Содержание
Удельная теплоемкость вещества — формулы, определение, обозначение
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.
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.
Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова
Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков
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!
Бесплатные занятия по английскому с носителем
Занимайтесь по 15 минут в день.
Осваивайте английскую грамматику и лексику. Сделайте язык частью жизни.
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
5.
Расчет охлаждения воды в разводящих магистральных трубопроводах
Потеря
тепла трубопроводами сказывается на
теплоотдаче нагревательных приборов,
поэтому определяем температуру воды,
поступающей в стояк, рассчитав падение
температуры воды в подающей магистрали.
Теплоотдача одного метра
изолированных трубопроводов в техническом
подполье и подвале здания (при коэффициенте
эффективности изоляции 0,75) указывается
в [4, табл. II.24 стр. 268], теплоотдача открыто
проложенных трубопроводов указывается
в [4, табл. II.22
стр. 264]
,0С | (7) |
где | Qуч | — потери |
ql, | (8) |
где | q | — |
l | — длина участка трубы, | |
Gуч | — расход теплоносителя |
2.24 стр. 268; Расчет выполняется для
одного П-образного стояка. В качестве
подъемной части П-образного стояка
принимаем ту, которая имеет меньшую
тепловую нагрузку. Температура горячей
воды на входе в стояк берется из таблицы,
в которой произведен расчет охлаждения
воды в разводящих магистральных
трубопроводах.
Остывание воды в отопительном приборе:
,С | (9) |
где | Qпр | — тепловая мощность |
Gст | — расход теплоносителя |
Температурный напор для этого прибора:
,С | (10) |
где | tг | — |
tпр | — остывание | |
tв | — |
Схема питания прибора
определяется по [4, табл. 9.10 , стр.66]
Теплоотдача открыто
проложенных в пределах помещения труб
(стояка и подводок) определяется по
формуле:
, | (11) | ||
где | qв,qг | — | |
lв,lг | — длина вертикальной | ||
II.22 Требуемая теплоотдача радиатора
составляет:
, | (12) |
где | Qп | — тепловая мощность |
Qтр | — теплоотдача открыто |
Для приведения к стандартным
условиям, необходимо определить значение
комплексного коэффициента:
(13) |
где | tср | — |
Gпр | — расход воды в | |
n, | — | |
b | — коэффициент учета | |
| — поправочный |
9.2 стр. 44] Требуемый номинальный тепловой поток
прибора:
, | (14) |
Некоторые виды отопительных
приборов выбираются по требуемому
номинальному тепловому потоку.
Для определения количества
секций отопительного прибора:
, | (15) |
где | Qн.у | — номинальный условный |
3 | — коэффициент учета | |
4 | — |
Все полученные данные
сводятся в таблицу
Холодопроизводительность чиллера — Как рассчитать
расчет холодопроизводительности чиллера
Как рассчитать холодопроизводительность чиллера.
Чиллеры обеспечивают охлажденную воду, которая затем используется для кондиционирования воздуха в зданиях. Количество холода, которое они производят, варьируется, и важно знать, сколько охлаждения производит или может производить чиллер. Внизу страницы также есть видеоурок.
Во-первых, чтобы выполнить этот расчет, нам нужно знать несколько вещей.
- Объемный расход воды в испаритель
- Температура охлажденной воды на входе и выходе
Затем нам нужно найти следующие свойства воды температура + температура на выходе)/2
Рекомендуемый веб-сайт для поиска этих свойств: PeaceSoftware.de
Холодопроизводительность чиллера, что нам нужно знать
Давайте посмотрим, как рассчитать холодопроизводительность. Сначала мы рассмотрим, как считать в метрических единицах, а затем в имперских.
Метрические единицы:
Расход охлажденной воды в испарителе составляет 0,0995 м3/с, температура на входе 12*С, на выходе 6*С.
Это означает, что средняя температура составляет 9 ° C, поэтому мы ищем свойства воды при этой температуре, чтобы найти плотность 999,78 кг / м3 и удельную теплоемкость 4,19.кДж/кг/К.
Используя уравнение энергии Q = ṁ x Cp x ΔT, мы можем рассчитать холодопроизводительность.
Q = (999,78 кг/м3 x 0,0995 м3/с) x 4,19 кДж/кг/К x ((12*с+273,15К) – (6*с+273,15К))
Прибавляем 273,15К к Цельсия, чтобы преобразовать его в единицы Кельвина. Удельная теплоемкость (Cp) измеряется в кДж на кг на кельвин.
Это дает нам окончательный ответ: Q = 2500 кВт охлаждения. Полные расчеты приведены ниже.
Теперь давайте посмотрим, как рассчитать холодопроизводительность чиллера в имперских единицах измерения
Имперские единицы:
Расход охлажденной воды в испарителе измеряется как 12 649 фут3/ч, температура охлажденной воды на входе составляет 53,6*F, температура на выходе составляет 42,8*F. Средняя температура составляет 48,2 * F, поэтому нам нужно рассчитать свойства воды при этой температуре.
Хорошим веб-сайтом для этого является Peacesoftware.de, хотя нам нужно будет преобразовать единицы измерения в имперские, поэтому для этого мы будем использовать Удельную теплоемкость и плотность воды
Это даст нам удельную теплоемкость 1,0007643 БТЕ/фунт F и плотность 62,414 фунт/фут3
Используя уравнение энергии Q = ṁ x Cp x ΔT, мы можем рассчитать холодопроизводительность.
Q = (16 649 фут3/ч x 62,414 фунта/фут3) x 1,0007643 БТЕ/фунт-фут x (53,6F – 42,8F)
Даем нам холодопроизводительность 8 533 364 БТЕ/ч. см. полные расчеты ниже.
расчет холодопроизводительности чиллера в имперских единицах как рассчитать холодопроизводительность чиллера
Thermal Wizard Liquid Cooling Calculator
Дом мастера |
Калькулятор охлаждения устройства |
Калькулятор ПЦР |
Калькулятор охлаждения корпуса |
Калькулятор воздушного охлаждения |
Калькулятор жидкостного охлаждения
См.
справочное видео по использованию:
Калькулятор жидкостного охлаждения
Центры продаж и поддержки
Азия/Тихоокеанский регион: +86 755 3698 8333 x218
Америка: +1 919-597-7300
EMEA (DE): +498031 6192887
EMEA (SE): +46 31 7046757
EMEA (CZ) +420 488 575 111
Дополнительные контакты
Контакты по продажам
Авторизованные дистрибьюторы
Объекты
Центры продаж и поддержки
Азия/Тихоокеанский регион: +86 755 3698 8333 x218
Америка: +1 919-597-7300
EMEA (DE): +49 8031 6192887
EMEA (SE): +46 31 7046757
EMEA (CZ) +42 31 7046757
EMEA (CZ4) +42 5 04 111
Дополнительные контакты
Контакты по продажам
Авторизованные дистрибьюторы
Объекты
Авторизованные дистрибьюторы
Количество
Справка
Переместите ползунок к указанной потребности в охлаждении (Qc) и нажмите кнопку ПОИСК.
При перемещении ползунка вправо несколько категорий продуктов могут предлагать подходящие стандартные решения.
В это время вы увидите несколько ползунков, перемещающихся одновременно.
- Оптимальные решения по управлению температурным режимом будут отображаться под ползунками.
- Если доступно несколько категорий продуктов, они появятся в соответствующих таблицах Термоэлектрический модуль (TEM), Термоэлектрическая сборка (TEA) или Решение для жидкостного охлаждения.
- Если вы знаете ΔT своего приложения, введите это значение в поле слева от кнопки ПОИСК, чтобы получить более оптимизированные результаты, и нажмите ПОИСК.
- Если вы не найдете точное решение для ваших требований, Laird Thermal Systems разработает специальное решение TEM, TEA или LCS, соответствующее вашим конкретным требованиям.
Справка по термоэлектрическим модулям
Если вы знаете свое значение ΔT, введите это значение в поле слева от кнопки ПОИСК для получения более оптимальных результатов и нажмите ПОИСК.
Просмотр таблиц решений продуктов
СОРТИРОВКА — при просмотре таблиц продуктов вы можете сортировать каждый столбец данных, увеличивая или уменьшая значения, щелкая стрелку рядом с заголовком каждого столбца.
- Qc Op – отображает охлаждающую способность термоэлектрического модуля при заданной разности температур.
Показанная эффективность охлаждения соответствует типичной рабочей точке (Iop), установленной на уровне 75 % от максимального тока (Imax).
Нажав на номер детали, производительность охлаждения (Qc) можно просмотреть графически во всем рабочем диапазоне от минимального до максимального напряжения или тока (Imin до Imax или Vmin до Vmax). - В Op — отображает напряжение, соответствующее рабочему току, установленному на 75 % Imax.
- Qc Max — отображает максимальную охлаждающую способность термоэлектрического модуля.
Это значение измеряется при нулевой разнице температур с током, установленным на максимальное эффективное значение.
Фактические термоэлектрические характеристики всегда меньше, чем QcMax, из-за входного и выходного тепловых сопротивлений, работающих через разность температур.
и вероятность работы при более эффективных (более низких) токах (см. Qc Op). - ΔT Max — отображает максимальную разницу температур, наблюдаемую на термоэлектрической паре.
Это значение измеряется при нулевом тепловом потоке (Qc) с током, установленным на максимальное эффективное значение.
Обычно термоэлектрический модуль работает при ΔT намного меньше, чем ΔT max, чтобы передать тепло от холодной к теплой стороне термоэлектрического модуля.
НОМЕР ДЕТАЛИ — отображает активный лист технических данных. Вы можете точно настроить требования вашего приложения, отрегулировав значения напряжения, тока, температуры управления, температуры окружающей среды,
ΔT, тепловое сопротивление горячей стороны или тепловое сопротивление холодной стороны, а затем нажмите кнопку ОБНОВИТЬ.
Чтобы просмотреть другой продукт, нажмите кнопку «Назад» в браузере или нажмите кнопку «НАЗАД» 9.0005
КУПИТЬ СЕЙЧАС » — отображает доступные запасы и цены для этого номера детали у авторизованных дистрибьюторов через систему поиска запасов Octopart.
Номер интересующей вас детали и спецификация Qc будут предварительно заполнены в вашей форме. Специалист Laird Thermal свяжется с вами по телефону
Свяжитесь с экспертом Laird Thermal прямо сейчас
Термоэлектрические сборки Справка
Если вы знаете свое значение ΔT, введите это значение в поле слева от кнопки ПОИСК для получения более оптимальных результатов и нажмите ПОИСК.
Просмотр таблиц решений продуктов
СОРТИРОВКА — при просмотре таблиц продуктов вы можете сортировать каждый столбец данных, увеличивая или уменьшая значения, щелкая стрелку рядом с заголовком каждого столбца.
- Qc Op – отображает охлаждающую способность термоэлектрического модуля при заданной разности температур.
Показанная эффективность охлаждения соответствует рабочей точке, определяемой напряжением питания.
Нажав на номер детали, производительность охлаждения (Qc) можно просмотреть графически во всем рабочем диапазоне от минимального до максимального напряжения или тока (Imin до Imax или Vmin до Vmax) - Блок питания — мощность, потребляемая термоэлектрическими модулями, а также любыми вентиляторами в моделях с воздушным охлаждением
- Напряжение питания — отображает номинальное напряжение питания, рассчитанное на достижение номинальной холодопроизводительности сборки.
Вентилятор и термоэлектрические модули в сборе могут работать при более высоком или более низком напряжении в зависимости от требуемой охлаждающей нагрузки и необходимой эффективности - Qc Max — максимальная охлаждающая способность термоэлектрической сборки.
Это значение измеряется при нулевой разности температур при напряжении питания, установленном на номинальное значение.
Реальная производительность термоэлектрической сборки обычно меньше, чем QcMax, из-за необходимости работы при некотором перепаде температур - ΔT Max — отображает максимальную разницу температур, наблюдаемую на термоэлектрической сборке.
Это значение измеряется при нулевом тепловом потоке (Qc) при напряжении питания, установленном на номинальное значение.
Термоэлектрическая сборка обычно работает при ΔTs меньше, чем ΔT max, чтобы передать тепло от холодной к теплой стороне термоэлектрической сборки
НОМЕР ДЕТАЛИ — отображает активный лист технических данных. Вы можете точно настроить требования вашего приложения, отрегулировав значения напряжения, тока, температуры управления, температуры окружающей среды,
ΔT, тепловое сопротивление горячей стороны или тепловое сопротивление холодной стороны, а затем нажмите кнопку ОБНОВИТЬ. Чтобы просмотреть другой продукт, нажмите кнопку «Назад» в браузере или нажмите кнопку «НАЗАД» 9.
0005
КУПИТЬ СЕЙЧАС » — отображает доступные запасы и цены для этого номера детали у авторизованных дистрибьюторов через систему поиска запасов Octopart.
Номер интересующей вас детали и спецификация Qc будут предварительно заполнены в вашей форме. Специалист Laird Thermal свяжется с вами по телефону
Свяжитесь с экспертом Laird Thermal прямо сейчас
Справка по системам жидкостного охлаждения
Если вы знаете свое значение ΔT, введите это значение в поле слева от кнопки ПОИСК для получения более оптимальных результатов и нажмите ПОИСК.
Просмотр таблиц решений продуктов
СОРТИРОВКА — при просмотре таблиц продуктов вы можете сортировать каждый столбец данных, увеличивая или уменьшая значения, щелкая стрелку рядом с заголовком каждого столбца.
- Qc Op – отображает охлаждающую способность термоэлектрического модуля при заданной разности температур.
Показанная эффективность охлаждения соответствует рабочей точке, определяемой напряжением питания.
Нажав на номер детали, производительность охлаждения (Qc) можно просмотреть графически во всем рабочем диапазоне от минимального до максимального напряжения или тока (Imin до Imax или Vmin до Vmax) - Блок питания — мощность, потребляемая термоэлектрическими модулями, а также любыми вентиляторами в моделях с воздушным охлаждением
- Напряжение питания — отображает номинальное напряжение питания, рассчитанное на достижение номинальной холодопроизводительности сборки.
Вентилятор и термоэлектрические модули в сборе могут работать при более высоком или более низком напряжении в зависимости от требуемой охлаждающей нагрузки и необходимой эффективности - Qc Max — максимальная охлаждающая способность термоэлектрической сборки.
Это значение измеряется при нулевой разности температур при напряжении питания, установленном на номинальное значение.
Реальная производительность термоэлектрической сборки обычно меньше, чем QcMax, из-за необходимости работы при некотором перепаде температур - ΔT Max — отображает максимальную разницу температур, наблюдаемую на термоэлектрической сборке.
