1 Kısa devre durumunda iletkenlerin ve cihazların ısınması
Kısa mod
çoğunlukla devrede kısa devre (kısa devre)
acil bir durumdur ve genellikle
kısa sürede ortadan kalktı
- saniye ve saniyenin kesirleri. Sırasında
bu süre tahsisi
ısı o kadar büyük ki sıcaklık
iletkenler ve aparatlar ötesine geçer
normal sınırlar
modu.
Hatta kısa vadeli
iletkenlerin sıcaklık artışı ve
kısa devre sırasında cihazlar neden olabilir
metalin yumuşaması ve eritilmesi,
yanma yalıtımı, kontakların yok edilmesi
ve diğer hasarlar. Güvenilir
elektrik sisteminin çalışması gerekli
gibi hasarlardan kaçının
uygun olanı seçerek elde
akım taşıyan parçaların boyutları ve ayarları
röle koruması.
Yetenek
aparat ve iletken direnci
kısa süreli termal etki
hasarsız kısa devre akımı, önleme
daha fazla çalışmaya termal denir
azim. termal
direnç son sıcaklıktır,
mekanikle sınırlı
metal gücü, deformasyon
cihazların parçalarının yanı sıra ısı direnci
izolasyon. İzin verilen son sıcaklıklar
kısa devre durumunda iletkenler için verilmiştir.
tablo 2.1.
Özısı
özgül ısı kapasitesi, özgül ısı kapasitesi sınıfı 8Özısı - ısı kapasitesinin kütleye oranı, bir maddenin birim kütlesinin ısı kapasitesi (farklı maddeler için farklı); belirli bir maddenin birim kütlesine, sıcaklığının bir değişmesi için aktarılması gereken ısı miktarına sayısal olarak eşit fiziksel miktar.
Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), özgül ısı, kelvin, J / (kg K) başına kilogram başına joule cinsinden ölçülür. Bazen sistemik olmayan birimler de kullanılır: kalori / (kg K), vb.
Özgül ısı kapasitesi genellikle c veya C harfleriyle ve genellikle alt simgelerle gösterilir.
Özgül ısının değeri, maddenin sıcaklığından ve diğer termodinamik parametrelerden etkilenir. Örneğin, suyun özgül ısı kapasitesini ölçmek, 20°C ve 60°C'de farklı sonuçlar verecektir.
Ek olarak, özgül ısı kapasitesi, maddenin termodinamik parametrelerinin (basınç, hacim vb.) nasıl değişmesine izin verildiğine bağlıdır.
); örneğin, sabit basınçta (CP) ve sabit hacimde (CV) özgül ısı genellikle farklıdır.
Özgül ısı kapasitesini hesaplama formülü: burada c özgül ısı kapasitesidir, Q maddenin ısıtma sırasında aldığı (veya soğutma sırasında açığa çıkardığı) ısı miktarıdır, m ısıtılan (soğuyan) maddenin kütlesidir, ΔT maddenin son ve ilk sıcaklıkları arasındaki fark. Özgül ısı kapasitesi sıcaklığa bağlı olabilir (ve prensipte, kesinlikle konuşursak, her zaman - az çok güçlü bir şekilde - bağlıdır), bu nedenle aşağıdaki formül küçük (resmen sonsuz küçük) ve daha doğrudur:
- 1 Bazı maddeler için özgül ısı kapasitesi değerleri
- 2 Ayrıca bkz.
- 3 not
- 4 Edebiyat
- 5 Bağlantı
Bazı maddelerin özgül ısı kapasitesi değerleri
| kuru hava) | gaz | 1,005 |
| hava (%100 nem) | gaz | 1,0301 |
| alüminyum | sağlam | 0,903 |
| berilyum | sağlam | 1,8245 |
| pirinç | sağlam | 0,377 |
| teneke | sağlam | 0,218 |
| bakır | sağlam | 0,385 |
| molibden | sağlam | 0,250 |
| Çelik | sağlam | 0,462 |
| elmas | sağlam | 0,502 |
| etanol | sıvı | 2,460 |
| altın | sağlam | 0,129 |
| grafit | sağlam | 0,720 |
| helyum | gaz | 5,190 |
| hidrojen | gaz | 14,300 |
| ütü | sağlam | 0,444 |
| öncülük etmek | sağlam | 0,130 |
| dökme demir | sağlam | 0,540 |
| tungsten | sağlam | 0,134 |
| lityum | sağlam | 3,582 |
| Merkür | sıvı | 0,139 |
| azot | gaz | 1,042 |
| petrol yağları | sıvı | 1,67 — 2,01 |
| oksijen | gaz | 0,920 |
| kuvars camı | sağlam | 0,703 |
| su 373 K (100 °C) | gaz | 2,020 |
| Su | sıvı | 4,187 |
| buz | sağlam | 2,060 |
| bira mayası | sıvı | 3,927 |
| asfalt | 0,92 |
| katı tuğla | 0,84 |
| silikat tuğla | 1,00 |
| beton | 0,88 |
| kronglas (cam) | 0,67 |
| çakmaktaşı (cam) | 0,503 |
| pencere camı | 0,84 |
| granit | 0,790 |
| sabuntaşı | 0,98 |
| alçı | 1,09 |
| mermer, mika | 0,880 |
| kum | 0,835 |
| Çelik | 0,47 |
| toprak | 0,80 |
| Odun | 1,7 |
Ayrıca bakınız
- Isı kapasitesi
- hacimsel ısı kapasitesi
- Molar ısı kapasitesi
- Gizli ısı
- İdeal bir gazın ısı kapasitesi
- Özgül buharlaşma ve yoğunlaşma ısısı
- Özgül füzyon ısısı
notlar
-
↑ Homojen olmayan (kimyasal bileşim açısından) bir numune için, özgül ısı, noktadan noktaya değişen bir diferansiyel özelliktir.
Prensip olarak, aynı zamanda sıcaklığa da bağlıdır (birçok durumda sıcaklıktaki yeterince büyük değişikliklerle oldukça zayıf bir şekilde değişmesine rağmen), kesinlikle konuşmakla birlikte - ısı kapasitesini takiben - bir diferansiyel miktar olarak ve sıcaklık ekseni boyunca, yani.
Açıkça söylemek gerekirse, özgül ısının tanımındaki sıcaklıktaki değişikliği bir derece olarak değil (özellikle daha büyük bir sıcaklık birimiyle değil), ancak buna karşılık gelen ısı transferiyle küçük bir dereceyle dikkate almak gerekir. (Aşağıdaki ana metne bakın).
- ↑ Buradaki Kelvins (K), santigrat derece (°C) ile değiştirilebilir, çünkü bu sıcaklık ölçekleri (mutlak ve Celsius ölçeği) birbirinden yalnızca başlangıç noktasında farklıdır, ancak ölçüm biriminin değerinde değildir.
Bağlantılar
- Fiziksel büyüklük tabloları. El kitabı, ed. I.K. Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Genel fizik dersi. - T.II. Termodinamik ve moleküler fizik.
- E. M. Lifshits Isı kapasitesi // altında. ed. AM Prokhorova Fiziksel Ansiklopedisi. - M.: "Sovyet Ansiklopedisi", 1998. - T. 2.
Malzeme tablosunun ısı kapasitesi
İnşaatta çok önemli bir özellik, yapı malzemelerinin ısı kapasitesidir. Binanın duvarlarının ısı yalıtım özellikleri buna ve buna bağlı olarak bina içinde konforlu bir konaklama imkanına bağlıdır.
Binanın duvarlarının ısı yalıtım özellikleri buna ve buna bağlı olarak bina içinde konforlu bir konaklama imkanına bağlıdır.
Bireysel yapı malzemelerinin ısı yalıtım özelliklerini tanımaya devam etmeden önce, ısı kapasitesinin ne olduğunu ve nasıl belirlendiğini anlamak gerekir.
Malzemelerin özgül ısı kapasitesi
Isı kapasitesi, bir malzemenin ısıtılmış bir ortamdan sıcaklık biriktirme yeteneğini tanımlayan fiziksel bir miktardır.
Nicel olarak, özgül ısı, 1 kg kütleli bir cismi 1 derece ısıtmak için gereken J cinsinden ölçülen enerji miktarına eşittir.
Aşağıda, en yaygın yapı malzemelerinin özgül ısı kapasitesinin bir tablosu bulunmaktadır.
Bir malzemenin ısı kapasitesini hesaplamak için aşağıdaki gibi verilere sahip olmak gerekir:
- ısıtılan malzemenin türü ve hacmi (V);
- bu malzemenin özgül ısı kapasitesinin bir göstergesi (Mahkeme);
- özgül ağırlık (msp);
- malzemenin ilk ve son sıcaklıkları.
Yapı malzemelerinin ısı kapasitesi
Tablosu yukarıda verilen malzemelerin ısı kapasitesi, malzemenin yoğunluğuna ve ısıl iletkenliğine bağlıdır.
Ve termal iletkenlik katsayısı, sırayla, gözeneklerin boyutuna ve kapanmasına bağlıdır. Kapalı bir gözenek sistemine sahip ince gözenekli bir malzeme, kaba gözenekli bir malzemeye göre daha fazla ısı yalıtımına ve buna bağlı olarak daha düşük ısı iletkenliğine sahiptir.
Bunu inşaatta en yaygın kullanılan malzemeler örneğinde takip etmek çok kolaydır. Aşağıdaki şekil, termal iletkenlik katsayısının ve malzemenin kalınlığının dış çitlerin ısı koruma özelliklerini nasıl etkilediğini göstermektedir.
Şekil, daha düşük yoğunluğa sahip yapı malzemelerinin daha düşük bir termal iletkenlik katsayısına sahip olduğunu göstermektedir.
Ancak, bu her zaman böyle değildir. Örneğin, karşıt modelin geçerli olduğu lifli ısı yalıtımı türleri vardır: Malzemenin yoğunluğu ne kadar düşükse, ısı iletkenliği o kadar yüksek olur.
Bu nedenle, yalnızca malzemenin göreceli yoğunluğunun göstergesine güvenilemez, ancak diğer özelliklerini dikkate almaya değer.
Ana yapı malzemelerinin ısı kapasitesinin karşılaştırmalı özellikleri
Ahşap, tuğla ve beton gibi en popüler yapı malzemelerinin ısı kapasitesini karşılaştırmak için her birinin ısı kapasitesini hesaplamak gerekir.
Her şeyden önce, ahşap, tuğla ve betonun özgül ağırlığını belirlemeniz gerekir. 1 m3 ahşabın 500 kg, tuğla - 1700 kg ve beton - 2300 kg olduğu bilinmektedir. Kalınlığı 35 cm olan bir duvar alırsak, basit hesaplamalarla özgül ağırlığın 1 metrekare olduğunu elde ederiz.
m ahşap 175 kg, tuğla - 595 kg ve beton - 805 kg olacaktır. Ardından, duvarlarda termal enerji birikiminin gerçekleşeceği sıcaklık değerini seçiyoruz. Örneğin, bu, 270C hava sıcaklığına sahip sıcak bir yaz gününde gerçekleşecek.
Seçilen koşullar için seçilen malzemelerin ısı kapasitesini hesaplıyoruz:
- Ahşap duvar: C=SudhmudhΔT; Cder \u003d 2.3x175x27 \u003d 10867.5 (kJ);
- Beton duvar: C=SudhmudhΔT; Cbet \u003d 0.84x805x27 \u003d 18257.4 (kJ);
- Tuğla duvar: C=SudhmudhΔT; Atlama \u003d 0.88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
Yapılan hesaplamalardan, aynı et kalınlığı ile betonun en yüksek, ahşabın ise en düşük ısı kapasitesine sahip olduğu görülmektedir. Ne diyor? Bu, sıcak bir yaz gününde, betondan yapılmış bir evde ve en az - ahşaptan maksimum miktarda ısı birikeceğini göstermektedir.
Bu, ahşap bir evde, sıcak havalarda serin, soğuk havalarda ise sıcak olmasını açıklar. Tuğla ve beton, çevreden yeterince büyük miktarda ısıyı kolayca biriktirir, ancak onunla kolayca ayrılır.
Malzemelerin ısı kapasitesi ve ısıl iletkenliği
Termal iletkenlik, sıcaklığın bir duvar yüzeyinden diğerine nüfuz etme yeteneğini tanımlayan fiziksel bir malzeme miktarıdır.
Odada rahat koşullar yaratmak için duvarların yüksek ısı kapasitesine ve düşük ısı iletkenliğine sahip olması gerekir. Bu durumda, evin duvarları ortamın termal enerjisini biriktirebilecek, ancak aynı zamanda termal radyasyonun odaya girmesini önleyecektir.
Çeşitli işlemler ve maddenin halleri için ısı kapasitesi
Isı kapasitesi kavramı, hem çeşitli kümelenme durumlarındaki maddeler (katılar, sıvılar, gazlar) hem de parçacık ve yarı parçacık toplulukları için tanımlanır (örneğin metal fiziğinde, bir elektron gazının ısı kapasitesinden bahseder).
İdeal bir gazın ısı kapasitesi
Ana makale: İdeal bir gazın ısı kapasitesi
Etkileşmeyen parçacıklardan oluşan bir sistemin (örneğin ideal bir gaz) ısı kapasitesi, parçacıkların serbestlik derecesi sayısı ile belirlenir.
Sabit hacimde molar ısı kapasitesi:
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
burada R{\displaystyle R} ≈ 8.31 J/(mol K) evrensel gaz sabitidir, i{\displaystyle i} sayıdır.
Sabit basınçta molar ısı kapasitesi CV{\displaystyle C_{V}} Mayer ilişkisi ile ilgilidir:
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Kristallerin ısı kapasitesi
Bir katının ısı kapasitesi için Debye ve Einstein modellerinin karşılaştırılması
Bir katının ısı kapasitesinin birkaç teorisi vardır:
- Dulong-Petit yasası ve Joule-Kopp yasası. Her iki yasa da klasik kavramlardan türetilmiştir ve yalnızca normal sıcaklıklar (yaklaşık 15 °C ila 100 °C) için belirli bir doğrulukla geçerlidir.
- Einstein'ın kuantum ısı kapasitesi teorisi. Kuantum yasalarının ısı kapasitesinin tanımına ilk uygulaması.
- Debye'nin ısı kapasitelerinin kuantum teorisi. En eksiksiz açıklamayı içerir ve deneyle iyi uyum sağlar.
Spesifik, molar ve hacimsel ısı kapasiteleri
Ana makaleler: Özısı, Molar ısı kapasitesi ve hacimsel ısı kapasitesi
Açıkçası, vücudun kütlesi ne kadar büyükse, onu ısıtmak için o kadar fazla ısı gerekir ve vücudun ısı kapasitesi, içerdiği madde miktarıyla orantılıdır. Bir maddenin miktarı, kütle veya mol sayısı ile karakterize edilebilir. Bu nedenle, özgül ısı kapasitesi (bir cismin birim kütlesi başına ısı kapasitesi) kavramlarını kullanmak uygundur:
- c=Cm{\displaystyle c={C \m'nin üzerinde}}
ve molar ısı kapasitesi (bir maddenin bir molünün ısı kapasitesi):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over\nu },}
burada ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} vücuttaki madde miktarıdır; m{\displaystyle m} vücut ağırlığıdır; μ{\displaystyle \mu } molar kütledir. Molar ve özgül ısı kapasiteleri Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu } ile ilişkilidir.
Hacimsel ısı kapasitesi (bir cismin birim hacmi başına ısı kapasitesi):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Demir dışı metallerin ısıl iletkenliği, alaşımların ısı kapasitesi ve yoğunluğu
Tablo, 0 ila 600°C sıcaklık aralığında metallerin ve teknik alaşımların kimyasal bileşiminin yanı sıra metallerin (demir dışı) termal iletkenlik değerlerini gösterir.
Demir dışı metaller ve alaşımlar: nikel Ni, monel, nikrom; nikel alaşımları (GOST 492-58'e göre): cupronickel NM81, NM70, konstantan NMMts 58.5-1.54, kopel NM 56.5, monel NMZhMts ve K-monel, alümel, kromel, manganin NMMts 85-12, invar; magnezyum alaşımları (GOST 2856-68'e göre), elektron, platin-rodyum; yumuşak lehimler (GOST 1499-70'e göre): saf kalay, kurşun, POS-90, POS-40, POS-30, Gül alaşımı, Ahşap alaşımı.
Tabloya göre magnezyum alaşımlarının ve nikelin yüksek ısıl iletkenliğe sahip olduğu (oda sıcaklığında) görülebilir. Düşük ısı iletkenliği, nikrom, invar ve Wood alaşımının özelliğidir.
Alüminyum, bakır ve nikel alaşımlarının ısıl iletkenlik katsayıları
Tablodaki metallerin, alüminyum, bakır ve nikel alaşımlarının ısıl iletkenliği, W / (m derece) birimlerinde 0 ila 600 ° C sıcaklık aralığında verilmiştir.Metaller ve alaşımlar: alüminyum, alüminyum alaşımları, duralumin, pirinç , bakır, monel, nikel gümüşü, nikrom, demirli nikrom, yumuşak çelik. Alüminyum alaşımları, pirinç ve nikel alaşımlarından daha fazla termal iletkenliğe sahiptir.
Alaşımların ısıl iletkenlik katsayıları
Tablo, 20 ila 200ºС sıcaklık aralığında alaşımların ısıl iletkenlik değerlerini göstermektedir Alaşımlar: alüminyum bronz, bronz, fosfor bronz, invar, konstantan, manganin, magnezyum alaşımları, bakır alaşımları, Gül alaşımı, Ahşap alaşımı, nikel alaşımları , nikel gümüşü, platin-iridyum, alaşım elektronu, platin-rodyum.
Tablo, çeşitli metal ve alaşımlardan yapılmış bir metal telin elektrik direnci ve CTE değerlerini göstermektedir.
Tel malzemesi: alüminyum, tungsten, demir, altın, pirinç, manganin, bakır, nikel, konstantan, nikrom, kalay, platin, kurşun, gümüş, çinko.
Tablodan da anlaşılacağı gibi, nikrom tel yüksek bir elektrik direncine sahiptir ve birçok ev ve endüstriyel cihazda akkor ısıtma elemanlarının spiralleri olarak başarıyla kullanılmaktadır.
Demir dışı alaşımların özgül ısı kapasitesi
Tablo, 123 ila 1000K sıcaklıklarda demir içermeyen iki bileşenli ve çok bileşenli demir dışı alaşımların özgül (kütle) ısı kapasitesinin değerlerini göstermektedir. Isı kapasitesi kJ/(kg derece) birimlerinde gösterilir.
Aşağıdaki alaşımların ısı kapasitesi verilmiştir: alüminyum, bakır, magnezyum, vanadyum, çinko, bizmut, altın, kurşun, kalay, kadmiyum, nikel, iridyum, platin, potasyum, sodyum, manganez, titanyum, bizmut-kurşun içeren alaşımlar. kalay alaşımı, bizmut-kurşun alaşımı, bizmut-kurşun-kadmiyum, alümel, ıhlamur alaşımı, nikrom, gül alaşımı.
Metallerin çeşitli sıcaklıklardaki özgül ısı kapasitelerini gösteren ayrı bir tablo da bulunmaktadır.
Çok bileşenli özel alaşımların özgül ısı kapasitesi
Çok bileşenli özel alaşımların özgül (kütle) ısı kapasitesi, 0 ila 1300ºС arasındaki sıcaklıklarda tabloda verilmiştir. Isı kapasitesi birimi cal/(g derece) dir.Özel alaşımların ısı kapasitesi: alümel, çan metali, Wood alaşımı, invar, ıhlamur alaşımı, manganin, monel, Gül alaşımı, fosfor bronz, kromel, Na-K alaşımı, Pb-Bi alaşımı, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
alaşımların yoğunluğu
Oda sıcaklığında alaşım yoğunluk değerleri tablosu sunulmaktadır. Aşağıdaki alaşımlar verilmiştir: bronz, kalay, fosfor, duralumin, invar, konstantan, pirinç, magnalyum, manganin, monel - metal, platin - iridyum alaşımı, Wood'un alaşımı, haddelenmiş çelik, döküm.
NOT: Dikkatli olun! Tablodaki alaşımların yoğunluğu 10-3 gücünde belirtilmiştir. 1000 ile çarpmayı unutmayın! Örneğin haddelenmiş çeliğin yoğunluğu 7850 ile 8000 kg/m3 arasında değişmektedir.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Isı transferinin temelleri.
- Fiziksel özellikler. Dizin. AP Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovski ve diğerleri; Ed. DIR-DİR. Grigorieva, E.Z. Meilikhov. — M.: Energoatomizdat, 1991. — 1232 s.
- Fiziksel büyüklük tabloları. Dizin. Ed. acad. I.K. Kikoin. M.: Atomizdat, 1976. - 1008 s.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. ve yanıcı sistem bileşenlerinin diğer Termofiziksel özellikleri. M. 1992. - 184 s.
- Endüstriyel fırınlar. Hesaplamalar ve tasarım için başvuru kılavuzu. 2. baskı, eklenmiş ve gözden geçirilmiş, Kazantsev E.I. M.: "Metalurji", 1975.- 368 s.
