Удельная теплоемкость камина: Какое количество теплоты необходимо для нагревания кирпичного камина массой 5 тонн от 10 до 60 градусов?

Содержание

Удельная теплоемкость вещества — формулы, определение, обозначение

Нагревание и охлаждение

Эти два процесса знакомы каждому. Вот нам захотелось чайку, и мы ставим чайник, чтобы нагреть воду. Или ставим газировку в холодильник, чтобы охладить.

Логично предположить, что нагревание — это увеличение температуры, а охлаждение — ее уменьшение. Все, процесс понятен, едем дальше.

Но не тут-то было: температура меняется не «с потолка». Все завязано на таком понятии, как количество теплоты. При нагревании тело получает количество теплоты, а при нагревании — отдает.

Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

Виу-виу-виу! Внимание!

Обнаружено новое непонятное слово — теплопередача.
Минуточку, давайте закончим с количеством теплоты.

В процессах нагревания и охлаждения формулы для количества теплоты выглядят так:

Нагревание

Q = cm(tконечная — tначальная)

Охлаждение

Q = cm(tначальная — tконечная)

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует и изменение температуры, о котором мы сказали выше, и удельная теплоемкость, речь о которой пойдет дальше.

А вот теперь поговорим о видах теплопередачи.

Виды теплопередачи

Теплопередача — процесс передачи теплоты (обмена энергией).

Здесь все совсем несложно, видов всего три: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Тот вид теплопередачи, который можно охарактеризовать, как способность тел проводить энергию от более нагретого тела к менее нагретому.

Речь о том, чтобы передать тепло с помощью соприкосновения. Признавайтесь, грелись же когда-нибудь возле батареи. Если вы сидели к ней вплотную, то согрелись вы благодаря теплопроводности. Обниматься с котиком, у которого горячее пузо, тоже эффективно.

Порой мы немного перебарщиваем с возможностями этого эффекта, когда на пляже ложимся на горячий песок. Эффект есть, только не очень приятный. Ну а ледяная грелка на лбу дает обратный эффект — ваш лоб отдает тепло грелке.

Конвекция

Когда мы говорили о теплопроводности, мы приводили в пример батарею. Теплопроводность — это когда мы получаем тепло, прикоснувшись к батарее. Но все вещи в комнате к батарее не прикасаются, а комната греется. Здесь вступает конвекция.

Дело в том, что холодный воздух тяжелее горячего (холодный просто плотнее). Когда батарея нагревает некий объем воздуха, он тут же поднимается наверх, проходит вдоль потолка, успевает остыть и спуститься обратно вниз — к батарее, где снова нагревается. Таким образом, вся комната равномерно прогревается, потому что все более горячие потоки сменяют все менее холодные.


Излучение

Пляж мы уже упоминали, но речь шла только о горячем песочке. А вот тепло от солнышка — это излучение. В этом случае тепло передается через волны.

Если мы греемся у камина, то получаем тепло конвекцией или излучением?🤔

Обоими способами. То тепло, которое мы ощущаем непосредственно от камина (когда лицу горячо, если вы расположились слишком близко к камину) — это излучение. А вот прогревание комнаты в целом — это конвекция.

Удельная теплоемкость: понятие и формула для расчета

Формулы количества теплоты для нагревания и охлаждения мы уже разбирали, но давайте еще раз:

Нагревание

Q = cm(tконечная — tначальная)

Охлаждение

Q = cm(tначальная — tконечная)

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

В этих формулах фигурирует такая величина, как удельная теплоемкость. По сути своей — это способность материала получать или отдавать тепло.

С точки зрения математики удельная теплоемкость вещества — это количество теплоты, которое надо к нему подвести, чтобы изменить температуру 1 кг вещества на 1 градус Цельсия:

Удельная теплоемкость вещества

c= Q/m(tконечная — tначальная)

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:

Удельная теплоемкость вещества

c= C/m

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

C — теплоемкость вещества [Дж/˚C]

m — масса [кг]

Величины теплоемкость и удельная теплоемкость означают практически одно и то же.

Отличие в том, что теплоемкость — это способность всего вещества к передаче тепла. То есть формулу количества теплоты для нагревания тела можно записать в таком виде:

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела

Q = C(tконечная — tначальная)

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг*˚C]

m — масса [кг]

tконечная — конечная температура [˚C]

tначальная — начальная температура [˚C]

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

Таблица удельных теплоемкостей

Удельная теплоемкость — табличная величина. Часто ее указывают в условии задачи, но при отсутствии в условии — можно и нужно воспользоваться таблицей. Ниже приведена таблица удельных теплоемкостей для некоторых (многих) веществ.

Газы

C, Дж/(кг·К)

Азот N2

1051

Аммиак Nh4

2244

Аргон Ar

523

Ацетилен C2h3

1683

Водород h3

14270

Воздух

1005

Гелий He

5296

Кислород O2

913

Криптон Kr

251

Ксенон Xe

159

Метан Ch5

2483

Неон Ne

1038

Оксид азота N2O

913

Оксид азота NO

976

Оксид серы SO2

625

Оксид углерода CO

1043

Пропан C3H8

1863

Сероводород h3S

1026

Углекислый газ CO2

837

Хлор Cl

520

Этан C2H6

1729

Этилен C2h5

1528

Металлы и сплавы

C, Дж/(кг·К)

Алюминий Al

897

Бронза алюминиевая

420

Бронза оловянистая

380

Вольфрам W

134

Дюралюминий

880

Железо Fe

452

Золото Au

129

Константан

410

Латунь

378

Манганин

420

Медь Cu

383

Никель Ni

443

Нихром

460

Олово Sn

228

Платина Pt

133

Ртуть Hg

139

Свинец Pb

128

Серебро Ag

235

Сталь стержневая арматурная

482

Сталь углеродистая

468

Сталь хромистая

460

Титан Ti

520

Уран U

116

Цинк Zn

385

Чугун белый

540

Чугун серый

470

Жидкости

Cp, Дж/(кг·К)

Азотная кислота (100%-ная) Nh4

1720

Бензин

2090

Вода

4182

Вода морская

3936

Водный раствор хлорида натрия (25%-ный)

3300

Глицерин

2430

Керосин

2085…2220

Масло подсолнечное рафинированное

1775

Молоко

3906

Нефть

2100

Парафин жидкий (при 50С)

3000

Серная кислота (100%-ная) h3SO4

1380

Скипидар

1800

Спирт метиловый (метанол)

2470

Спирт этиловый (этанол)

2470

Топливо дизельное (солярка)

2010

Задача

Какое твердое вещество массой 2 кг можно нагреть на 10 ˚C, сообщив ему количество теплоты, равное 7560 Дж?

Решение:

Используем формулу для нахождения удельной теплоемкости вещества:

c= Q/m(tконечная — tначальная)

Подставим значения из условия задачи:

c= 7560/2*10 = 7560/20 = 378 Дж/кг*˚C

Смотрим в таблицу удельных теплоемкостей для металлов и находим нужное значение.

Металлы и сплавы

C, Дж/(кг·К)

Алюминий Al

897

Бронза алюминиевая

420

Бронза оловянистая

380

Вольфрам W

134

Дюралюминий

880

Железо Fe

452

Золото Au

129

Константан

410

Латунь

378

Манганин

420

Медь Cu

383

Никель Ni

443

Нихром

460

Олово Sn

228

Платина Pt

133

Ртуть Hg

139

Свинец Pb

128

Серебро Ag

235

Сталь стержневая арматурная

482

Сталь углеродистая

468

Сталь хромистая

460

Титан Ti

520

Уран U

116

Цинк Zn

385

Чугун белый

540

Чугун серый

470

Ответ: латунь

Теплоаккумулирующие камины и печи | Печи и камины

Современные теплоаккумулирующие печи и камины создают в доме комфортный и полезный микроклимат и позволяют не заботиться о регулярной закладке дров в топку. Кроме того, они могут быть компактными, элегантными и уместными в любом интерьере. Перед европейскими производителями отопительного оборудования сейчас стоит непростая задача: повысить теплоаккумуляционные свойства камина или печи, не увеличивая при этом мощность.

Почему аккумулирование

Тепло от камина или печи распространяется двумя способами — конвекцией и излучением. В первом случае энергия передается потоком воздуха, обтекающего нагретую поверхность, во втором — посредством электромагнитных волн инфракрасного спектра. Как правило, в обогревателе предусмотрено комбинирование этих двух способов.

Обычный камин с закрытой топкой осуществляет нагрев воздуха, а также излучает тепло непосредственно от пламени, через стекло. Такой прибор способен быстро нагреть помещение, но после прогорания дров отдача тепла также довольно скоро прекратится.

Закрытые камины могут работать в режиме длительного горения (при ограниченном поступлении воздуха в топку), но это приводит к понижению производительности и возможно только в не слишком холодные периоды или при поддержке других источников тепла. Кроме того, подобная эксплуатация вызывает загрязнение обзорного стекла (если нет специальной защиты) и всего газового тракта продуктами неполного сгорания древесины. Так что для продления времени между закладками дров и равномерного поддержания температуры в отапливаемом помещении независимо от цикличности горения желательно предусмотреть аккумулирование тепла.

Запасать тепло впрок можно за счет использования достаточно массивной каминной печи, полностью или частично (например, в облицовке) выполненной из теплоемкого материала, оснащения камина встроенными накопителями, комбинирования его с дополнительными теплоемкими конструкциями, нагрева воды с передачей тепла в накопительный бак системы отопления. Все эти способы находят воплощение в домашних твердотопливных обогревателях.

Отметим, что аккумулировать энергию в конструкции камина можно с передачей тепла облицовочному материалу или без этого. Во втором случае кожух, в который помещается каминная топка, делают теплоизолирующим, а накопленное конструкцией тепло отдается циркулирующему воздуху. Такой способ бывает предпочтителен в определенных условиях. Но нагрев облицовочного материала обеспечивает поступление в помещение «лучевого» тепла — куда более мягкого, чем от пламени горящих в топке дров, и без конвективных потоков, которые могут переносить пыль и восприниматься как сквозняк.

Из курса материаловедения

  • © Spartherm Feuerungstechnik GmbH

  • © Spartherm Feuerungstechnik GmbH

  • © Richard Le Droff /«Центр каминов и котлов»

  • © HARK/«Центр каминов и котлов»

  • © Schmid Feuerungstechnik GmbH & Co.KG

  • © Schmid Feuerungstechnik GmbH & Co.KG

Материалы, из которых изготавливаются теплоаккумулирущие камины и печи, должны обладать рядом специальных свойств. Кроме прочности и стойкости к высокой температуре основными значимыми характеристиками являются теплоемкость, теплопроводность, коэффициент теплового расширения, непроницаемость для воды и газов.

Теплоемкость — способность материала или конструкции «вмещать» в себе то или иное количество энергии. В пересчете на массу различие в удельной теплоемкости основных материалов, применяемых в печном деле, не так уж велико: 0,8–1,0 кДж/кг·°C. Но, например, плотность полнотелого кирпича составляет 1,6–1,9, теплоемкого шамота — около 2,4, а талькомагнезита — почти 3,0 кг/дм3. То есть в одном и том же объеме кирпича «вмещается» примерно в 2,5 раза меньше тепла, чем в последнем из перечисленных материалов.

Хорошая теплопроводность исключает ситуацию, когда печь приходится долго топить, прежде чем она начнет отдавать тепло в помещение, а потом после вашего отъезда из загородного дома остается при- личный запас уже не нужного тепла. При одинаковой конструкции обогреватель из материала с высокой теплопроводностью отдает энергию более своевременно. Правда, ограждающие элементы теплонакопителя не должны быть и чересчур проницаемы для тепла, иначе «аккумулятор» разрядится слишком быстро. Коэффициент теплопроводности кирпича составляет около 0,64, теплоемкого шамота — 0,82, талькомагнезита — 6,4 Вт/(м·°C).

Насчет коэффициента теплового расширения можно сказать следующее: чем меньше этот показатель, тем ниже вероятность, что со временем, после многократных циклов нагрева и охлаждения, материал и построенная из него конструкция начнут разрушаться.

Не все теплоаккумулирующие конструкции предполагают контакт с продуктами горения и воздействие на материал высокой температуры. Так, это не происходит, если накопление тепла идет в облицовке камина. Для их производства широко применяются не только огнеупорный талькомагнезит, но и другие виды натурального камня — гранит, базальт, мрамор и т.д. По своим теплофизическим свойствам, не говоря уже об эстетических, горные породы достаточно хорошо соответствуют такому использованию. Например, плотность гранита — 2,8 кг/дм³, удельная теплоемкость — 0,88 кДж/кг·°C, теплопроводность — 3,49 Вт/(м·°C).

Эффективны и облицовки из специальных бетонов. По своим свойствам искусственный камень не уступает натуральному. Даже простой бетон с гравийным наполнителем сравним по характеристикам с природным материалом. Что уж говорить о модифицированных композитах. Ведь, например, компания Nordpies (Норвегия) добавляет в облицовочный бетон два десятка ингредиентов и армирует его мелкорубленой металлической проволокой. Не меньше «колдуют» над своими композитами и другие производители.

Хорошие данные для службы в теплоаккумулирующих обогревателях имеют металлы. Так, чугун характеризуется удельной теплоемкостью примерно 0,54 кДж/кг·°C, плотностью около 7,5 кг/дм³ и средней теплопроводностью в 50–60 Вт/(м·°C).

Безусловно, стоит подчеркнуть особо универсальный материал: специальный печной шамот может быть использован в любой части камина или печи. Его уникальность состоит не только в высокой теплопроводности — шамот объединяет в себе хорошую обрабатываемость и очень высокую механическую прочность, из него можно сделать плиту даже толщиной всего 10 мм. Благодаря высокой пористости материала достигается продолжительная и равномерная теплоотдача. Водяные пары, выделяющиеся при сгорании дров в начальной фазе, поглощаются шамотом без его повреждения.

Базовый вариант

Именно так можно назвать комбинацию теплоаккумулирующей облицовки с закрытой каминной топкой фабричного производства. Учитывая вышесказанное об облицовочных материалах и то, что масса такого «комплекта» может доходить до нескольких сотен килограммов (с точки зрения аккумулирования тепла большой вес является достоинством), к данному решению стоит присмотреться в первую очередь.

Термографические исследования немецкой компании Schmid показывают: хорошо протопленная каминная печь с современной массивной облицовкой продолжает достаточно равномерно отдавать тепло в помещение в течение не менее четырех часов после предшествующей топки такой же продолжительности.

Каминные печи с теплоаккумулирующими облицовками из натурального камня и (или) термобетона выпускают многие компании.

Преимуществом современных каминных облицовок является простой монтаж: все элементы подогнаны и хорошо стыкуются между собой. Более того, теплонакопительные камины Schmid, например, можно демонтировать и перевозить, как мебель.

Говоря о теплоемких облицовках, нельзя не упомянуть изразцы. Выполненные из обожженной гончарной глины, они имеют хорошую аккумулирующую способность, а конфигурация их поверхности увеличивает долю тепла, передаваемого облицовке, а от нее — в помещение.

Значительно продлить время отдачи тепла каминной печью можно за счет встроенного накопителя из натурального камня (талькомагнезит, оливин) или термобетона. Целый ряд фирм предусматривают его в базовой комплектации или предлагают в качестве опции.

Что ни очаг, то обычай

Поиграв смыслом этой финской поговорки, можно применить ее к деятельности производителей из страны Суоми, ставших продолжателями национальной традиции изготовлять печи из талькомагнезита. Известный финский производитель теплоаккумулирующих обогревателей из талькомагнезита компания Tulikivi традиционно использует этот камень для изготовления внутренней и внешней части своих каминных печей. Кроме того, для облицовки фирма применяет керамику и композит Tulikivi Figure, представляющий собой смесь огнеупорной массы и талькомагнезита и позволяющий создавать интересные фактурные и цветовые решения. В каминах Tulikivi также реализуется пиролизное сжигание древесины — с подачей первичного и вторичного воздуха в соответствующие зоны горения. Новая вихревая топка, разработанная инженерами фирмы, футеруется огнеупорными керамическими плитками. Горючие газы задерживаются в ней на более продолжительное время и при подаче вторичного воздуха полностью сгорают с минимальным образованием вредных веществ. Аккумулирующая способность каминов-печей Tulikivi из талькомагнезита характеризуется следующими средними цифрами: время отдачи 100% максимальной мощности — около 5 ч, 50% — почти 15 ч, 25% — существенно дольше, 24 ч.

Компания также выпускает массивные (весом более тонны) теплоаккумулирующие керамические печи-камины. Их внутренности сделаны из специального керамобетона Celsius, имеющего такой же коэффициент теплового расширения, что и у керамики, использующейся для отделки. Благодаря этому циклы нагрева-остывания никак не сказываются на отделке печи.

Компания NunnaUuni (Финляндия) применяет высококачественный талькомагнезит, изготавливая из него всю конструкцию каминных печей. Схема подачи в топку воздуха для горения обеспечивает, во-первых, пиролиз древесины внизу топки, а во-вторых, чистое высокотемпературное сжигание образовавшихся газов. За счет правильного использования производителем свойства структуры талькомагнезита с разной скоростью проводить тепло по ходу чешуек талька и в поперечном направлении энергия быстро распространяется в конструкции печи (в том числе и от дымовых газов, обтекающих топку по боковым каналам). Но в окружающее пространство она отдается дозированно, излучением с поверхности печи, температура которой не превышает 70°C. По выкладкам специалистов компании 60–70% тепловой энергии аккумулируется именно в топливнике.

Не только аккумулятор

  • © NORDPEIS/«Белфорт Камин»

  • © NORDPEIS/«Белфорт Камин»

  • © NunnaUuni Oy

  • © Wolfshoher Tonwerke GmbH

Оснащение камина аккумулирующей насадкой на топку позволяет не только запастись тепловой энергией, но и повысить КПД. Ведь в данном случае речь идет о тепле, которое без такого устройства попадает в дымоход, а оттуда — в окружающую среду. Выполняя функцию дополнительного дымооборота и утилизируя тепло дымовых газов, насадка-накопитель излучает его на внутреннюю поверхность каминной облицовки и отдает циркулирующему через камин воздуху (если модель с конвекцией).

В отличие от конвективных теплообменников, задача которых — передавать уловленную энергию нагреваемому воздуху, аккумулирующие насадки необязательно имеют развитую наружную поверхность. Но их внутренние каналы должны обеспечивать плотный контакт с дымовыми газами.

Компания Schmid предлагает насадку-теплонакопитель, которая состоит из массивных шамотных дисков, помещенных в металлический кожух. Внутри проходит пучок прямых дымовых каналов. В зависимости от массы (78, 93 и 108 кг — три, четыре и пять дисков соответственно) такая насадка может продлить отдачу тепла в помещение на два — четыре часа.

Вrunner (Германия) выпускает и модульную теплоаккумулирующую систему, которая также врезается в газоотводящий тракт после каминной топки. Она состоит из колен и прямых элементов весом порядка 20 кг, выполненных из плотного керамического материала. Из этих модулей можно собрать накопительный блок нужной массы (вплоть до 1000 кг) и формы, чтобы затем разместить его в примыкающей к камину обогреваемой конструкции — внутренней стене дома, перегородке и т.д. Восьмигранные в наружном сечении элементы системы легко соединяются между собой. Их внутренний канал имеет в разрезе круглую форму, оптимальную с точки зрения аэродинамики, и гладкую поверхность, что снижает потери давления в теплонакопителе. В каминной печи Brunner BSO 03 похожий аккумулятор встроен в модуль-щиток. Условием применения насадок и модульных накопителей производитель ставит наличие в дымоходе тяги не менее 12 Пa.

Керамические насадки на каминные топки есть в ассортименте и других производителей, в частности, Jotul (Норвегия) выпускает теплоаккумулирующую насадку массой около 150 кг. Она тоже собирается из шамотных дисков, отверстия в которых образуют спиральный канал для дымовых газов. По данным изготовителя, оснащение таким устройством чугунной каминной топки Jotul I 18 максимальной мощностью 22,5 кВт дает возможность получить дополнительно 5–8 кВт тепловой энергии, что позволяет существенно сэкономить топливо.

Вернувшись к дымоходным насадкам, следует упомянуть аккумулирующие диски фирмы Kratki (Польша). Они отлиты из чугуна и имеют сложную конфигурацию — с тремя полузакрытыми отверстиями и вертикальными ребрами по всей окружности. Собранные в определенном порядке элементы образуют три спиральных дымовых канала, герметичность которых обеспечивается массой дисков — 21 кг для каждого. При поставке комплектом данный аккумулятор включает в себя четыре или пять дисков, а также присоединительные скобы — опорную и замыкающую. Подобная насадка — достаточно эффективный и высокопроизводительный теплообменник для камина с конвективным нагревом.

В ассортименте упомянутых в этой главе производителей, а также некоторых других компаний, есть насадки для нагрева воды. Как и камины со встроенным водяным теплообменником, они позволяют организовать «складирование» энергии в накопительной емкости системы отопления.

За рамками статьи остались варианты создания теплонакопительных каминных печей по индивидуальным проектам, в частности, с устройством дополнительных дымовых каналов (система «гипокауст»).

Текст: Илья Плохих

Физика вокруг… — Сергей Крылов (он же Кры) — LiveJournal


Физика вокруг…

Обнаружил в школьном учебнике физики величину удельной теплоемкости кирпича. Задумался: какая удельная теплоемкость вообще может быть у тела с крайне низкой теплопроводностью? Прочитал задачу про двухтонный кирпичный камин, который надо было прогреть от 10 до 40 градусов. Задумался вторично: если до 40 на поверхности, то температурой внутри камина надо пренебречь? Или автор считает, что внутри при этом тоже должно быть 40 градусов? А в толще кирпича сколько?
И ведь ладно бы какой новомодный учебник, там понятно, ляп на ляпе, так нет же, старый добрый Перышкин…

как в том анекдоте
— понял?
— понял! папа, а ты сейчас с кем разговаривал?
;)))

Для наглядности. Положи на горелку кирпич, поставь сверху котелок и попробуй сварить себе кофе с утра…

Теплопроводность кирпича крайне далека от крайне низкой. К примеру, насколько помню, для наружных стен полметра кирпичной кладки эквивалентны 25 см железобетона.

Ну и еще — смотря какие кирпичи. У меня вот лежит для хознужд один полнотелый кирпич начала XX века… а может, и конца XIX… Тяжелущий, холоднючий. Правда, думаю, очень огнестоек.

Edited at 2017-04-25 01:55 pm (UTC)

Вот именно, смотря какой кирпич, а не «сферический в вакууме».

дык, это ж — школа 😉
значит, переходными процессами (читай — термодинамикой) — пренебрегаем.
это нормально.

Предыдущий параграф — теплопроводность…

«С какой скоростью должна бежать кошка, чтобы не слышать звука привязанной к хвосту банки?»

В районе 1000 км/ч, это детский вопрос)

А он точно изнутри нагревается?
Ну, вообще зависит от точки измерения температуры. Внутри так внутри. Снаружи так снаружи. Замурована в кирпич — и ладушки.

Вот я точно знаю, кого мне охота в кирпич замуровать…)

Да нормальная задача, прикладная. Топишь кирпичную печь 2 часа, а печь будет выделять тепло еще часов 8. Почему это возможно? Потому что кирпич имеет теплоемкость. А если кирпичный дом сильно остыл, то топить печь прийдется большим количеством топлива. Потому что кирпич имеет теплоемкость, и в стенпх накапливает тепло.

А почему тогда удельная теплоемкость кирпича в два раза меньше, чем у воды?

Отвечаю по пунктам:
1) какая удельная теплоемкость вообще может быть у тела с крайне низкой теплопроводностью?
Теплоёмкость никак не связана с теплопроводностью. Например, у воды и красного глиняного кирпича коэффициент теплопроводности примерно одинаков, а теплоёмкость отличается в 5 раз.
2) если до 40 на поверхности, то температурой внутри камина надо пренебречь?
Температура внутри при этом тоже может быть 40 градусов.
3) Или автор считает, что внутри при этом тоже должно быть 40 градусов?
Вполне может быть.
4) Очевидно, что тоже 40.

1. Вода, железо, стекло — вещества. Кирпич — физическое тело определенного размера и разного состава. Какая удельная теплоемкость может быть у тела?
2,3,4. Отойдем от «сферических кирпичей в вакууме», вернемся к реальности. В банной печке, топка которой окружена 20-сантиметровым слоем воды (для подогрева) вода закипает через час. В подобной же печке,сложенной из кирпича примерно той же толщины через час внешняя температура кирпича в лучшем случае повышается градусов на 40-50, в любом случае, воду на ней не вскипятишь. Доктор, я идиот или физика не описывает реальность?

Материалы, применяемые для монтажа печей и каминов часть 3

Материалы, применяемые для монтажа печей и каминов часть 3

12. 02.2017

В этой части нашего обзора рассмотрим высокотемпературные материалы, которые можно использовать при строительстве печи или камина, в частности, для строительства набирающих популярность каминов по системе Гипокауст. 

Плита из силиката кальция (Суперизол). Один из лучших изоляционных материалов на данный момент. В основе материала лежит соль кремниевой кислоты CaSiO3. Материал представляет собой однородные пористые плиты светло-серого цвета, достаточно легкие из-за своей невысокой плотности. Надо сказать, что плита из силиката кальция достаточно мягкий и ломкий материал, но при этом позволяет изготавливать достаточно прочные конструкции, выдерживающие вес мраморных или гранитных плит. Выпускается в листах толщиной 25-50мм. Ввиду многообразия производителей и разных уровней качества, рекомендуем использовать «оригинал» от компании Scamol (Дания), первый появившийся на российском рынке и сохранивший все свои показатели по сей день. 

Область применения: изоляция стен, строительство перегородок, изоляционного короба камина, организация проходов через стены и перекрытия, изоляция пространства, находящегося в непосредственной близости от топочной части камина.

 

Основные характеристики

Плотность: 220 кг/м3 

Теплопроводность: 0.06 Вт/(м*К) при 200°С, 0.1 Вт/(м*К) при 600°С 

Температура применения: до 1000 °С 

Группа горючести: НГ 

Достоинства: возможность изготовления самонесущей конструкции без доп. материалов, низкий коэффициент теплопроводности в сочетании с высокой температурой применения, однородный материал, легко обрабатывается.

Недостатки: высокая стоимость, хрупкий. 

Вермикулитовая плита. Это прессованные панели из крошки природного минерала — вермикулита. Вермикулит хорошо известен как высокотемпературный изолятор, широко применяемый при строительстве печей и дымоходов. В печном строительстве используется вспученный вермикулит, т.е. естественный вермикулит, прошедший фазу нагревания до 1000 °С и расширения в объеме (15-25 раз). На сегодняшнем рынке присутствует продукция отечественных и зарубежных фабрик. Мы в качестве эталона будем рассматривать продукцию датского концерна Scamol, из-за ее высокого качества и неизменности своих характеристик. Фабрика производит плиты толщиной до 100мм, но в свободной продаже обычно встречаются только плиты 25-30мм. 

Область применения: изоляция стен, организация проходов через стены и перекрытия, изоляция пространства, находящегося в непосредственной близости от топочной части камина, футеровка очагов топок огнеупорными панелями из вермикулита. 

Основные характеристики 

Плотность: 600 — 1200 кг/м3 

Теплопроводность: 0.05 Вт/(м*К) при 25°С, 0.1 Вт/(м*К) при 200°С, 0.12 1 Вт/(м*К) при 400°С 

Температура применения: до 1100 °С 

Группа горючести: НГ 

Достоинства: высокая температура применения, возможность длительного контакта с открытым пламенем, легко режется и обрабатывается.

Недостатки: достаточно хрупкий материал, легко впитывает влагу, вследствие чего меняет свои геометрические размеры, высокая цена специальных футеровочных панелей Scamol.  

Шамотные панели. Это специальные огнеупорные панели для строительства теплоемких печей. На российском рынке представлена продукция трех европейских фирм: Ortner, Wolfshoer и Rath. Все три компании зарекомендовали себя очень высоким качеством продукции и фундаментальным подходом к вопросу строительства теплоемких печей. Фирмы изготавливают как фасонные изделия для кладки печей, так и гладкие плиты для футеровки или изготовления теплоемких коробов каминов или печей. 

Область применения: изготовление теплонакопительных печей и каминов, в том числе по системе «Гипокауст» (каминов без конвекции теплого воздуха), футеровка очагов топок огнеупорными шамотными панелями. 

 

Основные характеристики 

Плотность: 2000-2200 кг/м3 

Теплопроводность: 1 Вт/(м*К) при 200°С, 1,07 Вт/(м*К) при 600°С. 

Температура применения: до 1300 °С 

Удельная теплоемкость: 1 – 1.3 кДж/кг*К 

Группа горючести: НГ 

Достоинства: высокая температура применения, возможность длительного контакта с открытым пламенем, высокая теплоемкость, простота сборки ввиду большого ассортимента изделий.  

Недостатки: высокая стоимость, большая масса изделий.

 

Как правильно выбрать камин: основы выбора печи-камина

Принципы выбора камина

На данный момент наличие камина считается роскошью. Но на самом деле, при правильном подходе, установка камина не требует больших материальных затрат. В то же время, на протяжении длительного периода, камины служили для обогрева помещения. На данный момент выбор домашних очагов достаточно велик, в результате чего вопрос: как правильно выбрать камин, довольно актуален.

Условно, камин можно разделить на следующие части:

  • фасад
  • топка
  • дымосборник
  • дымоход

Фасад — это своеобразное «лицо» очага. В топке происходит сгорание дров. Дымосборник необходим для того, чтобы дым плавно переходил в трубу. Сама труба обеспечивает тягу и отвод дыма. Первое, на что обращают внимание — дымоход. От него зависит безопасность при эксплуатации, так как именно через него выводятся продукты сгорания, особенно опасные для здоровья. (См. также: Какие камины для дачи бывают)

Дымоходы выполняются из таких материалов как кирпич, металл или керамика. Обычно часто приходится наблюдать такую картину, когда покупатель при выборе столь важной части руководствуется эстетикой, а не практицизмом. Поэтому кирпичные дымоходы пользуются большей популярностью и при этом отвергаются остальные материалы. Между тем кирпичные дымоходы обладают рядом серьёзных недостатков.

Одна из сложностей связанных с установкой очага — это возможность найти высококвалифицированного специалиста, способного выложить из кирпича рабочий дымоход.

Второй недостаток — конденсат, который, образуясь на стенках, ускоряет процесс разрушения кирпича. Нужно быть готовым к тому, что он прослужит меньше чем служит кирпичная кладка, обычно где-то от трёх до пяти лет. Жаропрочная нержавеющая сталь используется для дымоходов из металла. Срок службы такого дымохода — десять лет. Сталь не разрушается под воздействием влаги, и имеет малый вес, что позволяет значительно уменьшить нагрузку на опоры. (См. также: Какой камин лучше)

Такой дымоход подходит для любого типа комнат. Но самым важным преимуществом металла является его гибкость, позволяющая смонтировать дымоход с двумя слоями, между которыми размещается специальная прокладка из теплоизоляции. Её назначение — обеспечить быструю отдачу тепла, а также не допущение перегрева внешних слоёв дымохода и защиты перекрытий и стен. Дымоходы из керамики являются самыми долговечными и безопасными дымоходами. Срок службы намного превышает сроки службы дымоходов из других материалов и равен, примерно, двадцати пяти годам.

Обычно, этот дымоход имеет три слоя. Первый слой представлен блоками из лёгкого бетона. Второй слой — теплоизоляционные плиты, и завершает конструкцию — керамическая труба круглого сечения с гладкой поверхность. Благодаря свойствам, присущим керамике, такой дымоход можно использовать для камина и для котла. Во вторую очередь определяются с выбором дизайна топки, который зависит от особенностей того или иного помещения. От места где планируется расположить очаг. Если камин монтируется одновременно со строительством дома, то есть, возможность использовать встроенный вариант.

Встроенные камины бывают двух видов: с открытой или полузакрытой топкой. Главное преимущество таких видов печи — существенная экономия места. Камины такого вида встраиваются в стену и могут иметь самый различный дизайн. (См. также: Каминное кресло)

Полиуретановые камины

Для портала чаще всего используют такой современный материал как полиуретан, который имеет большой срок эксплуатации, является экологически безопасным и сравнительно не дорогим. Готовые секции для него приобретаются в магазине. Затем их остаётся только склеить. Поэтому камин из полиуретана своими руками сделать довольно просто.

При установке очага в жилой комнате, необходимо получить консультацию у специалиста. В этом случае возможен монтаж пристраиваемого камина. Суть этого способа монтажа заключается в том, что к стене пристраивают дымоход и отдельный камин, который нагревает комнату сразу в нескольких направлениях. Недостатком таких каминов является то, что они занимают много площади. Между тем, такие камины более практичны и удобны для отопления больших по площади залов и комнат.

Монтаж полиуретанового камина самостоятельно — это достаточно увлекательное и в меру сложное занятие, которое по силам практически любому мужчине, желающему попробовать себя в роли создателя собственного очага. (См. также: Какие печи-камины для дома чаще выбирают потребители)

Полуоткрытые пристенные камины — идеальное решение для маленьких и уже готовых помещений. Такой камин, благодаря использованию новейших технологий, возможно разместить даже в спальне городской квартиры. Последнее время камины всё чаще облицовываются натуральным необработанным камнем.

Для отделки камина могут быть использованы самые различные материалы: ручной работы кирпичи. Имеющие любой оттенок, изразцы и керамическую плитку. Если необходимо обратить внимание именно на открытый огонь, стенки камина лучше всего выложить специальным оштукатуренным кирпичом. Очень красиво будет выглядеть такой камин в сочетании с каминной полкой. Для оформления которой можно использовать деревянные и чугунные детали.

При выборе материала для облицовки, обязательно изучают технические возможности материалов, и лишь затем делают окончательный выбор. Главное, на что следует обратить внимание: (См. также: Как выбрать дровяной камин)

  1. удельная теплоемкость, или, иными словами, способность накапливать и удерживать тепло;
  2. термостойкость. Чем выше термическая устойчивость облицовки, тем дольше и качественнее она прослужит;
  3. вес. Не последнюю роль играет и вес самого материала, от которого напрямую зависит простота монтажа;
  4. поверхность. Поверхность должна быть гладкой и максимально удобной для чистки.

Камин «Викинг»

Камин «Викинг» относится к группе печей-каминов, для установки которых не требуется фундамент и облицовка. «Викинг» имеет стальной корпус с абсолютно ровной поверхностью. Для повышения качества теплоотдачи, камин имеет два корпуса. Наружный и внутренний, которые помогают «Викингу» равномерно распределять тепло. Камин покрыт слоем термоустойчивой краски чёрного с серым отливом цвета.

Топка имеет застеклённое окно, дающее возможность созерцания процесса горения. Благодаря небольшим размерам, такой камин свободно можно разместить в любом даже маленьком помещении. Топочная камера выложена специальной плиткой, которая равномерно повышает теплоотдачу. Дрова закладываются в нишу, расположенную внизу. Для отопления в таком камине можно использовать дрова, запрещается применять каменный уголь.

Камин «Енисей»

Камин «Енисей» может обогреть помещения в несколько комнат. Помимо отопления, «Енисей» позволяет приготовить пищу, так как дополнительно имеет встроенную плиту. Данная конструкция обладает хорошо продуманным дизайном, что даёт возможность свободно разместить камин в любом интерьере. Первая печь с названием «Енисей» появилась относительно недавно.

Широкое стекло, благодаря своей функции «чистое стекло», никогда не загрязняется и позволяет наблюдать за огнём. Чугунная плита проста в применении и позволяет быстро и качественно приготовить пищу. Вся конструкция камина продуманна таким образом, что совсем не создаёт проблем при эксплуатации. Установку такого камина свободно можно произвести своими руками, без профессионалов. Такая простота является ещё одной причиной влияющей на популярность данной торговой марки. Маленькие размеры камина позволяют его устанавливать в небольших помещениях. Этот камин рассчитан на установку в частных домах. Дымоход можно расположить в двух вариантах, как в верху, так и в низу камина. В качестве топлива, в данном виде камина, используются дрова, уголь, а также брикеты.

Камин «Рейн»

Камин «Рейн» относится к разряду мощных печей, и создавался, в первую очередь, с учётом климатических особенностей России. Особенно такие камины необходимы для дачи или загородного дома. Обогрев помещения начинается через десять минут после закладки дров или брикетов. Монтаж такого камина может осуществить любой, без привлечения сторонних специалистов, так как модель имеет маленький размер и вес.

Поверхность камина «Рейн» имеет чёрный цвет. Краска устойчива к воздействию высоких температур. Дополнительным плюсом — является наличие большой топочной камеры. Камин «Комфорт» имеет водяную рубашку и идеально подходит для отопления небольших помещений. Камин оснащен объемной камерой для растопки, позволяющей закладывать одновременно большое количество дров.

Камин «Комфорт»

Камин «Комфорт» имеет водяную рубашку и идеально подходит для отопления небольших помещений. Камин оснащен объемной камерой для растопки, позволяющей закладывать одновременно большое количество дров.

Особо стоит отметить переносные камины, которые чаще всего имеют форму чаши или корзины и имеют специальную крышку, не позволяющую пеплу разлетаться в разные стороны. Благодаря маленьким размерам такой камин можно переносить в любое место. Он идеально подойдёт для маленьких дач. Конструкция данного камина имеет специальную подставку для сбора пепла и предотвращения сильного нагревания поверхности на которой располагается камин. Камин мангал устанавливается на улице и служит для использования в качестве варки, гриля, духовки, коптильни и казана.

Установка камина в восточных традициях

Камин по фен-шуй необходимо расположить так, чтобы энергия от него свободно распространялась по дому, при этом обязательно нужно знать направление воздушных потоков в помещении. Камин относится к элементам огня поэтому. Огонь в китайской философии служит для поддержания усилий направленных на рост карьеры и получение всеобщего признания. Поэтому камин очаг должен быть пропорционален площади помещения. Также камин не должен располагаться в углу, так как угол самое неблагоприятное место в комнате. Лучше всего устраивать камины в зоне для отдыха. Рядом с ним нельзя ставить диваны и кресла, чтобы не мешать перемещению энергий.

Камин под ключ можно свободно заказать в магазине или в фирме, занимающейся продажей.

Отопительная печь Термофор Сафари Лайт, беж

Общие характеристики Вес, кг 84 Гарантия производителя, лет 1 Диаметр дымохода, мм 120 КПД, % 80 Мощность, кВт 15 Отапливаемый объем, м? 200 Размеры (ВхШхГ), мм 2380x510x548 Страна производитель Россия Топливо Дрова | Брикеты Особенности Варочная панель Нет Водяной контур Нет Вторичный дожиг Есть Материал внешнего корпуса Сталь Материал отделки Сталь Подключение к дымоходу Верхнее Система чистое стекло Нет Система длительного горения Есть Сафари Лайт, беж Модификация, изготовленная из нержавеющей жаростойкой стали с чугунной дверью. Отличается отсутствием сетчатого кожуха дымохода в комплекте. Дыхание саванны Камни в печках – не камни в почках. Чем их больше – тем лучше. Потому что удельная теплоемкость камней в разы выше, чем у стали, а их суммарная теплообменная поверхность огромна, как африканская саванна. Эффективность большой массы нагретых камней очевидна. Поэтому стальные печи, доверху засыпанные камнями давно прижились в банях. Но элегантно вписать гору горячих камней в приличный жилой интерьер гораздо сложнее. Мы устроили настоящую охоту на жирафа внешний вид будущей теплоаккумулирующей печи и, наконец, поймали его. Сеткой. Удивительной сеткой Вороного. Зацените. Ни одно животное во время сафари не пострадало. «Сафари» — это первая в линейке отопительных печей TMF печь-камин с теплоаккумулирующей каменной закладкой. Рассчитана на объем отапливаемого помещения до 200 куб.м. Главное отличие печи-камина «Сафари» от остальных отопительных печей – большая (до 220 кг) теплоаккумулирующая каменная закладка и уникальный дизайн, не имеющие известных аналогов в российской печной индустрии. Ни у кого не вызывает вопросов теплотехническая эффективность большой массы нагретых камней. Потому что удельная теплоемкость камня в разы выше, чем у стали, а суммарная теплообменная поверхность загружаемых в печь камней огромна. Камни долго держат тепло, хорошо экранируют сильное тепловое излучение от металлической топки и прекрасно нагревают воздух помещения естественной воздушной конвекцией через сетчатый кожух. Конструктив печи базируется на популярной модели печей-каминов «Статика Тетра». Со «Статикой» ее объединяет конструкция вертикально ориентированной топки. Сетчатые кожухи для печи и дымохода, вырезаны из цельных листов стали толщиной 3 мм и обладают достаточной прочностью и жесткостью, чтобы надежно и без деформаций удерживать закладку камней. В сетчатый кожух печи помещается до 140 кг камней, в кожух дымохода – до 80 кг. Верхняя дверца топливника оснащена жаропрочным стеклом, а система «чистое стекло», оставляет его чистым с момента растопки до окончания горения. Нижняя дверца зольного ящика позволяет регулировать приток воздуха при помощи заслонки и выбрать любой режим работы печи – от интенсивного до экономичного. Высокая дверца топливника позволяет максимально наполнить печь дровами для длительного непрерывного горения. Растапливать печь можно как классическим нижним розжигом, так и верхним розжиго…

Схема подключения печи камина МЕТА-АКВА к системе отопления

Печи-камины АКВА с водяным контуром



Оригинальная конструкция теплообменника обеспечивает быстрый и эффективный нагрев теплоносителя. Теплообменник выполнен из высококачественной стали толщиной 5 мм, что обеспечивает высокую надежность и длительный срок эксплуатации. Объем теплоносителя в системе отопления существенно зависит от того как и по какой схеме построена система отопления и складывается из объема радиаторов, труб, ресивера (или расширительного бака) и водяного контура печи-камина. Ориентировочно объем теплоносителя, при котором система отопления будет функционировать нормально, составляет 40 – 130 л.

Печи-камины Аква возможно топить неподключенными к системе отопления, при этом теплообменник из строя не выйдет. Однако это ускоряет его износ. Если Аква подключена к системе отопления, но не заполнена водой топить ее нельзя, т.к. это приведет к повреждению элементов системы отопления. Максимальная площадь, отапливаемая водяным контуром печей-каминов Аква, составляет: 230 м3 (примерно 90 кв.м при высоте потолков 2,5 м), без учета отопления помещения конвекционным теплом.

Аква может быть подкючена к открытой системе, в том числе без циркуляционного насоса, но в этом случае необходимо правильно построить систему отопления, соблюсти необходимые уклоны, сочетания диаметров труб, высоту системы и т.д. Монтаж такой системы обязательно должен производится квалифицированным специалистом. Также для самотечной системы необходимо производить плавный розжиг печи-камина.

В печах АКВА возможно применение антифриза, на работу теплообменника это не влияет, но надо удостовериться, что остальные элементы отопительной системы также допускают его использование.

Необходимая производительность насоса для стандартной (40-130 л. ) отопительной системы составляет 0,4 м3/ч. Более подробный расчет циркуляционного насоса приведен ниже. 

Объем расширительного бака зависит от объема отопительной системы, вида теплоносителя, максимального рабочего давления в системе, статического давления системы и подбирается в каждом случае индивидуально.

Как правило, объем расширительного бака закрытого типа составляет 7 — 10% от общего объема отопительной системы, объем открытого расширительного бака — не менее 10%.

Устройство печей-каминов АКВА

 

 Перечень компонентов системы отопления


Т — термометр

М — манометр

Р — циркуляционный насос (помпа)

G — ресивер (гидробак)

F- фильтр механической очистки

R — радиатор

V1 — предохранительный клапан

V2 — воздушный клапан

V3 — сливной/заливной кран

ВНИМАНИЕ!

Во избежание повреждения элементов системы отопления запрещается эксплуатировать

печи-камины АКВА подключенные к системе не заполненной теплоносителем

Выбор циркуляционного насоса



Выбор циркуляционного насоса производится по двум характеристикам – производительности и напору, определяющим рабочую точку насоса.

Производительность насоса рассчитывается по следующей формуле:

Qн = Qn / 1,16 х (tr — tx), где

Qн — производительность насоса, в м3/ч
Qn – мощность отопительного прибора, в кВт
1,16 — удельная теплоёмкость воды, в Вт х час/кг х оК
tr — температура воды на выходе из отопительного прибора, в оС
tx — температура воды на входе в отопительного прибора, в оС
Разница температур Δt = tr – tx зависит от типа отопительной системы
Δt = 20оК для стандартных отопительных систем
Δt = 10оК для низкотемпературных отопительных систем
Δt = 5оК для системы теплых полов

Таким образом для стандартной отопительной системы требуемая производительность насоса составит

Qн = 9 / 1,16 х 20 ≈ 0,4 м3/ч ,

Напор насоса рассчитывается по следующей формуле:

Hн = (R x I x ZF) / 1000, где

Hн — напор насоса, в м

R – потери на трение в прямой трубе, в Па/м

I – общая длина трубопровода до самого дальнего нагревательного элемента, в м

ZF – коэффициент запаса:

Опытным путем установлено, что в прямой трубе трубопровода возникает сопротивление порядка R = 100:150 Па/м. Это соответствует необходимому напору насоса в 1,0:1,5 см на метр трубопровода. Определяется самая неблагоприятная ветка трубопровода между источником тепла и самым удаленным радиатором. Длина, ширина и высота складываются и умножаются на 2:

I = 2 x (a + b + h)

Коэффициент запаса ZF равняется произведению коэффициентов отдельных элементов системы:

ZF = ZF1 x ZF2 x ZF3

ZF1 – коэффициент запаса для фитингов / арматуры;

ZF2 – коэффициент запаса для терморегулирующих вентилей;

ZF3 – коэффициент запаса для смесителей / устройств, предотвращающего естественную циркуляцию;

Для определения сопротивления всех дополнительных частей трубопровода можно использовать коэффициенты запаса ZF, исчисленные опытным путем:

ZF1 = 1,3

ZF2 = 1,7

ZF3 = 1,2

Если система отопления не оснащена ни терморегулирующим вентилем, ни смесителем, ZF = 1,3;

для системы с терморегулирующим вентилем ZF = 1,3 x 1,7 = 2,2;
когда система включает все перечисленные элементы ZF = 1,3 x 1,7 x 1,2 = 2,6.

11.2 Теплота, удельная теплоемкость и теплопередача

Теплопроводность, конвекция и излучение

При наличии разницы температур происходит теплопередача. Теплопередача может происходить быстро, например, через кастрюлю, или медленно, например, через стенки изолированного холодильника.

Существует три различных метода теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Иногда все три могут происходить одновременно. См. рисунок 11.3.

Рисунок 11.3 В камине передача тепла происходит всеми тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Излучение отвечает за большую часть тепла, передаваемого в помещение. Теплопередача также происходит за счет теплопроводности в помещение, но гораздо медленнее. Теплопередача конвекцией также происходит через холодный воздух, поступающий в помещение через окна, и горячий воздух, выходящий из помещения, поднимаясь вверх по дымоходу.

Теплопроводность – это передача тепла посредством прямого физического контакта. Тепло, передаваемое между электрической горелкой плиты и дном кастрюли, передается теплопроводностью.Иногда мы пытаемся контролировать теплопроводность, чтобы чувствовать себя более комфортно. Поскольку скорость теплопередачи у разных материалов разная, мы выбираем ткани, такие как толстый шерстяной свитер, которые зимой замедляют отвод тепла от тела.

Когда вы идете босиком по ковру в гостиной, ваши ноги чувствуют себя относительно комфортно… пока вы не ступите на кафельный пол кухни. Поскольку ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру, почему один кажется холоднее другого? Это объясняется различной скоростью теплопередачи: материал плитки отводит тепло от вашей кожи с большей скоростью, чем ковровое покрытие, что делает его более холодным.

Некоторые материалы просто проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В целом металлы (например, медь, алюминий, золото и серебро) являются хорошими проводниками тепла, тогда как такие материалы, как дерево, пластик и резина, плохо проводят тепло.

На рис. 11.4 показаны частицы (атомы или молекулы) в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия частицы в горячем теле больше, чем в более холодном. При столкновении двух частиц энергия передается от частицы с большей кинетической энергией к частице с меньшей кинетической энергией.Когда два тела находятся в контакте, происходит много столкновений частиц, что приводит к чистому потоку тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Тепловой поток зависит от разности температур ΔT=Thot-Tcold ΔT=Thot-Tcold. Поэтому от кипятка вы получите более сильный ожог, чем от горячей водопроводной воды.

Рис. 11.4 Частицы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии. Столкновения, происходящие на поверхности контакта, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области.На этом рисунке частица в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую кинетическую энергию до столкновения, но ее кинетическая энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью. Напротив, частица в более высокотемпературной области (левая сторона) имеет большую кинетическую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Конвекция – это передача тепла движением жидкости. Такой вид теплопередачи происходит, например, в котле, кипящем на плите, или в грозу, когда горячий воздух поднимается вверх к основанию облаков.

Советы для достижения успеха

В повседневном языке термин жидкость обычно означает жидкость. Например, когда вы больны и врач говорит вам «вводить жидкости», это означает всего лишь пить больше напитков, а не дышать больше воздуха. Однако в физике под жидкостью понимается жидкость или газ . Жидкости движутся не так, как твердые материалы, и у них даже есть собственная ветвь физики, известная как гидродинамика , изучающая, как они движутся.

При повышении температуры жидкостей они расширяются и становятся менее плотными. Например, на рис. 11.4 может быть изображена стенка воздушного шара с газами внутри воздушного шара с разной температурой, чем снаружи в окружающей среде. Более горячие и, следовательно, более быстро движущиеся частицы газа внутри воздушного шара ударяются о поверхность с большей силой, чем более холодный воздух снаружи, заставляя воздушный шар расширяться. Это уменьшение плотности по сравнению с окружающей средой создает плавучесть (тенденцию к подъему). Конвекция обусловлена ​​плавучестью — горячий воздух поднимается вверх, потому что он менее плотный, чем окружающий воздух.

Иногда мы контролируем температуру дома или самих себя, контролируя движение воздуха. Уплотнение протечек вокруг дверей с помощью герметика защищает от холодного ветра зимой. Дом на рис. 11.5 и кастрюля с водой на плите на рис. 11.6 являются примерами конвекции и плавучести, созданными человеком. Океанические течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция переносят энергию из одной части земного шара в другую и являются примерами естественной конвекции.

Рисунок 11.5 Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается вверх, образуя конвективный контур, передающий энергию в другие части помещения. По мере того как воздух охлаждается на потолке и снаружи стен, он сжимается, в конечном итоге становясь более плотным, чем комнатный воздух, и опускается на пол. Правильно спроектированная система отопления, подобная этой, которая использует естественную конвекцию, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома.

Рис. 11.6 Конвекция играет важную роль в передаче тепла внутри этого сосуда с водой.После того, как тепло передается внутренней жидкости, передача тепла к другим частям электролизера происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, ее плотность уменьшается, и она поднимается, чтобы передать тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется до тех пор, пока в кастрюле есть вода.

Излучение – это форма теплопередачи, возникающая при испускании или поглощении электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение включает радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи, все из которых имеют разные длины волн и количество энергии (более короткие волны имеют более высокую частоту и большую энергию).

Вы можете почувствовать передачу тепла от огня и от солнца. Точно так же вы иногда можете сказать, что духовка горячая, не прикасаясь к дверце и не заглядывая внутрь — она может просто согреть вас, когда вы проходите мимо. Другой пример — тепловое излучение человеческого тела; люди постоянно излучают инфракрасное излучение, которое не видно человеческому глазу, но ощущается как тепло.

Излучение — единственный метод передачи тепла, при котором не требуется среда, а это означает, что тепло не должно вступать в непосредственный контакт с каким-либо веществом или переноситься им.Пространство между Землей и Солнцем в значительной степени пусто, без какой-либо возможности передачи тепла путем конвекции или теплопроводности. Вместо этого тепло передается излучением, и Земля нагревается, поглощая электромагнитное излучение, испускаемое Солнцем.

Рисунок 11.7 Большая часть тепла от этого пожара передается наблюдателям через инфракрасное излучение. Видимый свет передает относительно небольшую тепловую энергию. Поскольку кожа очень чувствительна к инфракрасному излучению, вы можете почувствовать присутствие огня, не глядя на него прямо.(Дэниел Х. О’Нил)

Все объекты поглощают и излучают электромагнитное излучение (см. рис. 11.7). Скорость передачи тепла излучением зависит главным образом от цвета объекта. Черный — самый эффективный поглотитель и излучатель, а белый — наименее эффективный. Например, люди, живущие в жарком климате, обычно избегают носить черную одежду. Точно так же черный асфальт на парковке будет теплее, чем прилегающие участки травы в летний день, потому что черный поглощает лучше, чем зеленый.Верно и обратное: черный цвет излучает лучше, чем зеленый. В ясную летнюю ночь черный асфальт будет холоднее зеленой травы, потому что черный излучает энергию быстрее, чем зеленый. Напротив, белый — плохой поглотитель, а также плохой излучатель. Белый объект отражает почти все излучение, как зеркало.

Виртуальная физика

Энергетические формы и изменения

В этой анимации вы исследуете передачу тепла с помощью различных материалов. Поэкспериментируйте с нагревом и охлаждением железа, кирпича и воды.Это можно сделать, перетащив объект на пьедестал, а затем удерживая рычаг в положении «Нагрев» или «Охлаждение». Перетащите термометр рядом с каждым объектом, чтобы измерить его температуру — вы можете наблюдать, как быстро он нагревается или остывает в режиме реального времени.

Теперь давайте попробуем передать тепло между объектами. Нагрейте кирпич, а затем поместите его в холодную воду. Теперь снова нагрейте кирпич, но затем поместите его поверх утюга. Что ты заметил?

Выбор параметра быстрой перемотки вперед позволяет ускорить передачу тепла, чтобы сэкономить время.

Проверка захвата

Сравните, как быстро нагреваются или охлаждаются различные материалы. Основываясь на этих результатах, какой материал, по вашему мнению, имеет наибольшую удельную теплоемкость? Почему? Какой из них имеет наименьшую удельную теплоемкость? Можете ли вы представить реальную ситуацию, в которой вы хотели бы использовать объект с большой удельной теплоемкостью?

  1. Вода дольше всего нагревается, а железо быстрее всего нагревается и охлаждается. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью.Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  2. Вода будет нагреваться меньше всего, а железо дольше всего нагреваться, как и остывать. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  3. Кирпичу потребуется меньше всего времени, а железу потребуется больше времени, чтобы нагреться и остыть.Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
  4. Вода будет нагреваться быстрее всего, а кирпич дольше всего нагреваться и остывать. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.

Свойства мыльного камня | Туликиви

Теплопроводность: 6.4 Вт/мК

Удельная теплоемкость: 0,98 Дж/г·К

Плотность: 2980 кг/м³

Прочность на изгиб вдоль волокон: 16,8 МН/м²

Прочность на изгиб перпендикулярно волокнам: 15,7 МН/м²

 

Теплопроводность

Тот факт, что мыльный камень обладает лучшей теплопроводностью по сравнению с другими материалами, является следствием его плотной структуры и минерального состава. Эта характеристика обеспечивает сбалансированный и быстрый нагрев по всей структуре мыльного камня.

Объемная теплоемкость

Объемная теплоемкость – это количество тепловой энергии, которое материал способен связать как на единицу температуры, так и на единицу веса или плотности.

Удельная теплоемкость мыльного камня составляет около 1 Дж/г·К, а его плотность – около 3 г/см³, что делает его объемную теплоемкость равной 3 Дж/см³К. Минерал магнезит обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью. Удельная теплоемкость природного камня обычно составляет 0,84 Дж/г·К, что делает значение мыльного камня примерно на 20 % выше среднего.

Плотность

Многие ошибочно полагают, что стеатит плотный, полагая, что мягкий камень должен быть еще и пористым. Из высокой плотности мыльного камня можно сделать вывод, что он не имеет пористой структуры. Мыльный камень создавался при высоких температурах и под большим давлением в течение нескольких сотен миллионов лет. Влага прилипает только к поверхности мыльного камня и не может проникнуть внутрь даже под давлением. В тестах, проведенных Центром технических исследований Финляндии VTT (номер отчета об исследовании 174/80/BET), результат всего 0.08% было получено для эффективной пористости мыльного камня. Пористость хорошего строительного камня может составлять 0-30%. Мыльный камень структурно плотный.

Попадание влаги внутрь природного камня ослабляет прочностные свойства практически всех видов камня. Если камень промокнет неравномерно, он может погнуться. Высокая плотность мыльного камня предотвращает попадание влаги и химических веществ в камень, поэтому он не подвержен ранее упомянутым проблемам.

Прочность на изгиб

Прочность на изгиб мыльного камня составляет более 60% от его прочности на сжатие.Это очень редкое явление среди камней, так как прочность природного камня на изгиб обычно составляет около 5-10% от его прочности на сжатие.

Химическая стойкость и чистота

Мыльный камень обладает отличной химической стойкостью – его не могут повредить даже сильные кислоты. Мыльный камень также чист. Он соответствует требованиям, изложенным в разделе 16 Закона и указа о пищевых продуктах Финляндии.

Что такое удельная теплоемкость воды? Чем он особенный?

Если вы когда-нибудь гуляли по пляжу в солнечный день и опускали пальцы ног в воду, чтобы охладить их после горячего песка, вы использовали удельную теплоту воды.

Как бы это ни звучало, удельная теплоемкость не относится к точной температуре чего-либо. Это более широкое научное понятие, связанное с энергией, необходимой для нагревания вещества. Как вы могли заметить из примера, не все вещества нагреваются с одинаковой скоростью — отсюда и разная температура песка и воды.

Удельная теплоемкость воды — одна из самых интересных ее характеристик. В этой статье мы расскажем, что такое удельная теплоемкость, какое уравнение вы используете для определения удельной теплоемкости и почему удельная теплоемкость воды такая высокая.

 

 Плита, кастрюля, вода и пар имеют разную удельную теплоемкость.

 

Что такое удельная теплоемкость?

Удельная теплоемкость — это мера теплоемкости или количества тепла, которое материал может сохранить при изменении температуры. Высокая теплоемкость означает, что вещество может поглотить много тепла, прежде чем зарегистрировать изменение температуры — подумайте о том, сколько времени требуется кастрюле, чтобы нагреться до прикосновения к плите, и сколько времени требуется воде внутри, чтобы нагреться. теплый.Это означает, что вода обладает более высокой теплоемкостью — она может накапливать больше тепла до изменения температуры.

Удельная теплоемкость относится к точному количеству тепла, необходимому для нагревания одной единицы массы вещества на один градус. Возвращаясь к нашему примеру, удельная теплоемкость точно определяет, сколько тепла требуется, чтобы сделать одну единицу воды, например, одну чашку, на один градус теплее.

Поскольку теплота на самом деле является мерой передачи энергии, правильнее будет сказать, что удельная теплоемкость на самом деле является выражением того, сколько энергии вещество может поглотить до изменения температуры на один градус.

Удельная теплоемкость обычно измеряется в джоулях и килоджоулях на один грамм массы, при этом температура измеряется в градусах Цельсия. Можно использовать килограммы и градусы Фаренгейта, но реже.

На удельную теплоемкость вещества могут влиять температура и давление, поэтому удельная теплоемкость обычно определяется при постоянной температуре и давлении, обычно 25 градусов Цельсия.


 

Что такое уравнение для удельной теплоемкости?

Уравнение для расчета удельной теплоемкости:

$$Q = с × м × ΔT$$

$Q$ обозначает количество теплоты, $s$ удельную теплоемкость (${\Джоулей}/{\грамм * °\Цельсий}$), m массу вещества в граммах, а $ΔT$ наблюдаемое изменение в температуре.

 

Различные виды воды, например морская, могут иметь разную удельную теплоемкость.

 

Что такое удельная теплоемкость воды?

Одни вещества нагреваются быстро, другие медленно. Вода относится к последним: она обладает высокой удельной теплоемкостью, поскольку для повышения температуры требуется больше энергии.

Вода имеет удельную теплоемкость 4182 Дж/кг°C. Поскольку вода является таким важным и распространенным веществом, у нас даже есть специальный способ определить количество энергии, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия — калория. Это отличается от той калорийности, о которой мы говорим в еде. Такая калория эквивалентна 1000 калориям, поэтому калории, связанные с пищей, также иногда называют килокалориями или килокалориями.

Удельная теплоемкость воды немного выше, чем у многих других распространенных веществ. Например, удельная теплоемкость железа 449 Дж/кг°С, песка 830 Дж/кг°С, древесины дуба 2400 Дж/кг°С.

Это потому, что вода, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода, электроотрицательна.Электроотрицательный атом с большей вероятностью притянет к себе электроны, потому что одна сторона атома будет иметь частично положительный заряд, а другая — частично отрицательный заряд. Противоположные стороны естественным образом притягиваются друг к другу, образуя более слабую водородную связь. Вот почему вода может течь сама по себе, но также связываться друг с другом — она постоянно образует и разрывает эти связи.

Эти связи также являются причиной того, что жидкая вода имеет высокую удельную теплоемкость. Любая энергия, направляемая на нагрев воды, распределяется между разрывом связей и нагревом воды.Из-за этого для нагрева воды требуется больше энергии, чем для нагревания других веществ.

Например, если вы находитесь на пляже в солнечный день, вы заметите, что песок часто бывает довольно горячим для ходьбы, но вода всегда кажется прохладной, даже на мелководье. Это потому, что у песка более низкая удельная теплоемкость — требуется меньше энергии, чтобы поднять температуру на один градус. Поскольку вода обладает высокой теплоемкостью, для повышения температуры на один градус требуется больше энергии.Солнце излучает более или менее постоянную энергию, которая быстрее нагревает песок и медленнее воду.

 

 Песок имеет гораздо меньшую удельную теплоемкость, чем вода, поэтому он так быстро нагревается!

 

Таблица удельной теплоемкости

Если вы еще не знакомы с джоулями и калориями, эти цифры могут показаться немного абстрактными. Взгляните на эту таблицу, чтобы ознакомиться с некоторыми общими значениями удельной теплоемкости в джоулях и калориях, и сравните их с тем, что вы знаете о том, как эти вещества нагреваются!

Материал Удельная теплоемкость, Дж/кг°C Удельная теплоемкость в кал/грамм°C
Золото 129 0.031
Воздух 1005 0,24
Кожа 1500 0,36
Оливковое масло 1790 0,43
Бумага 1336 0,32
Поваренная соль 880 0,21
Кварцевый песок 830 0,19
Сталь 490 0.12
Жидкая вода 4182 1,00
Дерево 1300 — 2400 0,41

 

 

Что дальше?

Готовы узнать больше о воде? Узнайте все о водопоглощающих соединениях (соответственно названных гидратах) и плотности воды.

Если вас заинтересовала химия из-за удельной теплоемкости воды, AP-химия может быть для вас! Ознакомьтесь с этим учебным планом по химии AP, чтобы узнать больше о темах, которые будут затронуты.

Или, может быть, вы уже сдаете экзамен по химии и ищете советы и рекомендации, как сдать экзамен на отлично. В этом руководстве к экзамену AP по химии вы найдете все, что вам нужно знать!

Если вы еще не совсем готовы к экзамену, но вам нужно немного повысить свой уровень в курсе химии AP, это учебное пособие по химии AP может быть именно тем, что вы ищете.

 

Связанные слова — Поиск слов, связанных с другим словом

Как вы, наверное, заметили, выше перечислены слова, относящиеся к термину.Надеемся, что сгенерированный список слов, связанных с терминами, приведенный выше, удовлетворит ваши потребности.

П.С. Есть некоторые проблемы, о которых я знаю, но не могу исправить в настоящее время (потому что они выходят за рамки этого проекта). Основная из них заключается в том, что отдельные слова могут иметь много разных значений (значений), поэтому, когда вы ищете такое слово, как означает , движок не знает, какое определение вы имеете в виду («хулиганы — это означает » против , «что вы имеете в виду ?» и т. д.), поэтому учтите, что ваш поисковый запрос для таких слов, как термин, может быть немного двусмысленным для движка в этом смысле, и возвращаемые связанные термины могут отражать это.Вам также может быть интересно: что за слово такое ~термин~?

Также проверьте ~term~ слова на relatedwords.io для другого источника ассоциаций.

Связанные слова

Related Words работает на нескольких разных алгоритмах, которые соревнуются, чтобы получить свои результаты выше в списке. Один из таких алгоритмов использует встраивание слов для преобразования слов в многомерные векторы, которые представляют их значения. Векторы слов в вашем запросе сравниваются с огромной базой данных предварительно вычисленных векторов, чтобы найти похожие слова. Другой алгоритм просматривает Concept Net, чтобы найти слова, которые имеют какое-то значимое отношение к вашему запросу. Эти и некоторые другие алгоритмы позволяют сервису Related Words давать вам… родственных слова, а не просто прямые синонимы.

Помимо поиска слов, связанных с другими словами, вы можете вводить фразы, и это должно дать вам связанные слова и фразы, если введенная вами фраза/предложение не слишком длинная. Вероятно, время от времени вы будете получать какие-то странные результаты — такова природа движка в его текущем состоянии.

Выражаем особую благодарность авторам открытого исходного кода, который был использован для предоставления вам этого списка тематических слов: @Planeshifter, @HubSpot, Concept Net, WordNet и @mongodb.

Предстоит еще много работы, чтобы заставить его давать неизменно хорошие результаты, но я думаю, что он находится на той стадии, когда он может быть полезен людям, поэтому я его и выпустил.

Обратите внимание, что Related Words использует сторонние скрипты (такие как Google Analytics и рекламные объявления), которые используют файлы cookie.Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с политикой конфиденциальности.

Исследование тепловых свойств материалов для каминов, содержащих различные минеральные заполнители, обогащенные органическими и неорганическими волокнами

Материалы 2021,14, 904 21 из 21

21.

Liu, Q.F.; Фэн, Г.Л.; Ся, Дж.; Ян, Дж .; Ли, Л. Особенности переноса ионов в бетонных композитах, содержащих заполнители различной формы:

Численное исследование. Compos.Struct. 2018, 183, 371–380. [Перекрестная ссылка]

22.

Мао, Л. Х.; Ху, З .; Ся, Дж.; Фэн, Г.Л.; Азим, И.; Ян, Дж .; Лю, К.Ф. Многофазное моделирование электрохимической реабилитации для ASR

и бетонных композитов, подвергшихся воздействию хлоридов. Композиции Структура 2019, 207, 176–189. [CrossRef]

23.

Abyaneh, S. D.; Вонг, HS; Буэнфельд, Н.Р. Моделирование диффузионной способности растворов и бетонов с использованием трехмерной мезоструктуры с несколькими формами заполнителей. вычисл. Матер. науч. 2013, 78, 63–73. [Перекрестная ссылка]

24.

Чжэн, Дж. Дж.; Чжоу, XZ; Ву, Ю.В.; Синь, Дж.Ю. Численный метод диффузии хлоридов в бетоне с эффектом формы заполнителя.

Констр. Строить. Матер. 2012, 31, 151–156. [CrossRef]

25.

Зергадло, Б.; Halicka, A. Analizawła´sciwo´sciceplnychbetonu z kruszywem z odpadówceramikisanitarnej. Бутон. Архит.

2011

,

9, 39–49.

26.

Ястржебски, П.; Салуга, П. Innowacyjnemetodygromadzeniaciepła.Зэсз. наук. Инст. господ. Шахтер Суровками. Энергия ПАН

2018

,

105, 225–232.

27. Kata, D. SpiekanyAzotekGlinu o WysokimPrzewodnictwieCieplnym; Wydawnictwa AGH: Kraków, Poland, 2015.

28. Авгад, С.Н.; Кече, А.Дж.; Кусал, А. Хранение тепловой энергии: обзор. IOSR- J. Mech. Гражданский англ. 2016, 13, 72–77.

29.

Генсель, О.; Коксаль, Ф.; ¸Шахин, М.; Дургун, М.Ю.; Лобланд, HEH; Бростоу, В. Моделирование теплопроводности бетона с вермикулитом

с использованием методов искусственных нейронных сетей.Эксп. Теплопередача 2013, 26, 360–383. [CrossRef]

30.

Курпинская М.; Кулак, Л. Прогнозирование характеристик легкого бетона с гранулированным пеностеклом и зольным заполнителем с помощью

средств с использованием искусственных нейронных сетей. Материалы 2019,12, 2002. [CrossRef] [PubMed]

31.

Carlson, J.D.; Бхардвадж, Р.; Фелан, ЧП; Калуш, К.Е.; Голден, Дж.С. Определение теплопроводности материалов дорожного покрытия с использованием цилиндрической геометрии образца

.Дж. Матер. Гражданский англ. 2010, 22, 186–195. [CrossRef]

32.

Девпура А.; Фелан, ЧП; Прашер, Р.С. Влияние размера на теплопроводность полимеров, содержащих высокопроводящие частицы наполнителя

. Микромасштабная темофизика Eng. 2010,5, 177–189. [CrossRef]

33.

Паттерсон, Н.; Юн, С .; Макфи, Д.Э.; Имбаби, М.С. Прямоугольный метод измерения термических свойств материалов на цементной основе

с использованием защищенного тепломера.Констр. Строить. Матер. 2018. [CrossRef]

34.

PN-EN 206 + A1:2016-12; Бетон — требования, свойства, производство и соответствие требованиям; Польский комитет по стандартизации:

Варшава, Польша, 2016 г.

35. Гримвалл Г. Теплофизические свойства материалов; Северная Голландия: Амстердам, Нидерланды, 1986.

36.

Bailey, D.G. Теплоемкость минералов: практическое введение в химическую термодинамику. Преподавание минералогии,

Минералогическое общество Америки; Минералогическое общество Америки: Шантильи, Вирджиния, США, 1997.

37.

Стемпковская А.; Изак, П .; Мастальская-Поплавская, Ю.; Сташевская М. Анализ термических свойств отдельных горных пород

методами тепловидения. Дж. Пол. Шахтер. англ. соц. 2018, 20, 337–344.

38.

Стемпковская А.; Гавенда, Т .; Наземец, З .; Адам Островски, К.; Сарамак, Д.; Суровяк, А. Влияние геометрических параметров

крупного заполнителя доломита на тепловые и механические свойства предварительно уложенного заполнителя бетона.Materials

2020,186, 4358. [CrossRef] [PubMed]

Архитектура 2011, 10, 33–41.

40.

Мшали М.Р.; Виссер, А.Т. Влияние слюды на предел прочности при сжатии обработанного цементом выветрившегося гранитного гравия. J.

Южная Африка Инст. Гражданский англ. 2012, 54, 71–77.

41.

Тугрул А.; Хасдемир, С .; Йылмаз, М. Влияние полевого шпата, слюды и глинистых минералов на прочность раствора на сжатие.В

Инженерная геология для общества и территории; Springer: Чам, Швейцария, 2015 г.; Том 5. [CrossRef]

42. Taylor, H.F.W. Химия цементов; Academic Press Limited: London, UK, 1990.

43. Kurdowski, W. ChemiaCementuiBetonu; Wydawnictwa AGH: Kraków, Poland, 2010.

44. Gruner, M. KorozjaiOchronaBetonu; Аркадий: Варшава, Польша, 1983.

45. Królikowski, W. TworzywaWzmocnioneiWłóknaWzmacniaj ace; WydawnictwoNaukowo—Techniczne: Варшава, Польша, 1988.

46.

Калифа, П.; Чен, Г.; Галле, К. Высокотемпературное поведение HPC с полипропиленовыми волокнами. От выкрашивания до микроструктуры.

Сем. Конкр. Рез. 2001, 31, 1487–1499. [CrossRef]

47.

Калифа, П.; Меннето, Ф.Д.; Quenard, D. Выкрашивание и поровое давление в HPC при высоких температурах. Цем. Конкр. Рез.

2000

,30, 1915–1927 гг.

[CrossRef]

48.

Витек Дж. Л. Огнестойкость бетонных облицовок туннелей, Экспериментальные исследования.В материалах 3-го Центральноевропейского конгресса

по бетонной инженерии 2007 г. — Инновационные материалы и технологии, Вышеград, Венгрия, 17–18 сентября 2007 г.

Удельная теплоемкость воздуха

Удельная теплоемкость воздуха — (Обновлено 26 июля / 08)

Удельная теплоемкость воздуха

Номинальные значения, используемые для воздуха при температуре 300 K: C P = 1,00 кДж/кг. K, C v = 0,718 кДж/кг·К, а к = 1,4. Однако все они являются функциями температуры, а также с чрезвычайно высоким температурным диапазоном опыт работы с двигателями внутреннего сгорания и газотурбинными двигателями получить существенные ошибки.В следующей таблице приведены значения удельная теплоемкость в зависимости от температуры. Мы находим, что выбор значений удельных теплоемкостей в среднем температура каждого процесса дает результаты с достаточной точностью (в пределах 1%).

Идеальный газ удельная теплоемкость воздуха

Температура
К

C P
кДж/кг.K

C v
кДж/кг.К

 к

 250

 1,003

 0,716

 1,401

 300

 1,005

 0,718

 1. 400

 350

 1.008

 0,721

1,398

 400

 1,013

0,726

1,395

 450

 1,020

0,733

1,391

 500

 1.029

0,742

1,387

 550

 1,040

0,753

1,381

 600

1. 051

0,764

1,376

 650

1.063

0,776

1,370

 700

1,075

0,788

1,364

 750

1,087

0,800

1,359

 800

1.099

0,812

1,354

 900

1. 121

0,834

1,344

 1000

1,142

0,855

1,336

 1100

1.155

0,868

1,331

1200

1,173

0,886

1,324

1300

1.190

0,903

1,318

1400

1. 204

0,917

1,313

1500

1,216

0,929

1,309

Значения до 1000 К первоначально были опубликованы в «Таблицах тепловых свойств газов», NBS Circular 564, 1955. Последний пять строк были рассчитаны по формуле BG Kyle «Chemical и термодинамика процессов», Englewood Cliffs / Prentice Hall, 1984 г. и имеют погрешность <1%.

____________________________________________________________________________________


Инженерная термодинамика Израиля Уриэли находится под лицензией Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 США Лицензия

Удельная теплоемкость воды

Климатическая система мира не реагирует полностью и немедленно на внешнее воздействие. Эта задержка позволила спорам о влиянии деятельности человека на климат продолжаться дольше, чем если бы все, что мы делаем, было бы мгновенно заметно.Например, когда определенное количество дополнительного CO 2 добавляется в атмосферу, для полной реализации эффекта потепления воздуха, суши и океана требуется некоторое время. Даже если бы был способ передать тепло непосредственно Земле, все равно потребовалось бы время, чтобы температура, которую мы измеряем, повысилась. В этом упражнении мы проведем простой эксперимент, чтобы определить удельную теплоемкость воды. Сделав это, мы сможем получить некоторое представление о времени запаздывания реакции климатической системы на внешнее воздействие.

Удельная теплоемкость (C p ) жидкой воды при комнатной температуре и давлении составляет примерно 4,2 Дж/г°C. Это означает, что требуется 4,2 джоуля энергии, чтобы поднять 1 грамм (или 1 миллилитр, если вы предпочитаете думать об эквивалентном объеме 1 грамма воды) воды на 1 градус Цельсия. Это на самом деле довольно большой. Удельная теплоемкость водяного пара при комнатной температуре также выше, чем у большинства других материалов. Вот таблица удельных теплоемкостей различных материалов:

Удельная теплоемкость различных горных пород
Материал C p (Дж/г°C)
жидкая вода 4.2
воздух 1,0
водяной пар 1,9
гранит 0,8
дерево 1,7
железо 0,0005

Обратите внимание, что ни один из других перечисленных выше материалов не приближается к способности воды поглощать тепло. (Предупреждение придирки: вода не обладает самой высокой известной теплоемкостью. Теплоемкость чистого газообразного водорода при комнатной температуре составляет 14.3 Дж/г°C, согласно CRC Handbook of Chemistry and Physics. Однако Pure H 2 не играет большой роли в климатической системе Земли.)

Высокий C p воды — вот почему «горшок под присмотром никогда не закипит!» Это также является основной причиной того, что климат медленно реагирует на внешние изменения. К счастью для нас, океан обладает способностью поглощать много тепла до того, как его температура заметно повысится. Обратной стороной этого является то, что как только внешний источник энергии удаляется, океан так же медленно реагирует.Его температура не сразу начнет снижаться. В следующем упражнении мы будем наблюдать это явление.

Дополнительный Fun Lab!: Лабораторный эксперимент по удельной теплоемкости воды

Мировой климат не сразу реагирует на внешние воздействия, прикладываемые деятельностью человека. Простой способ показать, почему это так, состоит в том, чтобы сделать несколько простых наблюдений о теплоемкости воды.

Материалы

Вот материалы, которые вам понадобятся для этой лаборатории: вода, кастрюля, термометр, плита или другой источник тепла, часы или другой таймер.

Направления
  1. Измерьте объем воды (вы можете выбрать объем) в кастрюлю.
  2. Измерьте начальную температуру воды.
  3. Поставьте кастрюлю на плиту и включите плиту (вы можете выбрать, насколько сильно ее увеличивать, но держите уровень постоянным)
  4. Регулярно измеряйте температуру воды. Вы сами решаете, как часто вам нужно производить измерения.
  5. Когда вода закипит, засеките время и снимите кастрюлю с огня.
  6. Продолжайте регулярно измерять температуру воды до тех пор, пока она не остынет до исходной температуры из шага 2.
  7. Теперь выберите экспериментальную переменную, такую ​​как начальный объем воды в кастрюле, тип кастрюли, насколько высоко включать плиту. Измените эту переменную и повторите эксперимент. Измените эту же переменную хотя бы еще раз и повторите эксперимент.
Ответьте на следующие вопросы:
  1. Нанесите данные для каждого эксперимента.
  2. Сколько времени потребовалось для закипания каждого горшка с водой?
  3. Сколько времени потребовалось каждому, чтобы остыть?
  4. Глазное яблоко функция наилучшего соответствия данным о нагреве воды для каждого эксперимента. Как выглядят эти функции (линейные? кривые? не могли бы вы написать уравнение для их описания?) На что указывают формы этих функций? Повлияли ли на них изменения, внесенные вами между экспериментами?
  5. Eyeball — функция наилучшего соответствия данным водяного охлаждения для каждого эксперимента.Как выглядят эти функции? Они все похожи друг на друга? Имеют ли они ту же форму, что и функции подогрева воды? Обсудите, почему или почему нет.
  6. Опишите, какую экспериментальную переменную вы изменили и как это изменение повлияло на ваши результаты.
  7. Подумайте о том, что произошло бы, если бы вы выбрали для изменения другую экспериментальную переменную. Предскажите, как изменение этой другой экспериментальной переменной изменило бы ваши результаты.
  8. Как можно улучшить этот экспериментальный план?
Примечание:

Это необязательно, поэтому для этого задания нечего сдавать, но это довольно простой и поучительный эксперимент, так что попробуйте, если у вас будет шанс!

См. мой график ниже двух экспериментов, в которых я варьировал начальный объем воды в горшке.Обратите внимание, сколько времени требуется воде, чтобы вернуться к исходной температуре после закипания!

Рисунок 5.9: Кипение и охлаждение воды

Нажмите, чтобы увидеть текстовое описание рис. 5.9.

Время в зависимости от температуры для 2 чашек (синий) и 4 чашек (зеленый) воды в открытой кастрюле на газовой плите. Во время каждого эксперимента плиту включали на «средний» режим и оставляли там до тех пор, пока вода не закипит, после чего плиту выключали на время эксперимента.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.