Теплоемкость материалов

Удельная теплоемкость воды, количество тепла, теплоемкость строительных материалов, значения теплоемкости

В таблице приведены теплофизические свойства водяного пара на линии насыщения в зависимости от температуры. Свойства пара указаны в таблице в диапазоне температур от 0,01 до 370 ° C.

Каждая температура соответствует давлению, при котором водяной пар насыщается. Например, при температуре пара 200 ° С его давление будет 1555 МПа или около 15,3 атм.

Удельная теплоемкость пара, теплопроводность и ее увеличение с повышением температуры. Плотность водяного пара также увеличивается. Пар становится горячим, тяжелым и вязким, с высокой удельной теплоемкостью, что положительно влияет на выбор пара в качестве теплоносителя в некоторых типах теплообменников.

Например, согласно таблице, удельная теплота пара C p

при 20 ° C составляет 1877 Дж / (кг · град), а при нагревании до 370 ° C теплоемкость пара увеличивается до 56520 Дж / (кг · град) ,

В таблице приведены следующие теплофизические свойства пара на линии насыщения:

давление паров при заданной температуре р · 10 -5
Па;
плотность паров ρ ″
, кг / м3;
удельная энтальпия (масса) h ″
, кДж / кг;
р
, кДж / кг;
удельная теплоемкость для пара C p
, кДж / (кг · град);
теплопроводность λ · 10 2
, Вт / (м · град);
температуропроводность а · 10 6
, м 2 / с;
динамическая вязкость μ · 10 6
, Па · с;
кинематическая вязкость ν · 10 6
, м 2 / с;
Нумер Прандтл Пар
.

Удельная теплота испарения, энтальпия, температуропроводность и кинематическая вязкость пара уменьшается с ростом температуры. Динамическая вязкость и вандаловское число Прандта увеличиваются.

Быть осторожен! Теплопроводность в таблице указана в классе 10 2. Не забудьте поделить на 100! Например, теплопроводность пара при 100 ° С составляет 0,02372 Вт / (м · град).

Теплопроводность водяного пара при различных температурах и давлениях

В таблице приведены значения теплопроводности воды и пара при температурах от 0 до 700 ° С и давлениях от 0,1 до 500 атм. Размер теплопроводности Вт / (м · град).

Линия под значением в таблице означает фазовый переход воды в пар, то есть цифры под линией относятся к пару, а выше к воде. Из таблицы видно, что значение коэффициента и водяного пара увеличивается с увеличением давления.

Примечание: теплопроводность в таблице указана в 10 классе 3. Не забудьте поделить на 1000!

Выводы

При нагревании тело получает тепловую энергию (количество теплоты), а при охлаждении – отдает эту энергию в окружающее пространство.
Количество теплоты – это тепловая энергия, которую тело получило в процессе теплопередачи. То есть, во время нагревания.
Сколько теплоты тело получило, столько же оно отдаст в окружающую среду во время остывания до начальной температуры. Потому, что выполняется закон сохранения тепловой энергии.
Количество теплоты зависит от: массы вещества; вида вещества; разности между начальной и конечной температурой (от разницы температур).
Удельная теплоемкость – это энергия нагревания 1-го килограмма вещества на 1 градус
Теплоемкости разных веществ различаются.
Даже одно и то же вещество в разных агрегатных состояниях имеет разные теплоемкости.
Если масса вещества известна, удельную теплоемкость можно определить из графика Q(t) количества теплоты от температуры.

Теплопроводность пара при высоких температурах

В таблице приведены значения теплопроводности диссоциированного водяного пара в размерах Вт / (м · град) при температурах от 1400 до 6000 К и давлениях от 0,1 до 100 атм.

Согласно таблице, теплопроводность пара при высоких температурах значительно возрастает в диапазоне 3000 … 5000 К. При высоких давлениях достигается максимальный коэффициент теплопроводности при более высоких температурах.

Быть осторожен! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3. Не забудьте разделить на 1000!

В этом небольшом материале мы кратко рассмотрим одно из важнейших свойств нашей планеты для воды, ее теплоемкость

Справочник

Удельная теплоемкость различных твердых веществ при 20 °C (если не указано другое значение температуры)

Название	Cpж кДж/(кг °С)	Название	Cpж кДж/(кг °С)
Асбест	0,80	Мрамор	0,80
Асбоцемент (плиты)	0,96	Панели легкие строительные	1,47…1,88
Асфальт	0,92	Парафин	2,19
Базальт	0,84	Песчаник глиноизвестковый	0,96
Бакелит	1,59	Песчаник керамический	0,75-0,84
Бетон	1,00	Песчаник красный	0,71
Бумага сухая	1,34	Пластмасса	1.67…2.09
Волокно минеральное	0,84	Полистирол	1,38
Гипс	1,09	Полиуретан	1,38
Глина	0,88	Полихлорвинил	1,00
Гранит	0,75	Пробка	1,26…2,51
Графит	0,84	Пробка, крошка	1,38
Грунт песчаный	1.1…3.2	Резина твердая	1,42
Дерево, дуб	2,40	Сера ромбическая	0,71
Дерево, пихта	2,70	Слюда	0,84
Древесно-волокнистая плита	2,30	Солидол	1,47
Земля влажная	2,0	Соль каменистая	2.1…3.0
Земля сухая	0,84	Соль каменная	0,92
Земля утрамбованная	1,0-3,0	Соль поваренная	0,88
Зола	0,80	Стекло	0,75-0,82
Известь	0,84	Стекловолокно	0,84
Кальцит	0,80	Тело человека	3,47
Камень	0.84..1,26	Торф	1,67…2,09
Каолин (белая глина)	0,88	Уголь бурый (О…1ОО °С )
Картон сухой	1,34	20% воды	2,09
Кварц	0,75	60% воды	3,14
Кизельгур (диатомит)	0,84	в брикетах	1,51
Кирпич	0,84	Уголь древесный	0,75… 1,17
Кирпичная стена	0,84… 1,26	Уголь каменный (0…100°С)	1,17… 1,26
Кожа	1,51	Фарфор	0,80
Кокс (0…100°С)	0,84	Хлопок	1,30
(0…1000°C)	1,13	Целлюлоза	1.55
Лед (0°С)	2.11	Цемент	0,80
(-10°С)	2,22	Чугун	0,55
(-20 °С)	2,01	Шерсть	1,80
(-60 °С )	1,64	Шифер	0,75
Лед сухой (твердая CO2)	1,38	Щебень	0,75…1,00

Удельная теплоемкость различных жидких веществ при 20 °С (если не указано другое значение температуры)

Название	Cpж кДж/(кг °С)	Название	Cpж кДж/(кг °С)
Ацетон	2,22	Масло минеральное	1,67…2,01
Бензин	2,09	Масло смазочное	1,67
Бензол (10°С)	1,42	Метиленхлорид	1,13
(40С)	1,77	Метил хлорид	1,59
Вода чистая (0°С)	4,218	Морская вода (18°С)
(10°С)	4,192	0,5% соля	4,10
(20°С)	4,182	3% соля	3,93
(40°С)	4,178	6% соли	3,78
(60°С)	4,184	Нефть	0,88
(80°С)	4,196	Нитробензол	1,47
(100°С)	4,216	Парафин жидкий	2,13
Глицерин	2,43	Рассол (-10°С)
Гудрон	2,09	20% соли	3,06
Деготь каменноугольный	2,09	30% соли	2,64…2,72
Дифенил	2,13	Ртуть	0,138
Довтерм	1,55	Скипидар	1,80
Керосин бытовой	1,88	Спирт метиловый (метанол)	2,47
Керосин бытовой (100 °С)	2,01	Спирт нашатырный	4,73
Керосин тяжелый	2,09	Спирт этиловый (этанол)	2,39
Кислота азотная 100%-я	3,10	Толуол	1.72
Кислота серная 100%-я	1,34	Трихлорэтилен	0,93
Кислота соляная 17%-я	1,93	Хлороформ	1,00
Кислота угольная (-190°С)	0,88	Этиленгликоль	2,30
Клей столярный	4,19	Эфир кремниевой кислоты	1,47

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

Удельная теплоемкость воды

Мы даем краткое толкование этого термина:

Читайте также: Плазменный сварочный аппарат: фото с описанием, что это такое. 105 фото моделей популярных производителей (сравнение характеристик)

Теплоемкость

вещества — это его способность накапливать тепло в себе. Эта величина измеряется количеством тепла, поглощаемого ею при нагревании до 1 ° C. Например, теплоемкость воды составляет 1 дюйм / г или 4,2 Дж / г, а почвы — 14,5-15,5 ° C (в зависимости от тип почвы) колеблется от 0,5 до 0,6 дюйма (2, 1-2,5 Дж) на единицу объема и от 0,2 до 0,5 дюйма (или 0,8-2,1 Дж) на единицу объема масса (грамм)

Теплоемкость воды оказывает существенное влияние на многие аспекты нашей жизни, но в этом материале мы сосредоточимся на ее роли в формировании температурного режима планеты, а именно …

Какие величины называют удельными

Физики часто применяют удельные величины, так как они достаточно удобны для вычислений.

Удельная величина – величина, приходящаяся на единицу массы, длины, площади, или объема.

Рис. 3. Удельная величина – это величина, приходящаяся на единицу чего-либо (например, массы, длины и т. п.)

В обычной жизни мы, так же, пользуемся удельными величинами. К примеру, цена товара – это удельная величина, так как она приходится на единицу товара. Зная количество товара, легко посчитать общую цену покупки.

Например, булочка стоит 20 рублей. Нужно купить 3 булочки. Общую сумму денег найдем, перемножив цену одной булочки (удельную величину) на количество штук.

Известно, что при горении топлива выделяется энергия. Удельная теплота сгорания и количество сгоревших килограммов топлива помогут посчитать выделившуюся тепловую энергию.

Теплоемкость воды и климат Земли

Теплоемкость

воды по абсолютной величине достаточно велика. Из приведенного выше определения следует, что он значительно превышает теплоемкость почвы нашей планеты. Из-за этой разницы в теплоемкости почва нагревается намного быстрее и охлаждается относительно океанических вод. Из-за более безразличного мирового океана колебания дневных и сезонных температур Земли не так велики, как если бы не было океанов и морей. Это означает, что в холодное время года вода нагревает Землю и охлаждает ее в тепле. Конечно, это воздействие наиболее заметно в прибрежных районах, но в глобальном среднем измерении оно затрагивает всю планету.

Конечно, многие факторы влияют на дневные и сезонные колебания температуры, но вода является одним из наиболее важных.

Увеличение амплитуды колебаний дневных и сезонных температур коренным образом изменит мир вокруг нас.

Например, хорошо известно, что камень теряет свою прочность и становится хрупким при резких колебаниях температуры. Конечно, «немногие» будут сами собой. Точно так же, по крайней мере, физические параметры нашего тела будут другими.

Водяное охлаждение

Выше мы привели много примеров о том, зачем требуется нагревать воду и как при этом необходимо учитывать величину теплоемкости. Однако мы еще не рассказали, что среди всех доступных ресурсов планеты эта жидкость обладает достаточно высоким показателем затраты энергии на нагревание. Данное свойство часто применяется для охлаждения.

Так как теплоемкость воды высока, то она эффективно и быстро заберет излишки энергии. Применяется это на производствах, в высокотехнологичном оборудовании (например, в лазерах). Да и дома мы наверняка знаем, что самый эффективный способ охладить сваренные вкрутую яйца или горячую сковородку – ополоснуть под холодной струей из-под крана.

А принцип действия атомных ядерных реакторов вообще строится на высокой теплоемкости воды. Горячая зона, как уже видно из названия, имеет невероятно высокую температуру. Нагреваясь сама, вода тем самым охлаждает систему, не давая реакции выйти из-под контроля. Таким образом, мы получаем необходимую электроэнергию (нагретый пар вращает турбины), и не происходит катастрофы.

Неверные свойства теплоемкости воды

Теплоемкость воды имеет аномальные свойства. Оказывается, что с повышением температуры воды ее теплоемкость уменьшается, эта динамика сохраняется до 37 ° С, а с увеличением температуры теплоемкость начинает увеличиваться.

Этот факт содержит одно интересное утверждение. Условно говоря, сама природа на фоне воды определила 37 ° C как наиболее комфортную температуру тела человека, при условии, конечно, что соблюдаются все остальные факторы. В случае каких-либо динамических изменений температуры окружающей среды, температура воды стремится к 37 ° C

— это свойство вещества, которое указывает количество энергии, которое может быть преобразовано в тепло.

— это термодинамическое свойство вещества, которое указывает
уровень энергии,
запасенной в молекулярной структуре. Это означает, что хотя вещество может иметь энергию на земле, не все они могут быть преобразованы в тепло. Часть внутренней энергии
всегда остается в содержании
и сохраняет свою молекулярную структуру. Некоторые вещества недоступны, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно,
энтальпия
— это количество энергии, которое доступно для преобразования в тепло при определенной температуре и давлении.
Единицы энтальпии
— британская тепловая единица или джоуль для энергии и Btu / фунт / Дж / кг для удельной энергии.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что величина удельной теплоемкости показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 кг вещества на 10K. Значение удельной теплоемкости воды равно 4200 Дж/кг*0K при нормальных температурах. Имеется температурная зависимость теплоемкости воды от температуры. Точные значения этой величины получены экспериментально и приведены в справочниках в виде таблиц и графиков.

ФизикаВнутренняя энергия идеального газа – формула, таблица

ФизикаВнутренняя энергия тела – способы изменения, формула

Какие значения она может иметь?

Экспериментальным путем установлено, какие она имеет значения у каждого конкретного вещества. Поэтому создана специальная таблица удельной теплоемкости. Чаще всего в ней даны данные, которые справедливы при нормальных условиях.

Удельная теплоемкость воды, количество тепла, теплоемкость строительных материалов, значения теплоемкости

Создание оптимального микроклимата и расход тепловой энергии на отопление частного дома в холодное время года во многом зависит от теплоизоляционных свойств строительных материалов, из которых возведена данная постройка. Одной из таких характеристик является теплоемкость. Это значение необходимо учитывать при выборе стройматериалов для конструирования частного дома. Поэтому далее будет рассмотрена теплоемкость некоторых строительных материалов.

Свойства и классификация строительных материалов.

Удельная теплоемкость материалов

Теплоемкость – это физическая величина, описывающая способность того или иного материала накапливать в себе температуру от нагретой окружающей среды. Количественно удельная теплоемкость равна количеству энергии, измеряемой в Дж, необходимой для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус. Ниже представлена таблица удельной теплоемкости наиболее распространенных в строительстве материалов.

Для того, чтобы рассчитать теплоемкость того или иного материала, необходимо обладать такими данными, как:

вид и объем нагреваемого материала (V);
показатель удельной теплоемкости этого материала (Суд);
удельный вес (mуд);
начальную и конечную температуры материала.

Определение и формула теплоемкости

Каждое вещество в той или иной степени способно поглощать, запасать и удерживать тепловую энергию. Для описания этого процесса введено понятие теплоемкости, которая является свойством материала поглощать тепловую энергию при нагревании окружающего воздуха.

Чтобы нагреть какой-либо материал массой m от температуры tнач до температуры tкон, нужно будет потратить определенное количество тепловой энергии Q, которое будет пропорциональным массе и разнице температур ΔТ (tкон-tнач). Поэтому формула теплоемкости будет выглядеть следующим образом: Q = c*m*ΔТ, где с – коэффициент теплоемкости (удельное значение). Его можно рассчитать по формуле: с = Q/(m* ΔТ) (ккал/(кг* °C)).

Условно приняв, что масса вещества равна 1 кг, а ΔТ = 1°C, можно получить, что с = Q (ккал). Это означает, что удельная теплоемкость равна количеству тепловой энергии, которая расходуется на нагревание материала массой 1 кг на 1°C.

Теплоемкость строительных материалов

Теплоемкость материалов, таблица по которой приведена выше, зависит от плотности и коэффициента теплопроводности материала.

А коэффициент теплопроводности, в свою очередь, зависит от крупности и замкнутости пор. Мелкопористый материал, имеющий замкнутую систему пор, обладает большей теплоизоляцией и, соответственно, меньшей теплопроводностью, нежели крупнопористый.

Это очень легко проследить на примере наиболее распространенных в строительстве материалов. На рисунке, представленном ниже, показано каким образом влияет коэффициент теплопроводности и толщина материала на теплозащитные качества наружных ограждений.

Из рисунка видно, что строительные материалы с меньшей плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности. Однако так бывает не всегда. Например, существуют волокнистые виды теплоизоляции, для которых действует противоположная закономерность: чем меньше плотность материала, тем выше будет коэффициент теплопроводности.

Поэтому нельзя доверять исключительно показателю относительной плотности материала, а стоит учитывать и другие его характеристики.

Свойства и описание материала

Бетон неспроста настолько популярен как в частном строительстве, так и в масштабном. Все дело в сочетании в нем практически всех фундаментальных свойств материала, так необходимых для качественной постройки.

К основным физико-техническим характеристикам этого стройматериала относятся:

Высокая плотность. При наличии требования к повышенной прочности строения бетонный раствор можно усиливать при помощи использования цемента разных марок плотности, а также различных наполнителей — крупного щебня, магнетитовых и лимонитовых пород. Кроме того, крепость изделия можно легко повысить в несколько раз, армировав бетон металлическими прутьями в виде сетки. Чем чаще будет шаг сеточной ячейки, тем прочнее станет конструкция.

Это лишь основные свойства бетонной смеси, которые позволяют ей удерживать лидерство на рынке строительных материалов.

Сравнительная характеристика теплоемкости основных строительных материалов

Для того, чтобы сравнить теплоемкость наиболее популярных строительных материалов, таких дерево, кирпич и бетон, необходимо рассчитать величину теплоемкости для каждого из них.

Читайте также:

Утепление железной двери в частном доме

В первую очередь нужно определиться с удельной массой дерева, кирпича и бетона. Известно, что 1 м3 дерева весит 500 кг, кирпича – 1700 кг, а бетона – 2300 кг. Если мы берем стенку, толщина которой составляет 35 см, то путем нехитрых расчетов получим, что удельная масса 1 кв.м дерева составит 175 кг, кирпича – 595 кг, а бетона – 805 кг. Далее выберем значение температуры, при которой будет происходить накопление тепловой энергии в стенах. Например, это будет происходить в жаркий летний день с температурой воздуха 270С. Для выбранных условий рассчитываем теплоемкость выбранных материалов:

Стена из дерева: С=СудхmудхΔТ; Сдер=2,3х175х27=10867,5 (кДж);
Стена из бетона: С=СудхmудхΔТ; Сбет=0,84х805х27= 18257,4 (кДж);
Стена из кирпича: С=СудхmудхΔТ; Скирп=0,88х595х27= 14137,2 (кДж).

Из произведенных расчетов видно, что при одинаковой толщине стены наибольшим показателем теплоемкости обладает бетон, а наименьшим – дерево. О чем это говорит? Это говорит о том, что в жаркий летний день максимальное количество тепла будет накапливаться в доме, выполненном из бетона, а наименьшее – из дерева.

Этим объясняет тот факт, что в деревянном доме в жаркую погоду прохладно, а в холодную погоду тепло. Кирпич и бетон легко накапливают в себе достаточно большое количество тепла из окружающей среды, но так же легко и расстаются с ним.

Что такое удельный вес бетона?

При реставрационных работах, капитальном или точечном ремонте нужно не только приобрести необходимое количество материала, но и сделать расчет по характеристикам.

Такое понятие как удельный вес не используют, но все виды бетона отличаются по примененным компонентам. Хотя чаще всего в качестве наполнителя применяют щебень, гальку и другие материалы, но, даже используя одинаковое их количество, не удается сделать идентичный раствор, так как гранулы одного и того же элемента могут отличаться друг от друга (по форме и размеру). Чем они крупнее, тем больше поры в структуре бетона.

Но при проведении работ строителей интересует, сколько весит материал. Ведь по этому параметру и определяют специфику его применения, так как именно по этой величине рассчитывают конструкции с учетом местного климата и других условий. Например, при возведении фундамента, для определения его типа (с учетом почвы на участке), необходимо знать, сколько составляет удельная масса бетона, то же самое касаемо перекрытий, несущей конструкции и др.

Специалисты чаще применяют такое понятие, как «объемный вес», но данная величина не является постоянной. А вес данного строительного материала полностью зависит от тех компонентов, из которых его готовят. Также сюда нужно приплюсовать и воду, которая необходима для замеса.

Учитывая все эти ингредиенты, различают следующие типы бетона:

тяжелый и особо тяжелый;легкий и особо легкий.

Рассмотрим каждый вид в отдельности.

Теплоемкость и теплопроводность материалов

Теплопроводность – это физическая величина материалов, описывающая способность проникновения температуры с одной поверхности стены на другую.

Для создания комфортных условий в помещении необходимо, чтобы стены обладали высоким показателем теплоемкости и низким коэффициентом теплопроводности. В этом случае стены дома будут в состоянии накапливать тепловую энергию окружающей среды, но при этом препятствовать проникновению теплового излучения внутрь помещения.

Виды кирпича и их показатели

Керамический материал используется печном деле.

Выпускается больше 10 разновидностей, различающихся технологией изготовления. Но чаще используются силикатный, керамический, облицовочный, огнеупорный и теплый. Стандартный керамический кирпич изготавливается из красной глины с примесями и обжигается. Его показатель тепла равен 700—900 Дж/ (кг град). Он считается довольно стойким к высоким и низким температурам. Иногда используется для выкладки печного отопления. Пористость и плотность его варьируется и влияет на коэффициент теплоемкости. Силикатный кирпич состоит из смеси песка, глины и добавок. Он бывает полно- и пустотелым, разных размеров и, следовательно, удельная теплоемкость его равна значениям от 754 до 837 Дж/ (кг град). Преимущество силикатной кирпичной кладки — хорошая звукоизоляция даже при выкладывании стены в один слой.

Облицовочный кирпич, используемый для фасадов зданий обладает довольно высокой плотностью и теплоемкостью в пределах 880 Дж/ (кг град). Огнеупорный кирпич, идеально подходит для кладки печи, потому что способен выдерживать температуру до 1500 градусов Цельсия. К этому подвиду принадлежат шамотный, карборундовый, магнезитовый и другие. И коэффициент теплоемкости (Дж/кг) отличается:

карборундовый — 700—850;
шамотный — 1000—1300.

Теплый кирпич — новинка на строительном рынке, который является модернизированным керамическим блоком, размеры и теплоизоляционные характеристики его намного превышают стандартный. Структура с большим количеством пустот помогает аккумулировать тепло и нагревать помещение. Потери тепла возможны только в швах кладки или перегородках.

Использование различных материалов в строительстве

Дерево

Для комфортного проживания в доме очень важно, чтобы материал обладал высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью.

В этом отношении древесина является оптимальным вариантом для домов не только постоянного, но и временного проживания. Деревянное здание, не отапливаемое длительное время, будет хорошо воспринимать изменение температуры воздуха. Поэтому обогрев такого здания будет происходить быстро и качественно.

В основном в строительстве используют хвойные породы: сосну, ель, кедр, пихту. По соотношению цены и качества наилучшим вариантом является сосна. Что бы вы ни выбрали для конструирования деревянного дома, нужно учитывать следующее правило: чем толще будут стены, тем лучше. Однако здесь также нужно учитывать ваши финансовые возможности, так как с увеличением толщины бруса значительно возрастет его стоимость.

Кирпич

Данный стройматериал всегда был символом стабильности и прочности. Кирпич имеет хорошую прочность и сопротивляемость негативным воздействиям внешней среды. Однако если принимать в расчет тот факт, что кирпичные стены в основном конструируются толщиной 51 и 64 см, то для создания хорошей теплоизоляции их дополнительно нужно покрывать слоем теплоизоляционного материала. Кирпичные дома отлично подходят для постоянного проживания. Нагревшись, такие конструкции способны долгое время отдавать в пространство накопившееся в них тепло.

Выбирая материал для строительства дома, следует учитывать не только его теплопроводность и теплоемкость, но и то, как часто в таком доме будут проживать люди. Правильный выбор позволит поддерживать уют и комфорт в вашем доме на протяжении всего года.

Теплоемкие материалы

Свойства и классификация строительных материалов.

Определение и формула теплоемкости

Использование теплоемкости на практике

Таблица теплоемкости строительных материалов.

Строительные материалы с высокой теплоемкостью используют для возведения теплоустойчивых конструкций. Это очень важно для частных домов, в которых люди проживают постоянно. Дело в том, что такие конструкции позволяют запасать (аккумулировать) тепло, благодаря чему в доме поддерживается комфортная температура достаточно долгое время. Сначала отопительный прибор нагревает воздух и стены, после чего уже сами стены прогревают воздух. Это позволяет сэкономить денежные средства на отоплении и сделать проживание более уютным. Для дома, в котором люди проживают периодически (например, по выходным), большая теплоемкость стройматериала будет иметь обратный эффект: такое здание будет достаточно сложно быстро натопить.

Значения теплоемкости строительных материалов приведены в СНиП II-3-79. Ниже приведена таблица основных строительных материалов и значения их удельной теплоемкости.

Материал	Плотность, кг/м3	Удельная теплоемкость, кДж/(кг*°C)
Пенополистирол	40	1,34
Минвата	125	0,84
Газо- и пенобетон	650	0,84
Гипсовые листы	800	0,84
Дерево	500	2,3
Клееная фанера	600	2,3
Керамический кирпич	1600	0,88
Бетон	2300	0,84
Железобетон	2500	0,84
Кирпичная кладка	1800	0,88

Кирпич обладает высокой теплоемкостью, поэтому идеально подходит для строительства домов и возведенияия печей.

Говоря о теплоемкости, следует отметить, что отопительные печи рекомендуется строить из кирпича, так как значение его теплоемкости достаточно высоко. Это позволяет использовать печь как своеобразный аккумулятор тепла. Теплоаккумуляторы в отопительных системах (особенно в системах водяного отопления) с каждым годом применяются все чаще. Такие устройства удобны тем, что их достаточно 1 раз хорошо нагреть интенсивной топкой твердотопливного котла, после чего они будут обогревать ваш дом на протяжении целого дня и даже больше. Это позволит существенно сэкономить ваш бюджет.

Теплоемкость строительных материалов

Какими же должны быть стены частного дома, чтобы соответствовать строительным нормам? Ответ на этот вопрос имеет несколько нюансов. Чтобы с ними разобраться, будет приведен пример теплоемкости 2-х наиболее популярных строительных материалов: бетона и дерева. Теплоемкость бетона имеет значение 0,84 кДж/(кг*°C), а дерева – 2,3 кДж/(кг*°C).

На первый взгляд можно решить, что дерево – более теплоемкий материал, нежели бетон. Это действительно так, ведь древесина содержит практически в 3 раза больше тепловой энергии, нежели бетон. Для нагрева 1 кг дерева нужно потратить 2,3 кДж тепловой энергии, но при остывании оно также отдаст в пространство 2,3 кДж. При этом 1 кг бетонной конструкции способен аккумулировать и, соответственно, отдать только 0,84 кДж.

Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м2 данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м3*0,3 м3 = 690 кг. 1 м2 деревянной стены будет весить: 500 кг/м3*0,3 м3 = 150 кг.

Таблица сравнения теплопроводности бревна с кирпичной кладкой.

Далее нужно посчитать, какое количество тепловой энергии будет содержаться в этих стенах при температуре 22°C. Для этого нужно теплоемкость умножить на температуру и вес материала:

для бетонной стены: 0,84*690*22 = 12751 кДж;
для деревянной конструкции: 2,3*150*22 = 7590 кДж.

Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м3 древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

Использование различных материалов в строительстве

Дерево

Для комфортного проживания в доме очень важно, чтобы материал обладал высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью.

Кирпич

В строительстве очень важной характеристикой является теплоемкость строительных материалов. От нее зависят теплоизоляционные характеристики стен постройки, а соответственно, и возможность комфортного пребывания внутри здания. Прежде, чем приступить к ознакомлению с теплоизоляционными характеристиками отдельных строительных материалов, необходимо понять, что собой представляет теплоемкость и как она определяется.

Удельная теплоемкость материалов

Теплоемкость – это физическая величина, описывающая способность того или иного материала накапливать в себе температуру от нагретой окружающей среды. Количественно удельная теплоемкость равна количеству энергии, измеряемой в Дж, необходимой для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус.
Ниже представлена таблица удельной теплоемкости наиболее распространенных в строительстве материалов.

Для того, чтобы рассчитать теплоемкость того или иного материала, необходимо обладать такими данными, как:

вид и объем нагреваемого материала (V);
показатель удельной теплоемкости этого материала (Суд);
удельный вес (mуд);
начальную и конечную температуры материала.

Из рисунка видно, что строительные материалы с меньшей плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности.
Однако так бывает не всегда. Например, существуют волокнистые виды теплоизоляции, для которых действует противоположная закономерность: чем меньше плотность материала, тем выше будет коэффициент теплопроводности.

Сравнительная характеристика теплоемкости основных строительных материалов

В первую очередь нужно определиться с удельной массой дерева, кирпича и бетона. Известно, что 1 м3 дерева весит 500 кг, кирпича – 1700 кг, а бетона – 2300 кг. Если мы берем стенку, толщина которой составляет 35 см, то путем нехитрых расчетов получим, что удельная масса 1 кв.м дерева составит 175 кг, кирпича – 595 кг, а бетона – 805 кг.
Далее выберем значение температуры, при которой будет происходить накопление тепловой энергии в стенах. Например, это будет происходить в жаркий летний день с температурой воздуха 270С. Для выбранных условий рассчитываем теплоемкость выбранных материалов:

Теплоемкость и теплопроводность материалов

Удельная теплоемкость воды, количество тепла, теплоемкость строительных материалов, значения теплоемкости

Например, согласно таблице, удельная теплота пара C p при 20 ° C составляет 1877 Дж / (кг · град), а при нагревании до 370 ° C теплоемкость пара увеличивается до 56520 Дж / (кг · град) ,

В таблице приведены следующие теплофизические свойства пара на линии насыщения:

давление паров при заданной температуре р · 10 -5 Па;
плотность паров ρ ″ , кг / м3;
удельная энтальпия (масса) h ″ , кДж / кг;
р , кДж / кг;
удельная теплоемкость для пара C p , кДж / (кг · град);
теплопроводность λ · 10 2 , Вт / (м · град);
температуропроводность а · 10 6 , м 2 / с;
динамическая вязкость μ · 10 6 , Па · с;
кинематическая вязкость ν · 10 6 , м 2 / с;
Нумер Прандтл Пар .

Теплопроводность водяного пара при различных температурах и давлениях

Примечание: теплопроводность в таблице указана в 10 классе 3. Не забудьте поделить на 1000!

Теплопроводность пара при высоких температурах

Быть осторожен! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3. Не забудьте разделить на 1000!

В этом небольшом материале мы кратко рассмотрим одно из важнейших свойств нашей планеты для воды, ее теплоемкость .

Удельная теплоемкость воды

Мы даем краткое толкование этого термина:

Теплоемкость вещества — это его способность накапливать тепло в себе. Эта величина измеряется количеством тепла, поглощаемого ею при нагревании до 1 ° C. Например, теплоемкость воды составляет 1 дюйм / г или 4,2 Дж / г, а почвы — 14,5-15,5 ° C (в зависимости от тип почвы) колеблется от 0,5 до 0,6 дюйма (2, 1-2,5 Дж) на единицу объема и от 0,2 до 0,5 дюйма (или 0,8-2,1 Дж) на единицу объема масса (грамм)

Теплоемкость воды и климат Земли

Теплоемкость воды по абсолютной величине достаточно велика. Из приведенного выше определения следует, что он значительно превышает теплоемкость почвы нашей планеты. Из-за этой разницы в теплоемкости почва нагревается намного быстрее и охлаждается относительно океанических вод. Из-за более безразличного мирового океана колебания дневных и сезонных температур Земли не так велики, как если бы не было океанов и морей. Это означает, что в холодное время года вода нагревает Землю и охлаждает ее в тепле. Конечно, это воздействие наиболее заметно в прибрежных районах, но в глобальном среднем измерении оно затрагивает всю планету.

Увеличение амплитуды колебаний дневных и сезонных температур коренным образом изменит мир вокруг нас.

Читайте также:

Стулья из дерева своими руками

Неверные свойства теплоемкости воды

Энтальпия — это свойство вещества, которое указывает количество энергии, которое может быть преобразовано в тепло.

Энтальпия — это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, запасенной в молекулярной структуре. Это означает, что хотя вещество может иметь энергию на земле, не все они могут быть преобразованы в тепло. Часть внутренней энергии всегда остается в содержании и сохраняет свою молекулярную структуру. Некоторые вещества недоступны, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия — это количество энергии, которое доступно для преобразования в тепло при определенной температуре и давлении. Единицы энтальпии — британская тепловая единица или джоуль для энергии и Btu / фунт / Дж / кг для удельной энергии.

Количество энтальпии

Общая энтальпия вещества на основе заданной температуры. Эта температура — значение, которое ученые и инженеры выбирают в качестве основы для расчетов. Это температура, при которой энтальпия вещества равна нулю. Другими словами, вещество не имеет доступной энергии, которая может быть преобразована в тепло. Эта температура отличается для разных веществ. Например, эта температура воды представляет собой тройную точку (О ° С), азот -150 ° С и хладагенты на основе метана и этана −40 ° С.

Если температура вещества выше заданной температуры или она переходит в газообразное состояние при данной температуре, энтальпия выражается в виде положительного числа. И наоборот, отрицательное число выражается при температуре ниже этой энтальпии вещества. Энтальпия используется в расчетах для определения разности уровней энергии между двумя состояниями. Это необходимо для настройки оборудования и определения эффективности процесса.

Энтальпия часто определяется как полная энергия вещества, потому что она равна сумме его внутренней энергии в данном состоянии вместе с ее способностью выполнять работу (pv). В действительности, однако, энтальпия не указывает на общую энергию вещества при данной температуре выше абсолютного нуля (-273 ° C). Следовательно, вместо указания энтальпии как общей теплоты вещества, более точно определите ее как общее количество доступной энергии вещества, которое может быть преобразовано в тепло.
H = U + pV

Вода является одним из самых удивительных веществ. Несмотря на широкое использование и широкое использование, это настоящий секрет природы. Кажется, что как одно из соединений кислорода вода должна обладать очень низкими свойствами, такими как замерзание, теплота испарения и т. Д. Но этого не происходит. Теплоемкость самой воды очень высокая.

Вода способна поглощать огромное количество тепла, и в то же время она практически не нагревается — это ее физическая особенность. вода примерно в пять раз выше теплоемкости песка, а железо в десять раз выше. Поэтому вода является естественным кулером. Его способность накапливать большое количество энергии позволяет сглаживать колебания температуры на поверхности Земли и регулировать тепловой режим по всей планете, и это происходит независимо от времени года.

Это уникальное свойство воды позволяет использовать его в качестве охлаждающей жидкости в промышленности и на ежедневной основе. Кроме того, вода обычно доступна и относительно дешева.

Что означает теплоемкость? Как известно из термодинамики, теплообмен всегда происходит от горячего тела к холодному. Речь идет здесь о прохождении определенного количества тепла, а температура обоих тел, характерная для их состояния, указывает направление этого обмена. В процессе металлического тела с водой одинаковой массы при одинаковых начальных температурах металл изменяет свою температуру в несколько раз больше, чем вода.

Если мы рассмотрим основную термодинамическую констатацию двух тел (изолированных от других) как постулат, то во время теплообмена одно сдается, а другое получает одинаковое количество тепла, тогда становится ясно, что металл и вода имеют совершенно разные теплоемкости.

Таким образом, теплоемкость воды (как и каждого вещества) является показателем, характеризующим способность данного вещества давать (или получать) некоторое количество во время охлаждения (нагревания) на единицу температуры.

Удельная теплоемкость вещества — это количество тепла, необходимое для нагрева единицы этого вещества (1 килограмм) на 1 градус.

Количество тепла, выделяемого или поглощаемого организмом, равно произведению удельной теплоемкости, массы и разности температур. Он измеряется в калориях. Одна калория — это ровно столько тепла, сколько достаточно, чтобы нагреть 1 г воды на 1 градус. Для сравнения: теплоемкость воздуха составляет 0,24 кал / г ∙ ° С, алюминия 0,22, железа 0,11, ртути 0,03.

Теплоемкость воды не постоянна. При повышении температуры от 0 до 40 градусов она немного уменьшается (с 1,0074 до 0,9980), в то время как для всех других веществ эта характеристика увеличивается в процессе нагревания. Кроме того, оно может уменьшаться с увеличением давления (на глубине).

Как известно, вода имеет три состояния агрегации — жидкость, твердое вещество (лед) и газ (пар). В то же время теплоемкость льда примерно в 2 раза ниже, чем у воды. В этом основное отличие воды от других веществ, удельная теплоемкость которых в твердом и расплавленном состоянии не изменяется. В чем секрет?

Дело в том, что лед имеет кристаллическую структуру, которая не сразу разрушается при нагревании. Вода содержит мелкие частицы льда, состоящие из нескольких частиц и называемые спутниками. Когда вода нагревается, часть выделяется на разрушение водородных связей в этих образованиях. Это объясняет чрезвычайно высокую теплоемкость воды. Полные связи между молекулами разрушаются только при переходе воды в пар.

Удельная теплоемкость при 100 ° С практически не отличается от температуры льда при 0 ° С. Это еще раз подтверждает правильность этого объяснения. Теплоемкость пара, а также теплоемкость льда в настоящее время изучаются гораздо лучше, чем у воды, поэтому ученые пока не пришли к общему мнению.

Теплоемкость некоторых строительных материалов

Важным теплофизическим свойством материалов является коэффициент температуропроводности, характеризующий скорость изменения температуры в материале.

Т.к. l, С – зависят от температуры, тоaтакже изменяется с увеличением температуры.

Для тяжелого бетона a с ростом температуры уменьшается.

Для тяжелого бетона класса В55 при t=450С –a = 1,310 -3 м 2 /с.

Для упрощения расчета прогрева бетона, используют постоянный приведенный коэффициент температуропроводности a_red, вычисленный приt=450С и учитывающий влияние влажности на скорость прогрева (будет применятся в расчета при дальнейшем изучении дисциплины).

Морозостойкость – способность материала насыщенного водой выдерживать многократное попеременнное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

Огнеупорность – свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур не деформируясь и не расплавляясь. Материалы по степени огнеупорности подразделяют на огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие.

Свойства, характеризующие поведение материалов в условиях пожара.

Согласно СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружении», материалы подразделяют на горючие и негорючие.

Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности не определяются и не нормируются.

Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы по горючести:

Г1 (слабогорючие);

Г2 (умеренногорючие);

Г3 (нормальногорючие);

Г4 (сильногорючие);

Горючесть и группы строительных материалов по горючести устанавливают по ГОСТ 30244 – 94.

Горючие строительные материалы по воспламеняемости подразделяются на три группы:

В1 (трудновоспламеняемые);

В2 (умеренновоспламеняемые);

В3 (легковоспламеняемые);

Группы строительных материалов по воспламеняемости устанавливают по гост 30402 – 96.

Горючие строительные материалы по распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы:

РП1 (нераспространяющие);

РП2 (слабораспространяющие);

РП3 (умереннораспространяющие);

РП4 (сильнораспространяющие);

Группы строительных материалов по распространению пламени устанавливают для поверхностных слоев кровли и полов, в том числе ковровых покрытий, по ГОСТ 30444 – 97 (ГОСТ Р 51032 – 97).

Горючие строительные материалы по дымообразующей способностиподразделяются на три группы:

Д1 (с малой дымообразующей способностью);

Д2 (с умеренной дымообразующей способностью);

Д3 (с высокой дымообразующей способностью).

Группы строительных материалов по дымообразующей способности устанавливают по 2.14.2 и 4.18 ГОСТ 12.1.044 – 89.

Горючие строительные материалы по токсичностипродуктов горения подразделяются на четыре группы:

Т1 (малоопасные);

Т2 (умеренноопасные);

Т3 (высокоопасные);

Т4 (чрезвычайноопасные).

Группы строительных материалов по токсичности продуктов горения устанавливают по 2.16.2 и 4.20 ГОСТ 12.1.044 – 89.

Контрольная работа по вариантам.

Задание на самоподготовку: Необходимо изучить лекционный материал по теме № 1 с использованием учебной литературы и подготовить следующие вопросы:

Виды строительных материалов и их классификация. Факторы, влияющие на поведение строительных материалов в условиях пожара. Классификация основных свойств строительных материалов.

Физические свойства и показатели, их характеризующие: пористость, гигроскопичность, водопоглощение, водо- газо- и паропроницаемость строительных материалов.

Основные формы связи влаги с материалом.

Теплофизические свойства и показатели их характеризующие.

Основные негативные процессы, определяющие поведение неорганических строительных материалов в условиях пожара. Методы экспериментальной оценки изменения механических характеристик строительных материалов, применительно к условиям пожара.

Процессы, протекающие в органических материалах в условиях пожара. Показатели пожарной опасности строительных материалов, методы их исследования и оценки.

План практического занятия составил:

« ____ » _____________ 200__ г.

План практического занятия обсужден на заседании ПМС

протокол № ___ от «___» _____________ 200 __ г.

Теплопроводность – способность материала пропускать тепловой поток, возникающий в следствии разности температур на поверхности образца (изделия).

Коэффициент теплопроводности  однородного материала равен количеству тепла в Дж, проходящему через стенку из данного материла толщиной в 1 м, площадью в 1 м 2 за время 1 с, при разности температур на противоположных поверхностях стены в 1 К.

Теплоемкость – способность материала поглощать при нагревании определенное количество тепла.

С – удельная теплоемкость (коэффициент теплоемкости)– это количество теплоты в Дж, необходимое для нагревания 1 кг материала на 1 К.

Истинная плотность – масса единицы объема абсолютно плотного материала:

Средняя плотность – масса единицы объема материала в естественном состоянии (с пустотами и порами).

Пористотью (%) материала называют степень заполнения его объема порами.

Гигроскопичность – свойство материала поглощать водяные пары и воздуха и удерживать их. Она зависит от температуры воздуха, его относительной влажности, вида, количества и размера пор, а также от природы вещества.

Водопоглащение – способность материала впитывать и удерживать воду. Характеризуется оно количеством воды, поглощаемой сухим материалом, погруженным полностью в воду, и выражается в процентах от массы.

Химическая стойкость – способность материала сопротивляться воздействию кислот, щелочей, растворов солей и газов.

Долговечность – способность материала сопротивляться комплексному воздействию атмосферных и других факторов и в условиях эксплуатации. Такими факторами могут быть: изменение температуры и влажности, действие различных газов, находящихся в воздухе, или растворов солей, находящихся в воде, совместное действие воды и мороза, солнечных лучей.

Прочность – свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки. Материалы, находясь в сооружении, могут испытывать различные нагрузки – сжатие, растяжение, изгиб, удар.

Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности. Пределом прочности (Па) называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца материала:

где N – разрушающая сила, H; A – площадь поперечного сечения образца до испытания, м 2 .

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Это свойство важно при обработке, а также при использовании его для полов, дорожных покрытий.

Деформация– изменение размеров и формы материалов под нагрузкой.

Упругость – свойство материала восстанавливать после снятия нагрузки свою первоначальную форму и размеры.

Пластичность – свойство материала изменять свою форму под нагрузкой без появления трещин и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Все материалы делятся на пластичные и хрупкие. Хрупкие материалы разрушаются внезапно без значительной деформации. Хрупкие материалы хорошо сопротивляются только сжатию и плохо – растяжению, изгибу, удару.

Теплоемкость материалов — таблица

Удельная теплоемкость материалов

Теплоемкость – это физическая величина, описывающая способность того или иного материала накапливать в себе температуру от нагретой окружающей среды. Количественно удельная теплоемкость равна количеству энергии, измеряемой в Дж, необходимой для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус.
Ниже представлена таблица удельной теплоемкости наиболее распространенных в строительстве материалов.

Для того, чтобы рассчитать теплоемкость того или иного материала, необходимо обладать такими данными, как:

вид и объем нагреваемого материала (V);
показатель удельной теплоемкости этого материала (Суд);
удельный вес (mуд);
начальную и конечную температуры материала.

Теплоемкость строительных материалов

Из рисунка видно, что строительные материалы с меньшей плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности.
Однако так бывает не всегда. Например, существуют волокнистые виды теплоизоляции, для которых действует противоположная закономерность: чем меньше плотность материала, тем выше будет коэффициент теплопроводности.

Сравнительная характеристика теплоемкости основных строительных материалов

В первую очередь нужно определиться с удельной массой дерева, кирпича и бетона. Известно, что 1 м3 дерева весит 500 кг, кирпича – 1700 кг, а бетона – 2300 кг. Если мы берем стенку, толщина которой составляет 35 см, то путем нехитрых расчетов получим, что удельная масса 1 кв.м дерева составит 175 кг, кирпича – 595 кг, а бетона – 805 кг.
Далее выберем значение температуры, при которой будет происходить накопление тепловой энергии в стенах. Например, это будет происходить в жаркий летний день с температурой воздуха 270С. Для выбранных условий рассчитываем теплоемкость выбранных материалов:

Стена из дерева: С=СудхmудхΔТ; Сдер=2,3х175х27=10867,5 (кДж);
Стена из бетона: С=СудхmудхΔТ; Сбет=0,84х805х27= 18257,4 (кДж);
Стена из кирпича: С=СудхmудхΔТ; Скирп=0,88х595х27= 14137,2 (кДж).

Теплоемкость и теплопроводность материалов

Удельная теплоемкость вещества

Возьмите в руки металлическое украшение с любым камнем. Камушек будет греться достаточно долго, в то время, как металл у этого же украшения нагреется значительно быстрее. У этих материалов разная теплоемкость — давайте разбираться, что это значит.

· Обновлено 28 октября 2022

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.

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

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

Нагревание

Охлаждение

Q — количество теплоты [Дж]

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

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — 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.

Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почту

В колесе фортуны — гарантированные призы, которые помогут наладить учебный процесс и выстроить отношения с ребёнком!

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.

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

Охлаждение

Q — количество теплоты [Дж]

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

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — 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

Q — количество теплоты [Дж]

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

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

Также ее можно рассчитать через теплоемкость вещества:

Удельная теплоемкость вещества

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

C — теплоемкость вещества [Дж/˚C]

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 — количество теплоты [Дж]

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

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — 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.