| Выбор типа слоя | Вызывает диалог выбора типа слоя (однородный, неоднородный, каркас, перекрестный каркас, кладка) и задания параметров слоя. В настоящий момент в конструкции допустимо не более одного слоя с типом «Каркас» и одного с типом «Перекрестный каркас». Количество слоев прочих типов не лимитируется. | |
| Переместить внутрь | Перемещает слой в сторону внутренней стороны конструкции. | |
| Переместить наружу | Перемещает слой в сторону наружной стороны конструкции. | |
| Включение\выключение слоя | Позволяет «выключить» (игнорировать при расчетах) слой, не удаляя его. Обратное действие включает слой. | |
| Изменить характеристики | Вызывает диалог изменения характеристик материалов слоя. Изменение действует до перехода в текущей вкладке браузера на новую страницу или закрытие вкладки или самого браузера. | |
| Удалить слой | Удаляет слой из конструкции. | |
Вставить слой | Вставить слой | Вызывает диалог выбора материала, который будет добавлен, и вставляет новый слой в конструкцию. |
Загрузить график | Загрузить график | Инициирует загрузку файла с графиком. |
| Материалы | Замена материала | При нажатии на наименование материала в таблице «Конструкция» вызывается диалог выбора материала и, при необходимости, производится замена материала на выбранный |
Энергоаудит и газификация от компаний ООО «Теплорасчет-проект» и ПСК «Прометей»
предлагают :
Содружество компаний «Теплорасчет-проект» и «ПСК «Прометей» помогут Вам газифицировать объект любой сложности. Большой опыт работы позволяет нам выполнять работу быстро и качественно. За 10 лет работы мы получили сотни благодарных клиентов, поскольку успешно и быстро решили их проблемы с газификацией. Мы готовы взять на себя выполнение всех этапов газификации Вашего объекта комплексно, либо выполнить любой этап отдельно. Что мы предлагаем:
Мы готовы газифицировать любой объект:
- Частный жилой дом, коттедж, дача
- Село
- Деревня
- Коттеджный поселок
- Садовое товарищество (СНТ)
- Многоквартирный дом
- Жилой микрорайон
- Производственный объект любой направленности
- Складской комплекс
- Торгово-развлекательный центр
- Сельскохозяйственный объект
- Учебное заведение
- Спортивный объект
- Административное здание
- Техцентр
- Больница
- и другие
Онлайн сервис «Расчет мощности котельной»
Наши клиенты нам доверяют!
Нам доверяют:
- Группа компаний ИКЕА
- Инновационный центр «Сколково»
- Футбольный клуб «Локомотив»
- Свято-Троицкая Сергиева Лавра
- Техцентр «Скания-Русь»
- и многие другие наши клиенты!
список последних объектов смотрите здесь
Теплотехнический расчет
Первое, что необходимо сделать в рамках процедуры газификации, это качественно выполнить теплотехнический расчет объекта. Данный расчет покажет максимально-часовое и годовое потребление газа объектом. Расчет выполняется для каждого здания объекта, затем данные суммируются. Сложность расчета зависит от многих факторов — типа здания (производственное/жилое), количества зданий, наличия дополнительного (помимо котельной) газопотребляющего оборудования, наличие газовых электростанций и других факторов.
Лимит на газ (технические условия)
«Лимит на газ», он же «технические условия» на газификацию, — оформление квоты на газ из магистрального газопровода. Получение технических условий — это довольно сложная многоступенчатая процедура получения согласований в различных инстанциях сроком около полугода. И стоит это довольно дорого. Но без ТУ газификация объекта не возможна.
Энергоаудит
Вторая сфера нашей деятельности — Энергоаудит.
Подготовка энергетического паспорта. Это документ, который отражает баланс потребления объектом энергетических ресурсов. Подробнее об энергетическом паспорте.
Комплексный энергоаудит. Осуществляется полное обследование промышленного объекта, дома. Проводимый комплекс услуг включает:
Задавайте вопросы!
Теплотехнический расчёт
Результат| № п/п | Наименование расчётных параметров | Обозначения | Ед. измер. | Величина |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Расчётная температура внутреннего воздуха | tв | °С | |
| 2 | Продолжительность отопительного периода | Zот.пер | сут | |
| 3 | Средняя температура наружного воздуха за отопительный период | tот.пер | °С | |
| 4 | Градусо/сутки отопительного периода | ГСОП | °С · сут |
| № п/п | Наименование расчётных параметров | Обозначения | Ед. измер. | Величина |
|---|---|---|---|---|
| Коэффициент a | a | — | ||
| 2 | Коэффициент b | b | — | |
| 3 | Требуемое сопротивление теплопередаче | Rтр | м2 · °С/Вт |
| № п/п | Наименование расчётных параметров | Обозначения | Ед. измер. | Величина |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности | α в | Вт/(м2 · С) | 8.7 |
| 2 | Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности | α н | Вт/(м2 · С) |
Слои ограждающей конструкции
| № п/п | Наименование материала | ширина слоя, мм | Коэф. теплопроводимости, Вт/(м2 · С) | Коэф. паропроницаеомсти, мг/(м·ч·Па) |
|---|
Теплорасчет отопления теплицы : нужен инженер, фриланс, FL.ru
Что необходимо:
Предоставить оптимальное решение по дополнительному отоплению теплицы от горячего пара 120С давление 4бар.
Запланировано следующее:
Отопление при помощи теплых стекол, которые при включении греют 40С независимо от внешней температуры.
Н.1 план размещение таких стекол.
Общая высота стойки теплицы = 2,90 м, стекло высотой 2 м.
В коньке теплица 4,2. Открытые зоны 90 см стойки и крыша закрываются тканью, у которой энергосбережение 50%.
С учетом открытия и щелей можно учитывать 15% энергосбережения.
Дополнительно есть на площадке горячий пар 120С при давлении 4 бар.
Задача:
Рассчитать оптимальное отопление грядок трубами, которые будут прокладываться прям в самой грядке.
Грядка будет выполнена из влагостойкого уличного МДФ высотой 45 см.
Трубы обогрева просим предусмотреть из пвх или другого материала, который будет недорого и эффективно.
Размещать планируем на высота до 10 см от верха грунта.
Температура необходимая 40С.
Планируем подогрев грядок шлангами, по 2 шланга на грядку 90см шириной и 3 шланга на более широкие грядки.
Возможно, по рекомендации, установим еще трубу по контуру теплицы между грядкой и стеклом.
Высота фундамента будет 10см.
Данная температура, конечно, более 60С по рекомендации.
Учесть подогрев поливочной воды в баке. Температура воды на полив должна быть 18-20С.
Дать Тех задание на подведение пара.
Подобрать оптимальное решение по охлаждению пара с учетом перечисленных данных.
Порекомендовать, что лучше/дешевле теплообменник или охлаждения трубопроводом.
Учесть отвод конденсата.
Тепловой режим для расчета +20С при -15С, то есть Дельта Т=35С
Переход с грядки в грядку планируется через дорожки под землей для сохранения эстетики
Схемы и Автокад с теплицей есть
Как сделать теплорасчет — Строительно-монтажная компания в Алматы — ТОО Стройпром
На основе теплорасчета происходит расчет и подбор мощности отопительной системы дома, подсчет количества секций радиатора, составляется план системы теплого пола.
При возведении дома из кирпича, нужно знать как произвести теплорасчет, при этом необходимо найти ответы на вопросы, габаритные и размеры помещения эта особая длина, ширина иногда даже высота, объем этого здания или самого помещения.
Кроме объема здания, особо важными характеристиками нужными для выполнения теплорасчета отопления являются:
Во первых конструкция непосредственно наружных стен , где важна толщина а так же не мало важен тип используемых материалов и особенно важно наличие важных утепляющих прослоек, площадь окон, не забывать про качество остекления окон , важно одинарное остекление, еще лучше двойное остекление или стеклопакеты, вид кровли и крупных перекрытий, теплоизоляция перекрытий.
Далее для теплорасчета необходимо определить тип здания – это может быть частный дом, многоэтажное здание и т.д.
Определившись, вы сэкономите строительные материалы и предотвратите в помещение увлажнение, намокание и появление плесени.
Нужно определиться с типом материалов по их однородности и месту расположения от наружной части с указанием всех конструктивных элементов с их характеристиками.
3Чтобы сделать теплорасчет, так же нужно определить район строительства, уточнить длительность отопительного сезона и среднегодовой температурой внешнего воздуха.
Конструкциительно обяз должны обладать самой необходимой прочностью, также жесткостью иустойчивостью. В многослойных конструкциях домов с теплой стороны располагайте толстый слои большей теплопроводности итак же с большим сопротивлением паропроницанием, чем наружные слои.
6При теплорасчете необходимо помнить, что расчетный температурный перепад внутреннего теплого и холодного воздуха в помещении и температурой внутренней ограждающей несущие конструкции не должен значительно превышать нормируемых величин.
7Определите градусосутки отопительного периода.
Полученное значение просто округлите до целых. Ведь Вы таким образом определите толщину утеплителя.
8В результате выйдет, что конденсация водяных газов и паров с внутренней стороны поверхности которая ограждает конструкции совершенно невозможна, и это значит конструктивное решение полностью соответствует требованиям СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита здания”.
Индивидуальный теплорасчет на потребление тепла
Для большинства потребителей тепловой энергии в нашей стране стоимость потребляемой тепловой энергии всегда остается за гранью их понимания, и теплорасчет является единственным выходом сэкономить. Наша компания работает на рынке корпоративных и индивидуальных приборов учета тепловой энергии и энергоресурсов потребляемых для жизнедеятельности офисов, складов, квартир и индивидуальных застроек, и готовы предложить Вам услугу теплорасчета под съем показаний или установку нового оборудования.
Теплорасчет считается по двум связанным между собой формулам
Давайте рассмотрим подробнее как можно произвести теплорасчет Вашим жилищем или офисным помещением. Первый вариант для теплорасчета представляет из себя установку общего прибора учета тепловой энергии, потребляемого всем зданием. При таком способе расчете помещения здания разделяются на помещения общего пользования и частные помещения, а количество потребленной тепловой энергии делится равномерно на общее количество квадратных метров здания. Стоимость тепловой энергии для каждого плательщика будет теплорасчитываться индивидуально исходя из занимаемой им площади здания. Фактически плательщик оплачивает потребленную энергию за количество занимаемых им квадратных метров, к которым добавляется некоторое количество квадратных метров общей площади. При таком способе теплорасчета, плательщик, для которого комфортной температурой является 19 градусов, заведомо переплачивает за потребление тепла.
По второй формуле
теплорасчет производитсяПо тому же принципу за исключением учета индивидуального потребления тепла плательщика. В данном случае плательщик, который установил приборы индивидуального учета тепла, оплачивает потребление тепловой энергии его помещением по фактическому потреблению, к которому добавляется платеж за общие квадратные метры. При таком теплорасчете плательщик экономит порядка 25% от сумм платежей за отопление.
Обратившись в нашу организацию за покупкой и установкой приборов индивидуального потребления тепла мы поможем Вам выбрать оптимальное решение, которое поможет не только экономить Ваши средства при теплорасчете, но и планировать Ваш бюджет на содержание Ваших помещений. Наша продукция подойдет для установки, как в крупных производственных помещениях, малых цехах, офисных и административных зданиях.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
✅ ООО «ТЕПЛОРАСЧЕТ — ПРОЕКТ», 🏙 Москва (OГРН 1067746410687, ИНН 7722572923, КПП 772201001) — 📄 реквизиты, 📞 контакты, ⭐ рейтинг
Последствия пандемии
В полной версии сервиса доступна вся информация по компаниям, которых коснулись последствия пандемии коронавируса: данные об ограничениях работы и о программе помощи от государства тем отраслям, которые испытывают падение спроса
Получить доступКраткая справка
ООО «ТЕПЛОРАСЧЕТ — ПРОЕКТ» было зарегистрировано 24 марта 2006 (существовало 14 лет) под ИНН 7722572923 и ОГРН 1067746410687. Юридический адрес 109052, Москва, Смирновская улица, 4б. Руководитель КОВАЛЬ ЛЮБОВЬ НИКОЛАЕВНА. Основной вид деятельности ООО «ТЕПЛОРАСЧЕТ — ПРОЕКТ»: 49.41 Деятельность автомобильного грузового транспорта. Телефон, адрес электронной почты, адрес официального сайта и другие контактные данные ООО «ТЕПЛОРАСЧЕТ — ПРОЕКТ» отсутствуют в ЕГРЮЛ. Ликвидировано 14 мая 2020.
Информация на сайте предоставлена из официальных открытых государственных источников.
Контакты ООО «ТЕПЛОРАСЧЕТ — ПРОЕКТ»
Основной адрес
109052, Россия, Москва, Смирновская улица, 4б
Зарегистрирован 24 марта 2006
Перейти ко всем адресам
Телефоны
—Электронная почта
—Как рассчитать количество выделяемого тепла
Обновлено 12 февраля 2020 г.
Клэр Гиллеспи
Проверено: Lana Bandoim, B.S.
Некоторые химические реакции выделяют энергию за счет тепла. Другими словами, они передают тепло своему окружению. Они известны как экзотермических реакций: «Экзо» относится к внешним или внешним, а «термический» означает тепло.
Некоторые примеры экзотермических реакций включают горение (горение), реакции окисления (ржавление) и реакции нейтрализации между кислотами и щелочами.Многие предметы повседневного обихода, такие как грелки для рук и самонагревающиеся банки для кофе и других горячих напитков, подвергаются экзотермическим реакциям.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Для расчета количества тепла, выделяемого в химической реакции, используйте уравнение Q = mc ΔT , где Q — тепловая энергия перенесенная (в джоулях), м — масса нагреваемой жидкости (в килограммах), c — удельная теплоемкость жидкости (джоуль на килограмм градусов Цельсия), а ΔT — изменение температуры жидкости (градусы Цельсия).
Разница между теплом и температурой
Важно помнить, что температура и тепло — это не одно и то же. Температура — это мера того, насколько что-то горячее, измеряется в градусах Цельсия или Фаренгейта, а тепла — это мера тепловой энергии, содержащейся в объекте, измеряется в джоулях.
Когда тепловая энергия передается объекту, его повышение температуры зависит от:
- массы объекта
- вещества, из которого сделан объект
- количества энергии, приложенной к объекту
Чем больше тепловой энергии переносится на объект, тем больше увеличивается его температура.
Удельная теплоемкость
Удельная теплоемкость ( c ) вещества — это количество энергии, необходимое для изменения температуры 1 кг вещества на 1 единицу температуры. Различные вещества имеют разную удельную теплоемкость, например, вода имеет удельную теплоемкость 4 181 джоулей / кг градусов C, кислород имеет удельную теплоемкость 918 джоулей / кг градусов C, а свинец имеет удельную теплоемкость 128 джоулей / кг градусов C.
Калькулятор тепловой энергии
Для расчета энергии, необходимой для повышения температуры известной массы вещества, вы используете формулу удельной теплоемкости:
Q — энергия, передаваемая в джоулях, м — масса веществ в кг, c — удельная теплоемкость в Дж / кг градусов C, а ΔT — изменение температуры в градусах C в формуле удельной теплоемкости.
Калькулятор тепловыделения
Представьте, что 100 г кислоты были смешаны со 100 г щелочи, что привело к повышению температуры с 24 до 32 градусов Цельсия.
Уравнение реакции нейтрализации между кислотой и щелочью может быть уменьшено до:
H + + OH — -> h3O
Используемая формула: Q = mc ∆T
Масса = м = 100 г + 100 г / 1000 г на кг = 0,2 г (одно значащее число)
Удельная теплоемкость воды = c = 4,186 Дж / кг градусов C
Изменение температуры = ΔT = 24 градуса C — 32 градуса C = -8 градусов C
Q = (0.2 кг) (4,186 Дж / кг ° C) (-8 ° C)
Q = -6,688 Дж, что означает выделение 6688 джоулей тепла.
Расчет удельной теплоемкости | Химия для неосновных специалистов
- Выполните расчет удельной теплоемкости.
Обладает ли вода высокой способностью поглощать тепло?
Да. В автомобильном радиаторе он служит для охлаждения двигателя, по сравнению с которым он работал бы в противном случае. (На картинке выше радиатор — это черный объект слева.) Когда вода циркулирует в двигателе, она поглощает тепло от блока цилиндров. Когда вода проходит через радиатор, охлаждающий вентилятор и воздействие внешней среды позволяют воде немного остыть, прежде чем она снова пройдет через двигатель.
Расчет удельной теплоемкости
Удельную теплоемкость вещества можно использовать для расчета изменения температуры, которому подвергнется данное вещество при нагревании или охлаждении. Уравнение, связывающее тепло с удельной теплотой, массой и изменением температуры, показано ниже.
Поглощаемое или выделяемое тепло измеряется в джоулях. Масса измеряется в граммах. Изменение температуры определяется выражением, где — конечная температура, а — начальная температура.
Пример задачи: расчет удельной теплоемкости
Кусок металлического кадмия массой 15,0 г поглощает 134 Дж тепла при повышении температуры с 24,0 ° C до 62,7 ° C. Рассчитайте удельную теплоемкость кадмия.
Шаг 1: Составьте список известных количеств и спланируйте проблему .
Известный
- тепла = = 134 Дж
- масса = = 15,0 г
Неизвестно
Уравнение теплоемкости может быть преобразовано в решение для удельной теплоемкости.
Шаг 2: Решите .
Шаг 3. Подумайте о своем результате .
Удельная теплоемкость кадмия, металла, довольно близка к удельной теплоемкости других металлов. Результат состоит из трех значащих цифр.
Поскольку известны самые конкретные значения теплоемкости, их можно использовать для определения конечной температуры, достигаемой веществом при его нагревании или охлаждении. Предположим, что образец воды весом 60,0 г при 23,52 ° C был охлажден за счет отвода 813 Дж тепла. Изменение температуры можно рассчитать с помощью уравнения теплоемкости.
Поскольку вода охлаждалась, температура снижается. Конечная температура:
Сводка
- Проиллюстрированы расчеты удельной теплоемкости.
Практика
Решите задачи по ссылке ниже:
http://www.sciencebugz.com/chemistry/chprbspheat.htm
Обзор
Вопросы
- У разных материалов разная теплоемкость?
- Как масса влияет на поглощаемое тепло?
- Если мы знаем удельную теплоемкость материала, можем ли мы определить, сколько тепла выделяется при заданном наборе обстоятельств?
- удельная теплоемкость: Количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 ° C.
Онлайн-калькулятор: Количество тепла
Начнем с пары определений:
- Тепло — это количество энергии, перетекающее от одного тела материи к другому, спонтанно из-за разницы температур или любым другим способом, кроме работы или передачи вещества. Исторически для измерения тепла использовалось много единиц энергии. Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является джоуль (Дж).
- Теплоемкость или теплоемкость — это измеримая физическая величина, равная отношению тепла, добавленного (или удаленного) к объекту, к результирующему изменению температуры. Удельная теплоемкость, часто называемая просто , удельная теплоемкость — это теплоемкость на единицу массы материала.
Из этого определения имеем следующую формулу для удельной теплоемкости:
,
где c — удельная теплоемкость,
Q — тепло, добавляемое или отводимое телу,
m — масса тела,
ΔT — изменение температуры.
На теплоемкость могут влиять многие переменные состояния, которые описывают исследуемую термодинамическую систему. К ним относятся начальная и конечная температура, а также давление и объем системы до и после добавления тепла. Таким образом, приведенная ниже формула была бы более правильной:
Однако в школьных задачах мы обычно используем постоянную удельную теплоемкость при стандартном давлении. Таким образом, взаимосвязь между теплом и изменением температуры обычно выражается в форме, показанной ниже:
Обратите внимание, что это соотношение не применяется, если происходит фазовое изменение, потому что тепло, добавленное или удаленное во время фазового перехода, не изменяет температуру.
Калькулятор ниже может найти недостающее значение в приведенной выше формуле, если указаны все остальные значения. Он может найти добавленное или отведенное тепло, удельную теплоемкость, массу, начальную или конечную температуру:
Количество тепла
Значение для поиска ТеплоУдельная теплоемкость Масса Начальная температура Конечная температура Точность вычисленияЦифры после десятичной точки: 1
content_copy Ссылка сохранить Сохранить расширение Виджет
Уравнения охлаждения и нагрева
Явное тепло
Явное тепло в процессе нагрева или охлаждения воздуха (нагрев или холодопроизводительность) можно рассчитать в единицах СИ как
ч с = c p ρ q dt (1)
где
h s = явное тепло (кВт)
c p = удельная теплоемкость воздуха (1.006 кДж / кг o C)
ρ = плотность воздуха (1,202 кг / м 3 )
q = объемный расход воздуха (м 3 / с)
dt = разница температур ( o C)
Или в британских единицах как
h с = 1.08 q dt (1b)
где
72 h = явное тепло (БТЕ / час)
q = объемный расход воздуха (куб. Фут в минуту, куб. Футы в минуту)
dt = разница температур ( o F)
Пример Нагревательный воздух, явное тепло
Метрические единицы
Воздушный поток 1 м 3 / с нагревается от 0 до 20 o C .Используя (1) , добавляемое к воздуху явное тепло можно рассчитать как
ч с = (1,006 кДж / кг o C) (1,202 кг / м 3 ) ( 1 м 3 / с ) ((20 o C) — (0 o C))
= 24,2 (кВт)
Имперские единицы
Воздушный расход 1 куб. фут / мин нагревается от 32 до 52 o F .Используя (1b) , добавляемое к воздуху явное тепло можно рассчитать как
ч с = 1,08 (1 куб. Фут / мин) ((52 o F) — (32 o F))
= 21,6 (БТЕ / ч)
Таблица явной тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха
Явная тепловая нагрузка и необходимый объем воздуха для поддержания постоянной температуры при различных перепадах температуры между добавляемым воздухом и воздухом в помещении:
Скрытая теплота
Скрытая теплота, обусловленная влажностью воздуха, может быть рассчитана в единицах СИ как:
h l = ρ h we q dw kg (2)
где
ч л = скрытая теплота (кВт)
ρ = плотность воздуха (1.202 кг / м 3 )
q = объемный расход воздуха (м 3 / с)
ч we = скрытая теплота испарения воды ( 2454 кДж / кг — в воздухе при атмосферном давлении). давление и 20 o C)
dw кг = разница в соотношении влажности (кг воды / кг сухого воздуха)
Скрытая теплота испарения воды может быть рассчитана как
ч we = 2494 — 2,2 т (2a)
, где
t = температура испарения ( o C)
Или для британских единиц:
h l = 0.68 q dw gr (2b)
или
h l = 4840 q dw lb (2c)
(2c)
где = скрытая теплота (БТЕ / ч)
q = объемный расход воздуха (куб. Футы в минуту)
dw г = разница в соотношении влажности (зерна воды / фунт сухого воздуха)
dw фунтов = разница в соотношении влажности (фунт воды / фунт сухого воздуха)
Пример — охлаждающий воздух, скрытое тепло
Метрические единицы
Расход воздуха 1 м 3 / с охлаждается с 30 до 10 o C .Относительная влажность воздуха составляет 70% в начале и 100% в конце процесса охлаждения.
По диаграмме Молье мы оцениваем содержание воды в горячем воздухе как 0,0187 кг воды / кг сухого воздуха, и содержание воды в холодном воздухе как 0,0075 кг воды / кг сухого воздуха .
Используя (2) , скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как
h l = (1.202 кг / м 3 ) ( 2454 кДж / кг ) ( 1 м 3 / с ) (( 0,0187 кг воды / кг сухого воздуха ) — ( 0,0075 кг воды / кг сухой воздух ))
= 34,3 (кВт)
Имперские единицы
Воздушный поток 1 куб. фут / мин охлаждается с 52 до 32 o F . Относительная влажность воздуха составляет 70% в начале и 100% в конце процесса охлаждения.
По психрометрической диаграмме мы оцениваем содержание воды в горячем воздухе как 45 гран воды на фунт сухого воздуха , и содержание воды в холодном воздухе как 27 гран воды на фунт сухого воздуха .
Используя (2b) , скрытое тепло, отводимое из воздуха, можно рассчитать как
ч л = 0,68 (1 куб. Фут / мин) (( 45 гран воды / фунт сухого воздуха ) — ( 27 гран воды / фунт сухого воздуха ))
= 12.2 (БТЕ / ч)
Таблица скрытой тепловой нагрузки и требуемого объема воздуха
Скрытая тепловая нагрузка — увлажнение и осушение — и необходимый объем воздуха для поддержания постоянной температуры при различных перепадах температуры между входящим воздухом и воздухом в помещении указаны в таблице диаграмма ниже:
Общее тепло — скрытое и явное тепло
Общее тепло, обусловленное как температурой, так и влажностью, может быть выражено в единицах СИ как:
ч t = ρ q dh (3)
где
ч т = общее количество тепла (кВт)
q = объемный расход воздуха (м 3 / с)
ρ = плотность воздуха (1.202 кг / м 3 )
dh = разница энтальпий (кДж / кг)
Или — в британских единицах:
h t = 4,5 q dh (3b)
где
ч т = общее тепло (БТЕ / ч)
q = объемный расход воздуха (куб. фут в минуту)
dh = разность энтальпии / фунт сухого воздуха)
Общее количество тепла также можно выразить как:
ч т = ч с + ч л
= 1 = 108 q dt + 0,68 q dw gr (4)
Пример — охлаждающий или нагревающий воздух, общее количество тепла
Метрические единицы
Расход воздуха 1 м 3 / с охлаждается от 30 до 10 o C . Относительная влажность воздуха составляет 70% в начале и 100% в конце процесса охлаждения.
По диаграмме Молье мы оцениваем энтальпию воды в горячем воздухе как 77 кДж / кг сухого воздуха, и энтальпию в холодном воздухе как 28 кДж / кг сухого воздуха .
Используя (3) , общее явное и скрытое тепло, удаляемое из воздуха, можно рассчитать как
h t = (1,202 кг / м 3 ) ( 1 m 3 / с ) (( 77 кДж / кг сухого воздуха ) — (28 кДж / кг сухого воздуха ))
= 58,9 (кВт)
Имперские единицы
Расход воздуха 1 куб. фут / мин охлаждается с 52 до 32 o F .Относительная влажность воздуха составляет 70% в начале и 100% в конце процесса охлаждения.
По психрометрической диаграмме мы оцениваем энтальпию воды в горячем воздухе как 19 БТЕ / фунт сухого воздуха , и энтальпию в холодном воздухе равную 13,5 БТЕ / фунт сухого воздуха .
Используя (3b) , общее явное и скрытое тепло, удаляемое из воздуха, можно рассчитать как
h t = 4.5 (1 куб. Фут / мин) (( 19 БТЕ / фунт сухого воздуха ) — ( 13,5 БТЕ / фунт сухого воздуха ))
= 24,8 (БТЕ / ч)
SHR — Коэффициент ощутимого тепла
Коэффициент явного тепла можно выразить как
SHR = h s / h t (6)
SHR, где 9000R
SHR = Коэффициент явного тепла
h s = явное тепло
h t = общее тепло (явное и скрытое)
Расчет с теплопередачей с примерами
Расчеты теплопередачи
Теорема сохранения энергии также применяется к теплопередаче.В изолированной системе заданное тепло всегда равно отведенному теплу или изменение тепла в системе равно нулю. Если два объекта с разной температурой соприкасаются, между ними начинается теплопередача. Подаваемое количество тепла равно количеству отведенного тепла. Первый объект имеет массу м 1 , температуру t 1 и удельную теплоемкость c 1 , второй объект имеет массу м 2 , температуру t 2 и удельная теплоемкость c 2 .
Пример: Найдите конечную температуру смеси, если две чашки воды массой m1 = 150 г и m2 = 250 г и температурами T1 = 30 ºC и T2 = 75 ºC смешаны в изолированной системе, в которой нет тепла. потерял. (вода = 1 ккал / г ºC)
Пример: Температура железного блока снижается с 85 ºC до 25 ºC.Если масса блока составляет 1,2 кг, рассчитайте потери тепла блоком. (ciron = 0,115 ккал / г ºC)
Пример: График, приведенный ниже, показывает взаимосвязь между заданным теплом и изменением температуры трех веществ, имеющих одинаковые массы. Сравните удельную теплоемкость этих веществ.
Поскольку массы этих веществ равны, B имеет наибольшую удельную теплоемкость, потому что при одинаковом количестве тепла изменение температуры B ниже, чем у двух других веществ.Более того, A имеет минимальную удельную теплоемкость, потому что изменение его температуры при том же количестве тепла больше, чем у других. Наконец, удельная теплоемкость C находится между A и B. Таким образом;
c B > c C > c A
Исследования температуры нагрева и теплового расширения и растворы
| Теплопередача <Назад | Далее> Изменение фазы / состояния (фазовый переход) |
|---|
Сколько тепла вам нужно
Большинство проблем с электрическим нагревом можно легко решить, определив количество тепла, необходимое для выполнения работы.Требуемое количество тепла должно быть преобразовано в электрическую энергию, после чего можно выбрать наиболее практичный обогреватель для работы. Независимо от того, является ли проблема нагревом твердых тел, жидкостей или газов, метод или подход к определению потребляемой мощности одинаков.
Ваша проблема с отоплением должна быть четко обозначена, уделяя особое внимание определению рабочих параметров. Прежде чем продолжить, убедитесь, что у вас есть следующая информация:
Тепловая система, которую вы проектируете, может не учитывать все возможные или непредвиденные требования к обогреву, поэтому помните о запасе прочности.Коэффициент безопасности увеличивает мощность нагревателя сверх расчетных требований.
Полная требуемая тепловая энергия (кВтч или британских тепловых единиц) представляет собой либо количество тепла, необходимое для запуска, либо количество тепла, необходимое для поддержания заданной температуры. Это зависит от того, какой расчетный результат больше.
Требуемая мощность (кВт) — это величина тепловой энергии (кВтч), деленная на необходимое время запуска или рабочего цикла. Мощность обогревателя в кВт будет больше из этих значений плюс коэффициент безопасности.
Расчет требований к запуску и эксплуатации состоит из нескольких отдельных частей, которые лучше всего обрабатывать отдельно.Однако можно использовать краткий метод для быстрой оценки необходимой тепловой энергии.
Коэффициент безопасности обычно составляет от 10 до 35 процентов в зависимости от области применения.
A = Ватты, необходимые для повышения температуры материала и оборудования до рабочей точки в течение требуемого времени
B = Ватты, необходимые для повышения температуры материала во время рабочего цикла
Вес материала (фунты) ) x Удельная теплоемкость материала (° F) x повышение температуры (° F)
––––––––––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––412
D = Ватты, необходимые для плавления или испарения материала во время рабочего цикла
Уравнение для C и D (поглощенные ватты при плавлении или испарении)
Вес материала (фунты) x теплота плавления или испарение (БТЕ / фунт)
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –––
Время запуска или цикла (часы) x 3.412
L = Ватт, потерянный поверхностями при использовании теплопроводности, кривых тепловых потерь при использовании излучения или кривых тепловых потерь при использовании конвекции
Теплопроводность материала или изоляции (БТЕ x дюйм / фут 2 x ° F x час) x Площадь поверхности (футы 2 ) x Темп. дифференциал к температуре окружающей среды (° F)
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––
Толщина материала или изоляции (дюйм.) х 3,412
Расчет мощности
Поглощенная энергия, тепло, необходимое для повышения температуры материала
Поскольку все вещества нагреваются по-разному, для изменения температуры требуется разное количество тепла. Удельная теплоемкость вещества — это количество тепла, необходимое для повышения температуры единицы вещества на один градус. Если обозначить количество добавленного тепла Q, которое вызовет изменение температуры ∆T на массу вещества W, при удельной теплоемкости материала Cp, тогда Q = w x Cp x ∆T.
Поскольку все вычисления производятся в ваттах, вводится дополнительное преобразование 3,412 британских тепловых единиц = 1 Вт-час.
Q A или Q B = w x Cp x ∆T
–––––––––
3,412
QA = Тепло, необходимое для повышения температуры материалов во время нагрева (Втч)
QB = Тепло, необходимое для повышения температуры обрабатываемых материалов в рабочем цикле (Вт · ч)
w = Вес материала (фунты)
Cp = удельная теплоемкость материала (БТЕ / фунт x ° F)
∆T = Повышение температуры материала (T Final — T Initial ) (° F)
Тепло, необходимое для плавления или испарения материала
Тепло, необходимое для плавления материала, называется скрытой теплотой плавления и обозначается H f .Другое изменение состояния связано с испарением и конденсацией. Скрытая теплота парообразования H v вещества — это энергия, необходимая для превращения вещества из жидкости в пар. Такое же количество энергии выделяется, когда пар конденсируется обратно в жидкость.
Q C или Q D = w x H для f или v
–––––
3,412
Q C = Тепло, необходимое для плавления / испарения материалов во время нагрева (Втч)
Q D = Тепло, необходимое для плавления / испарения материалов, обрабатываемых в рабочем цикле (Вт · ч)
w = Вес материала (фунты)
H f = Скрытая теплота плавления (БТЕ / фунт)
H v = скрытая теплота испарения (БТЕ / фунт)
Потери тепла за счет теплопроводности
Теплопередача за счет теплопроводности — это контактный обмен теплом от одного тела с более высокой температурой к другому телу с более низкой температурой или между частями одного и того же тела при разных температурах.
Q L1 = k x A x ∆T x te [1]
–––––––––––
3,412 x L
Q L1 = теплопроводность потерь (Вт · ч)
k = теплопроводность (британские тепловые единицы x дюйм / фут 2 x ° F x час)
A = Площадь поверхности теплопередачи (футы 2 )
L = толщина материала (дюйм.)
∆T = разница температур в материале (T 2 -T 1 ) ° F
te = Время выдержки (час)
Потери тепла при конвекции
Конвекция — это особый случай проводимости. Конвекция определяется как передача тепла из высокотемпературной области в газе или жидкости в результате движения масс жидкости.
Q L2 = A • F SL • C F
Q L2 = Конвекционные тепловые потери (Втч)
A = Площадь поверхности (дюйм2)
F SL = Коэффициент потерь при вертикальной поверхностной конвекции (Вт / дюйм2), рассчитанный при температуре поверхности
C F = Фактор ориентации поверхности: нагретая поверхность обращена горизонтально вверх (1.29), вертикально (1,00), нагреваемая поверхность обращена горизонтально вниз (0,63)
Радиационные тепловые потери
Радиационные потери не зависят от ориентации поверхности. Коэффициент излучения используется для корректировки способности материала излучать тепловую энергию.
Q L3 = A x F SL x e
Q L3 = Потери тепла на излучение (Втч)
A = Площадь поверхности (дюйм2)
F SL = Коэффициент потерь на излучение черного тела при температуре поверхности (Вт / дюйм2)
e = коэффициент поправки на излучательную способность поверхности материала
Комбинированные потери тепла конвекцией и излучением
Если требуется только конвекционная составляющая, тогда радиационная составляющая должна определяться отдельно и вычитаться из комбинированной кривой.
Q L4 = A x F SL
Q L4 = Потери тепла на поверхности в сочетании с конвекцией и излучением (Вт · ч)
A = Площадь поверхности (в 2 )
F SL = комбинированный коэффициент поверхностных потерь при температуре поверхности (Вт / дюйм 2 )
Общие тепловые потери
Суммарные потери тепла на теплопроводность, конвекцию и излучение суммируются, чтобы учесть все потери в уравнениях мощности.
Q L = Q L1 + Q L2 + Q L3 Если конвекционные и радиационные потери рассчитываются отдельно. (Поверхности изолированы неравномерно, и потери следует рассчитывать отдельно.)
ИЛИ
Q L = Q L1 + Q L4 Если используются комбинированные кривые излучения и конвекции. (Трубы, воздуховоды, равномерно изолированные тела.)
Оценка мощности
После расчета требований к пусковой и рабочей мощности необходимо провести сравнение и оценить различные варианты.
В ссылке 1 показаны пусковые и рабочие ватты в графическом формате, чтобы помочь вам увидеть, как складываются требования к мощности. С учетом этого графического средства возможны следующие оценки:
Сравните начальную мощность с рабочей мощностью.
Оцените влияние увеличения времени запуска таким образом, чтобы мощность запуска равнялась рабочим Вт (используйте таймер для запуска системы перед сменой).
Признайте, что существует больше тепловой мощности, чем используется. (Требование короткого времени запуска требует большей мощности, чем процесс в ваттах.)
Определите, куда уходит большая часть энергии, и измените конструкцию или добавьте изоляцию, чтобы снизить требования к мощности.
Рассмотрев всю систему, необходимо проанализировать время запуска, производственные мощности и методы изоляции. Как только у вас будет необходимое количество тепла, вы должны учитывать факторы применения вашего обогревателя.
Теплопередача, удельная теплоемкость и калориметрия — University Physics Volume 2
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Объясните явления с участием тепла как формы передачи энергии
- Решение проблем, связанных с теплопередачей
В предыдущих главах мы видели, что энергия — одно из фундаментальных понятий физики. Тепло — это тип передачи энергии, который вызывается разницей температур и может изменять температуру объекта.Как мы узнали ранее в этой главе, теплопередача — это движение энергии от одного места или материала к другому в результате разницы температур. Передача тепла имеет фундаментальное значение для таких повседневных действий, как отопление и приготовление пищи, а также для многих промышленных процессов. Он также составляет основу тем, которые будут рассмотрены в оставшейся части этой главы.
Мы также вводим понятие внутренней энергии, которая может быть увеличена или уменьшена за счет теплопередачи. Мы обсуждаем другой способ изменить внутреннюю энергию системы, а именно выполнение работы над ней.Таким образом, мы начинаем изучение взаимосвязи тепла и работы, которая является основой двигателей и холодильников и центральной темой (и источником названия) термодинамики.
Внутренняя энергия и тепло
Тепловая система имеет внутреннюю энергию (также называемую тепловой энергией ) , которая является суммой механических энергий ее молекул. Внутренняя энергия системы пропорциональна ее температуре. Как мы видели ранее в этой главе, если два объекта с разной температурой приводят в контакт друг с другом, энергия передается от более горячего объекта к более холодному, пока тела не достигнут теплового равновесия (то есть они имеют одинаковую температуру).Ни один из объектов не совершает никакой работы, потому что никакая сила не действует на расстоянии (как мы обсуждали в разделе Работа и кинетическая энергия). Эти наблюдения показывают, что тепло — это энергия, спонтанно передаваемая из-за разницы температур. (Рисунок) показывает пример теплопередачи.
(а) Здесь безалкогольный напиток имеет более высокую температуру, чем лед, поэтому они не находятся в тепловом равновесии. (b) Когда безалкогольный напиток и лед могут взаимодействовать, тепло передается от напитка ко льду из-за разницы температур, пока они не достигнут одинаковой температуры, что приводит к достижению равновесия.Фактически, поскольку безалкогольный напиток и лед находятся в контакте с окружающим воздухом и скамейкой, конечная равновесная температура будет такой же, как и температура окружающей среды.Значение «тепла» в физике отличается от его обычного значения. Например, в разговоре мы можем сказать, что «жара была невыносимой», но в физике мы бы сказали, что температура была высокой. Тепло — это форма потока энергии, а температура — нет. Между прочим, люди более чувствительны к тепловому потоку , чем к температуре.
Поскольку тепло — это форма энергии, в системе СИ единицей измерения является джоуль (Дж). Другой распространенной единицей энергии, часто используемой для получения тепла, является калория (кал), определяемая как энергия, необходимая для изменения температуры 1,00 г воды, в частности, между и, поскольку существует небольшая температурная зависимость. Также обычно используется килокалория (ккал), которая представляет собой энергию, необходимую для изменения температуры 1,00 кг воды на. Так как масса чаще всего указывается в килограммах, то килокалория удобна.Как ни странно, пищевые калории (иногда называемые «большими калориями», сокращенно Cal) на самом деле являются килокалориями, что нелегко определить по маркировке упаковки.
Механический эквивалент тепла
Также можно изменять температуру вещества, выполняя работу, которая передает энергию в систему или из нее. Это понимание помогло установить, что тепло — это форма энергии. Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) провел множество экспериментов, чтобы установить механический эквивалент тепла — работа, необходимая для получения тех же эффектов, что и теплопередача .В единицах, используемых для этих двух величин, эквивалентность равна
.Мы считаем, что это уравнение представляет преобразование между двумя единицами энергии. (Другие числа, которые вы можете увидеть, относятся к калориям, определенным для температурных диапазонов, отличных от до.)
(рисунок) показывает одну из самых известных экспериментальных установок Джоуля для демонстрации того, что работа и тепло могут производить одни и те же эффекты, и измерения механического эквивалента тепла. Это помогло установить принцип сохранения энергии.Гравитационная потенциальная энергия ( U ) была преобразована в кинетическую энергию ( K ), а затем рандомизирована по вязкости и турбулентности в увеличенную среднюю кинетическую энергию атомов и молекул в системе, что привело к увеличению температуры. Вклад Джоуля в термодинамику был настолько значительным, что в его честь была названа единица энергии в системе СИ.
Эксперимент Джоуля установил эквивалентность тепла и работы. По мере того, как массы спускались, они заставляли весла работать на воде.Результатом стало повышение температуры, измеренное термометром. Джоуль обнаружил, что он пропорционален W и, таким образом, определил механический эквивалент тепла.Увеличение внутренней энергии за счет теплопередачи дает тот же результат, что и увеличение ее за счет выполнения работы. Следовательно, хотя система имеет четко определенную внутреннюю энергию, мы не можем сказать, что она имеет определенное «теплосодержание» или «рабочее содержание». Четко определенная величина, которая зависит только от текущего состояния системы, а не от истории этой системы, называется переменной состояния .Температура и внутренняя энергия являются переменными состояния. Подводя итог этому абзацу, тепло и работа не являются переменными состояния .
Между прочим, увеличение внутренней энергии системы не обязательно увеличивает ее температуру. Как мы увидим в следующем разделе, температура не меняется, когда вещество переходит из одной фазы в другую. Примером может служить таяние льда, которое может быть достигнуто путем добавления тепла или выполнения работы трения, например, когда кубик льда трется о шероховатую поверхность.
Изменение температуры и теплоемкость
Мы отметили, что теплопередача часто вызывает изменение температуры. Эксперименты показывают, что без фазового перехода и без какой-либо работы над системой или ею переданное тепло обычно прямо пропорционально изменению температуры и массы системы в хорошем приближении. (Ниже мы покажем, как действовать в ситуациях, когда приближение неверно.) Константа пропорциональности зависит от вещества и его фазы, которая может быть газом, жидкостью или твердым телом.Мы опускаем обсуждение четвертой фазы, плазмы, потому что, хотя это наиболее распространенная фаза во Вселенной, она редка и недолговечна на Земле.
Мы можем понять экспериментальные факты, заметив, что передаваемое тепло — это изменение внутренней энергии, которая представляет собой полную энергию молекул. В типичных условиях полная кинетическая энергия молекул составляет постоянную долю внутренней энергии (по причинам и за исключениями, которые мы увидим в следующей главе).Средняя кинетическая энергия молекулы пропорциональна абсолютной температуре. Следовательно, изменение внутренней энергии системы обычно пропорционально изменению температуры и количеству молекул, N . Математически зависимость от вещества в значительной степени обусловлена разной массой атомов и молекул. Мы рассматриваем его теплоемкость с точки зрения его массы, но, как мы увидим в следующей главе, в некоторых случаях теплоемкость на молекулу одинакова для разных веществ.Зависимость от вещества и фазы также является результатом различий в потенциальной энергии, связанной с взаимодействиями между атомами и молекулами.
Значения удельной теплоемкости обычно необходимо измерять, потому что нет простого способа их точно рассчитать. (Рисунок) показывает типичные значения теплоемкости для различных веществ. Из этой таблицы видно, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в 10 раз больше, чем у железа, что означает, что для повышения температуры воды на заданное значение требуется в пять раз больше тепла, чем у стекла, и в 10 раз больше. столько, сколько по железу.Фактически, вода имеет одну из самых высоких удельной теплоемкости из всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.
Удельная теплота газов зависит от того, что поддерживается постоянным во время нагрева — обычно от объема или давления. В таблице первое значение удельной теплоемкости для каждого газа измерено при постоянном объеме, а второе (в скобках) измерено при постоянном давлении. Мы вернемся к этой теме в главе, посвященной кинетической теории газов.
Как правило, удельная теплоемкость также зависит от температуры.Таким образом, точное определение c для вещества должно быть дано в терминах бесконечно малого изменения температуры. Для этого отметим это и заменим на d :
За исключением газов, температурная и объемная зависимость удельной теплоемкости большинства веществ слабая при нормальных температурах. Следовательно, мы обычно принимаем удельную теплоемкость постоянными и равными значениям, указанным в таблице.
(рисунок) иллюстрирует повышение температуры, вызванное работой.(Результат такой же, как если бы такое же количество энергии было добавлено с помощью паяльной лампы, а не механически.)
Расчет повышения температуры в результате работы, проделанной на грузовике с веществом. Тормоза, используемые для контроля скорости на спуске, выполняют свою работу, преобразуя гравитационную потенциальную энергию в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала ((рисунок)). Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной гравитационной энергии в кинетическую энергию грузовика.Поскольку масса грузовика намного больше массы тормозного материала, поглощающего энергию, повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы тепло от тормозов передавалось в окружающую среду; Другими словами, тормоза могут перегреться.
Дымящиеся тормоза тормозной тележки — видимое свидетельство механического эквивалента тепла.
Рассчитайте повышение температуры 10 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью, если материал удерживает 10% энергии от спускающегося грузовика массой 10 000 кг 75.0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.
СтратегияМы вычисляем гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), которую весь грузовик теряет при спуске, приравниваем ее к увеличению внутренней энергии тормозов, а затем находим повышение температуры, возникающее только в тормозном материале.
Решение Сначала мы рассчитаем изменение гравитационной потенциальной энергии при спуске грузовика:
Поскольку кинетическая энергия грузовика не изменяется, закон сохранения энергии говорит нам, что потерянная потенциальная энергия рассеивается, и мы предполагаем, что 10% ее передается внутренней энергии тормозов, так что возьмите.Затем мы рассчитываем изменение температуры от переданного тепла, используя
, где м — масса тормозного материала. Вставьте указанные значения, чтобы найти
Значение Если бы грузовик ехал какое-то время, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, приведет к очень сильному повышению температуры тормозного материала, поэтому этот метод непрактичен.Вместо этого грузовик использовал бы технику торможения двигателем. Другая идея лежит в основе новейшей технологии гибридных и электрических автомобилей, в которой механическая энергия (кинетическая и гравитационная потенциальная энергия) преобразуется тормозами в электрическую энергию в аккумуляторе. Этот процесс называется регенеративным торможением.
В задачах общего типа объекты с разными температурами контактируют друг с другом, но изолированы от всего остального, и им позволяют прийти в равновесие.Контейнер, который предотвращает передачу тепла внутрь или наружу, называется калориметром, а использование калориметра для измерения (обычно теплоемкости или удельной теплоемкости) называется калориметрией.
Мы будем использовать термин «проблема калориметрии» для обозначения любой проблемы, в которой рассматриваемые объекты термически изолированы от своего окружения. Важная идея при решении задач калориметрии состоит в том, что во время теплообмена между объектами, изолированными от их окружения, тепло, полученное более холодным объектом, должно равняться теплу, теряемому более горячим объектом, из-за сохранения энергии:
Мы выражаем эту идею, записывая, что сумма тепла равна нулю, потому что полученное тепло обычно считается положительным; тепло потеряно, отрицательное.
Расчет конечной температуры в калориметрии. Предположим, вы наливаете 0,250 кг воды (примерно чашку) в алюминиевую кастрюлю весом 0,500 кг, снятую с плиты, с температурой 0 ° C. Предположим, что теплопередача не происходит ни к чему другому: кастрюлю кладут на изолирующую подкладку, и не учитывают передачу тепла воздуху за короткое время, необходимое для достижения равновесия. Таким образом, это проблема калориметрии, даже если изолирующий контейнер не указан. Также предположим, что выкипает незначительное количество воды.Какова температура, при которой вода и поддон достигают теплового равновесия?
Стратегия Изначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Теплопередача восстанавливает тепловое равновесие при соприкосновении воды и поддона; она останавливается, когда достигается тепловое равновесие между поддоном и водой. Тепло, теряемое сковородой, равно теплу, полученному водой — это основной принцип калориметрии.
Решение
- Используйте уравнение теплопередачи, чтобы выразить потерю тепла алюминиевой сковородой через массу сковороды, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру сковороды и конечную температуру:
- Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру:
- Обратите внимание, что и и что, как указано выше, они должны быть в сумме равными нулю:
- Поместите все термины с левой стороны, а все остальные термины с правой стороны.Решение для
и введите числовые значения:
Значение Почему конечная температура намного ближе к, чем к? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, следовательно, претерпевает меньшее изменение температуры при данной теплопередаче. Большой водоем, например озеро, требует большого количества тепла для значительного повышения температуры. Это объясняет, почему температура в озере остается относительно постоянной в течение дня, даже когда изменение температуры воздуха велико.Однако температура воды действительно меняется в течение длительного времени (например, с лета на зиму).
Проверьте свое понимание Если для повышения температуры породы необходимо 25 кДж, от какого количества тепла необходимо нагреть камень?
В хорошем приближении теплопередача зависит только от разницы температур. Поскольку разница температур в обоих случаях одинакова, во втором случае необходимы те же 25 кДж. (Как мы увидим в следующем разделе, ответ был бы другим, если бы объект был сделан из некоторого вещества, которое меняет фазу где-то между и.)
Температурно-зависимая теплоемкость При низких температурах удельная теплоемкость твердых тел обычно пропорциональна. Первое понимание этого поведения было связано с голландским физиком Питером Дебаем, который в 1912 году рассмотрел атомные колебания с помощью квантовой теории, которую Макс Планк недавно использовал для излучения.