. Aluminiumlegeringar har högre värmeledningsförmåga än mässing och nickellegeringar.
Termiska konduktivitetskoefficienter för legeringar
Tabellen visar de termiska konduktivitetsvärdena för legeringar i temperaturområdet från 20 till 200º C. Legeringar: aluminiumbrons, brons, fosforbrons, invar, konstantan, manganin, magnesiumlegeringar, kopparlegeringar, roslegering, trälegering, nickellegeringar , nickelsilver, platina-iridium, legeringselektron, platina-rhodium.
Tabellen visar värdena för elektrisk resistivitet och CTE för en metalltråd gjord av olika metaller och legeringar.
Trådmaterial: aluminium, volfram, järn, guld, mässing, manganin, koppar, nickel, konstantan, nikrom, tenn, platina, bly, silver, zink.
Som framgår av tabellen har nichromtråd en hög elektrisk resistivitet och används framgångsrikt som glödspiraler av värmeelement i många hushålls- och industriapparater.
Specifik värmekapacitet för icke-järnlegeringar
Tabellen visar värdena för den specifika (massa) värmekapaciteten för tvåkomponents- och flerkomponents icke-järnlegeringar som inte innehåller järn vid temperaturer från 123 till 1000K. Värmekapaciteten anges i enheter av kJ/(kg grader).
Värmekapaciteten för följande legeringar anges: legeringar innehållande aluminium, koppar, magnesium, vanadin, zink, vismut, guld, bly, tenn, kadmium, nickel, iridium, platina, kalium, natrium, mangan, titan, vismut-bly- tennlegering, legering vismut-bly, vismut-bly-kadmium, alumel, lindlegering, nikrom, roslegering.
Det finns också en separat tabell som visar den specifika värmekapaciteten hos metaller vid olika temperaturer.
Specifik värmekapacitet för flerkomponents speciallegeringar
Den specifika (mass) värmekapaciteten för flerkomponents speciallegeringar anges i tabellen vid temperaturer från 0 till 1300ºС. Enheten för värmekapacitet är cal/(g deg) Värmekapacitet för speciallegeringar: alumel, klockmetall, trälegering, invar, lindlegering, manganin, monel, roslegering, fosforbrons, kromel, Na-K-legering, Pb-Bi-legering, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Densitet av legeringar
En tabell över legeringsdensitetsvärden vid rumstemperatur presenteras. Följande legeringar ges: brons, tenn, fosfor, duralumin, invar, konstantan, mässing, magnalium, manganin, monel - metall, platina - iridiumlegering, Trälegering, valsat stål, gjutet.
OBS: Var försiktig! Densiteten hos legeringarna i tabellen anges i potensen 10-3. Glöm inte att multiplicera med 1000! Till exempel varierar densiteten för valsat stål från 7850 till 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Grunderna för värmeöverföring.
- Fysiska kvantiteter. Katalog. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky och andra; Ed. ÄR. Grigorieva, E.Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 sid.
- Tabeller över fysiska storheter. Katalog. Ed. acad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 sid.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. och andra termofysiska egenskaper hos komponenter i brännbara system. M. 1992. - 184 sid.
- Industriella ugnar. Referensguide för beräkningar och design. 2:a upplagan, kompletterad och reviderad, Kazantsev E.I. M.: "Metallurgi", 1975.- 368 sid.
