Cik daudz siltuma nepieciešams, lai pagatavotu m gramus ūdens. Siltuma daudzums
“...- Cik papagaiļu tevī var ietilpt, tāds ir tavs augums.
- Tas ir ļoti nepieciešams! Es tik daudz papagaiļu nenorīšu!..."
No filmas “38 papagaiļi”
Saskaņā ar starptautiskajiem SI (International System of Units) noteikumiem siltumenerģijas daudzumu jeb siltuma daudzumu mēra džoulos [J], un ir arī vairākas vienības kilodžauls [kJ] = 1000 J., MegaJoule [MJ] = 1 000 000 J, GigaJoule [ GJ] = 1 000 000 000 J utt. Šī siltumenerģijas mērvienība ir galvenā starptautiskā mērvienība, un to visbiežāk izmanto zinātniskos un zinātniski tehniskos aprēķinos.
Tomēr mēs visi zinām vai vismaz vienu reizi esam dzirdējuši par citu siltuma (vai vienkārši siltuma) daudzuma mērvienību ir kalorija, kā arī kilokalorija, Megakalorija un Gigakalorija, kas ir prefiksi kilo, Giga un Mega. nozīmē, skatiet piemēru ar džouliem iepriekš. Mūsu valstī vēsturiski, aprēķinot tarifus apkurei, vai tā būtu apkure ar elektrības, gāzes vai granulu katliem, ir pieņemts ņemt vērā tieši vienas Gigakalorijas siltumenerģijas izmaksas.
Tātad, kas ir gigakalorija, kilovats, kilovats*stunda vai kilovats/stunda un džouli un kā tie ir saistīti viens ar otru?, jūs uzzināsit šajā rakstā.
Tātad, kā jau minēts, siltumenerģijas pamatvienība ir džouls. Bet pirms runāt par mērvienībām, principā ikdienas līmenī ir jāpaskaidro, kas ir siltumenerģija un kā un kāpēc to mērīt.
Mēs visi jau no bērnības zinām, ka, lai sasildītos (saņemtu siltumenerģiju), mums ir nepieciešams kaut kas aizdedzināt, tāpēc mēs visi kurinām uguni, kas ir malka. Tādējādi, acīmredzot, kurināmā (jebkura: koksne, ogles, granulas, dabasgāze, dīzeļdegviela) degšanas laikā izdalās siltumenerģija (siltums). Bet, lai, piemēram, sildītu dažādu ūdens daudzumu, nepieciešams dažāds malkas (vai cita kurināmā) daudzums. Ir skaidrs, ka, lai uzsildītu divus litrus ūdens, pietiek ar dažiem ugunskuriem, un, lai sagatavotu pusi spainīša zupas visai nometnei, jums ir jāsaglabā vairāki malkas kūļi. Lai ar malkas saišķiem un zupas spaiņiem nemērītu tik stingrus tehniskos lielumus kā siltuma daudzumu un kurināmā sadegšanas siltumu, siltumtehnikas speciālisti nolēma ieviest skaidrību un kārtību un vienojās izgudrot siltuma daudzuma mērvienību. Lai šī mērvienība visur būtu vienāda, tā tika definēta šādi: viena kilograma ūdens uzsildīšanai par vienu grādu normālos apstākļos (atmosfēras spiedienā) ir vajadzīgas 4190 kalorijas jeb 4,19 kilokalorijas, tātad, lai uzsildītu vienu gramu ūdens pietiks tūkstoš reižu mazāk siltuma – 4,19 kalorijas.
Kalorijas ir saistītas ar starptautisko siltumenerģijas vienību džoulu ar šādu attiecību:
1 kalorija = 4,19 džouli.
Tādējādi, lai uzsildītu 1 gramu ūdens par vienu grādu, būs nepieciešami 4,19 džouli siltumenerģijas, bet, lai uzsildītu vienu kilogramu ūdens, būs nepieciešami 4190 džouli siltuma.
Tehnoloģijā līdzās siltumenerģijas (un jebkuras citas) enerģijas mērvienībai ir jaudas vienība un saskaņā ar starptautiskā sistēma(SI) ir vats. Jaudas jēdziens attiecas arī uz apkures ierīcēm. Ja apkures ierīce spēj piegādāt 1 džoulu siltumenerģijas 1 sekundē, tad tās jauda ir 1 vats. Jauda ir ierīces spēja saražot (izveidot) noteiktu enerģijas daudzumu (mūsu gadījumā siltumenerģiju) laika vienībā. Atgriezīsimies pie mūsu piemēra ar ūdeni, lai uzsildītu vienu kilogramu (vai vienu litru, ūdens gadījumā kilograms ir vienāds ar litru) ūdens par vienu grādu pēc Celsija (vai Kelvina, nav nozīmes), mums ir nepieciešams 1 kilokalorijas vai 4190 J siltumenerģijas jauda. Lai uzsildītu vienu kilogramu ūdens 1 sekundē par 1 grādu, mums ir nepieciešama ierīce ar šādu jaudu:
4190 J./1 s. = 4190 W. vai 4,19 kW.
Ja vēlamies tajā pašā sekundē uzsildīt savu kilogramu ūdens par 25 grādiem, tad mums vajadzēs divdesmit piecas reizes vairāk jaudas, t.i.
4,19*25 =104,75 kW.
Tādējādi varam secināt, ka granulu katla jauda ir 104,75 kW. vienā sekundē uzsilda 1 litru ūdens par 25 grādiem.
Tā kā mēs tikām pie vatiem un kilovatiem, par tiem vajadzētu teikt dažus vārdus. Kā jau minēts, Vats ir jaudas mērvienība, ieskaitot katla siltuma jaudu, taču bez granulu katliem un gāzes katliem cilvēce ir pazīstami arī ar elektriskajiem katliem, kuru jauda tiek mērīta, protams, tajā pašā kilovatu un tie nepatērē ne granulas, ne gāzi, un elektrību, kuras daudzums mērāms kilovatstundās. Pareiza enerģijas vienības kilovats*stunda (proti, kilovats reizināts ar stundu, nevis dalīts), rakstīšana kW/stunda ir kļūda!
Elektriskajos katlos elektriskā enerģija tiek pārvērsts siltumā (tā saucamais džoula siltums), un ja katls patērēja 1 kW*stunda elektrības, tad cik daudz siltuma tas saražoja? Lai atbildētu uz šo vienkāršo jautājumu, jums ir jāveic vienkāršs aprēķins.
Pārvērsīsim kilovatus kilodžoulos/sekundēs (kilodžaulos sekundē) un stundas sekundēs: vienā stundā ir 3600 sekundes, mēs iegūstam:
1 kW*stunda = [1 kJ/s]*3600 s = 1000 J *3600 s = 3 600 000 džouli vai 3,6 MJ.
Tātad,
1 kW*stunda = 3,6 MJ.
Savukārt 3,6 MJ/4,19 = 0,859 Mcal = 859 kcal = 859 000 cal. Enerģija (siltuma).
Tagad pāriesim pie Gigacalories, kuru cenu siltumenerģijas inženieri labprāt aprēķina dažādiem degvielas veidiem.
1 Gcal = 1 000 000 000 cal.
1 000 000 000 cal. = 4,19 * 1 000 000 000 = 4 190 000 000 J. = 4 190 MJ. = 4,19 GJ.
Vai arī, zinot, ka 1 kW*stunda = 3,6 MJ, pārrēķināsim 1 gigakaloriju uz kilovatstundu:
1 Gcal = 4190 MJ/3,6 MJ = 1163 kW*stundas!
Ja pēc šī raksta izlasīšanas jūs nolemjat konsultēties ar mūsu uzņēmuma speciālistu par jebkuru jautājumu, kas saistīts ar siltumapgādi, tad jūs Lūk!
Avots: teplo-en.ru
(vai siltuma pārnesi).
Vielas īpatnējā siltumietilpība.
Siltuma jauda- tas ir siltuma daudzums, ko absorbē ķermenis, kad tas tiek uzkarsēts par 1 grādu.
Ķermeņa siltumietilpību norāda ar lielo latīņu burtu AR.
No kā ir atkarīga ķermeņa siltumietilpība? Pirmkārt, no tās masas. Skaidrs, ka, lai uzsildītu, piemēram, 1 kilogramu ūdens, būs nepieciešams vairāk siltuma nekā 200 gramu uzsildīšanai.
Kā ar vielas veidu? Veiksim eksperimentu. Ņemsim divus identiskus traukus un, vienā no tiem ielejot ūdeni, kas sver 400 g, bet otrā - augu eļļu, kas sver 400 g, sāksim tos sildīt, izmantojot identiskus degļus. Vērojot termometra rādījumus, mēs redzēsim, ka eļļa ātri uzsilst. Lai uzsildītu ūdeni un eļļu līdz vienādai temperatūrai, ūdens jāsilda ilgāk. Bet jo ilgāk mēs sildām ūdeni, jo vairāk siltuma tas saņem no degļa.
Tādējādi vienas un tās pašas dažādu vielu masas uzsildīšanai līdz vienai temperatūrai ir nepieciešams atšķirīgs siltuma daudzums. Siltuma daudzums, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai un līdz ar to arī tā siltumietilpība, ir atkarīgs no vielas veida, no kuras ķermenis sastāv.
Tā, piemēram, lai paaugstinātu 1 kg smaga ūdens temperatūru par 1°C, nepieciešams siltuma daudzums, kas vienāds ar 4200 J, un, lai uzsildītu tādu pašu saulespuķu eļļas masu par 1°C, siltuma daudzums, kas vienāds ar Nepieciešams 1700 J.
Tiek saukts fizisks lielums, kas parāda, cik daudz siltuma nepieciešams, lai 1 kg vielas uzsildītu par 1 ºС īpatnējā siltuma jauda no šīs vielas.
Katrai vielai ir sava īpatnējā siltumietilpība, ko apzīmē ar latīņu burtu c un mēra džoulos uz kilogramu grādu (J/(kg °C)).
Vienas un tās pašas vielas īpatnējā siltumietilpība dažādos agregācijas stāvokļos (cietā, šķidrā un gāzveida) ir atšķirīga. Piemēram, ūdens īpatnējā siltumietilpība ir 4200 J/(kg °C), bet ledus īpatnējā siltumietilpība ir 2100 J/(kg °C); alumīnija cietā stāvoklī īpatnējā siltumietilpība ir 920 J/(kg - °C), bet šķidrā stāvoklī - 1080 J/(kg - °C).
Ņemiet vērā, ka ūdenim ir ļoti augsta īpatnējā siltuma jauda. Tāpēc ūdens jūrās un okeānos, vasarā uzkarstot, absorbē lielu daudzumu siltuma no gaisa. Pateicoties tam, vietās, kas atrodas pie lielām ūdenstilpēm, vasara nav tik karsta kā vietās, kas atrodas tālu no ūdens.
Siltuma daudzuma aprēķins, kas nepieciešams ķermeņa uzsildīšanai vai tas izdalās dzesēšanas laikā.
No iepriekš minētā ir skaidrs, ka ķermeņa uzsildīšanai nepieciešamais siltuma daudzums ir atkarīgs no vielas veida, no kuras ķermenis sastāv (t.i., tās īpatnējās siltumietilpības) un no ķermeņa masas. Ir arī skaidrs, ka siltuma daudzums ir atkarīgs no tā, par cik grādiem mēs gatavojamies paaugstināt ķermeņa temperatūru.
Tātad, lai noteiktu siltuma daudzumu, kas nepieciešams ķermeņa sildīšanai vai tas izdalās dzesēšanas laikā, jums jāreizina ķermeņa īpatnējā siltumietilpība ar tā masu un starpību starp tā galīgo un sākotnējo temperatūru:
J = cm (t 2 - t 1 ) ,
Kur J- siltuma daudzums, c— īpatnējā siltumietilpība, m- ķermeņa svars, t 1 — sākotnējā temperatūra, t 2 - gala temperatūra.
Kad ķermenis uzsilst t 2 > t 1 un tāpēc J > 0 . Kad ķermenis atdziest t 2i< t 1 un tāpēc J< 0 .
Ja ir zināma visa ķermeņa siltumietilpība AR, J nosaka pēc formulas:
Q = C (t 2 - t 1 ) .
Pēc definīcijas kalorija ir siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai uzsildītu vienu kubikcentimetru ūdens par 1 grādu pēc Celsija. Gigakalorijas, ko izmanto siltumenerģijas mērīšanai siltumenerģētikā un komunālie pakalpojumi, tas ir miljards kaloriju. 1 metrā ir 100 centimetri, tāpēc vienā kubikmetrā ir 100 x 100 x 100 = 1000000 centimetru. Tādējādi, lai uzsildītu ūdens kubu ar
1 grāds, būs nepieciešams miljons kaloriju vai 0,001 Gcal.
Manā pilsētā apkures cena ir 1132,22 rubļi / Gcal, un karstā ūdens cena ir 71,65 rubļi / kubikmetrs, cena auksts ūdens 16,77 rub/kub.m.
Cik Gcal tiek iztērēts, lai uzsildītu 1 kubikmetru ūdens?
Es tā domāju
s x 1132,22 = 71,65 - 16,77 un tādējādi atrisiniet vienādojumus, lai noskaidrotu, ar ko s (Gcal) ir vienāds, tas ir, vienāds ar 0,0484711452 Gcal
Es kaut ko šaubos, manuprāt, es izlemju nepareizi
ATBILDE:
Es jūsu aprēķinos neatrodu nekādas kļūdas.
Protams, iepriekš minētajos tarifos nevajadzētu iekļaut notekūdeņu (notekūdeņu) izmaksas.
Aptuvenais aprēķins Iževskas pilsētai pēc vecajiem standartiem izskatās šādi:
0,19 Gcal uz cilvēku mēnesī (šī norma tagad ir atcelta, bet citas nav, tas ir piemērots, piemēram) / 3,6 kubikmetri. uz vienu cilvēku mēnesī (karstā ūdens patēriņa norma) = 0,05278 Gcal uz 1 kubikmetru. (tik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu 1 kubikmetru auksta ūdens līdz karstā ūdens standarta temperatūrai, kas, atgādināšu, ir 60 grādi C).
Lai precīzāk aprēķinātu siltumenerģijas daudzumu ūdens sildīšanai, izmantojot tiešo metodi, kuras pamatā ir fizikālie lielumi(un nevis otrādi, pamatojoties uz apstiprinātajiem karstā ūdens piegādes tarifiem) - iesaku izmantot veidne karstā ūdens tarifa aprēķināšanai (REK UR). Aprēķina formula, cita starpā, izmanto aukstā ūdens temperatūru vasaras un ziemas (apkures) periodos un šo periodu ilgumu.
Tagi: gigakalorija, karsts ūdens
- Mēs maksājam par karstā ūdens pakalpojumiem, temperatūra ir ievērojami zemāka par standartu. Ko darīt?
- Noteikumos noteiktais karstā ūdens atslēgšanas perioda ilgums nav nelikumīgs - Krievijas Federācijas Augstākās tiesas lēmums (2017)
- Iniciatīva noteikt godīgākus tarifus un metodes karstā ūdens patēriņa uzskaitei
- Par maksājuma summas pārrēķinu par apkuri un karsto ūdeni atslēgumu laikā - Rospotrebnadzor precizējums SD
- Par dzesēšanas šķidruma uzskaiti slēgtā siltumapgādes sistēmā - Krievijas Federācijas Būvniecības ministrijas 2015. gada 31. marta vēstule Nr. 9116-OD/04
- UR - Par maksas samazināšanu par apkuri un karstā ūdens piegādi - UR Enerģētikas ministrijas vēstule 17.08.2015 Nr.11-10/5661
- Kāds ir standarta periods kopējā mājas apkures un karstā ūdens skaitītāja verifikācijai?
- Netīrs karsts ūdens no krāna. Kur sazināties?
- Vai dzīvoklī var palielināt ūdens skaitītāju visai ieejai? Kā maksāt? Mēneša rādījumi - 42 kubikmetri
- Atsevišķas izmaksu uzskaites kārtošanas kārtība ūdensapgādes un sanitārijas jomā - Krievijas Federācijas Būvniecības ministrijas 2014.gada 25.janvāra rīkojums Nr.22/pr.
- samaksa par ūdeni un elektrību dzīvoklī bez naktsmītnes
- siltuma aprēķins pēc ODPU līdz 1/12
- Elektrības padeve
- Milzīgi maksājumi par kopmītnes istabu (17,3 kv.m.)
| Komentāri: (11) | |
| Padoms: Dalies ar saiti sociālajos tīklos, ja vēlies saņemt vairāk atbilžu/komentāru! | |
730. Kāpēc dažu mehānismu dzesēšanai izmanto ūdeni?
Ūdenim ir augsta īpatnējā siltumietilpība, kas veicina labu siltuma izvadīšanu no mehānisma.
731. Kādā gadījumā ir nepieciešams tērēt vairāk enerģijas: vienu litru ūdens uzsildīt par 1 °C vai simts gramus ūdens uzsildīt par 1 °C?
Lai uzsildītu litru ūdens, jo lielāka masa, jo vairāk enerģijas jāpatērē.
732. Karstā ūdenī tika nolaistas kuproniķeļa sudraba un vienādas masas sudraba dakšiņas. Vai viņi saņems tikpat daudz siltuma no ūdens?
Kuproniķeļa dakša saņems vairāk siltuma, jo vara niķeļa īpatnējais siltums ir lielāks nekā sudraba.
733. Svina gabals un vienādas masas čuguna gabals ar veseri trīs reizes iesita. Kurš gabals kļuva karstāks?
Svins uzkarsēs vairāk, jo tā īpatnējā siltumietilpība ir mazāka nekā čugunam un svina sildīšanai nepieciešams mazāk enerģijas.
734. Vienā kolbā ir ūdens, otrā – tādas pašas masas un temperatūras petroleja. Katrā kolbā tika nomests vienādi sakarsēts dzelzs kubs. Kas uzsildīs vairāk augsta temperatūra– ūdens vai petroleja?
Petroleja.
735. Kāpēc jūras krasta pilsētās temperatūras svārstības ziemā un vasarā ir mazāk asas nekā iekšzemē?
Ūdens uzsilst un atdziest lēnāk nekā gaiss. Ziemā tas atdziest un kustas siltas masas gaiss uz sauszemes, padarot klimatu piekrastē siltāku.
736. Alumīnija īpatnējā siltumietilpība ir 920 J/kg °C. Ko tas nozīmē?
Tas nozīmē, ka, lai uzsildītu 1 kg alumīnija par 1 °C, ir jāiztērē 920 J.
737. Alumīnija un vara stieņus ar vienādu masu 1 kg atdzesē par 1 °C. Cik tas mainīsies? iekšējā enerģija katrs bloks? Kuram latiņam tas mainīsies vairāk un par cik?
738. Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai kilogramu dzelzs sagataves uzsildītu par 45 °C?
739. Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai uzsildītu 0,25 kg ūdens no 30 °C līdz 50 °C?
740. Kā mainīsies divu litru ūdens iekšējā enerģija, uzkarsējot par 5 °C?
741. Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai uzsildītu 5 g ūdens no 20 °C līdz 30 °C?
742. Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai 0,03 kg smagu alumīnija lodi uzsildītu par 72 °C?
743. Aprēķiniet siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai uzsildītu 15 kg vara par 80 °C.
744. Aprēķiniet siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai uzsildītu 5 kg vara no 10 °C līdz 200 °C.
745. Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai uzsildītu 0,2 kg ūdens no 15 °C līdz 20 °C?
746. Ūdens, kas sver 0,3 kg, ir atdzisis par 20 °C. Cik daudz ir samazinājusies ūdens iekšējā enerģija?
747. Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai uzsildītu 0,4 kg ūdens 20 °C temperatūrā līdz 30 °C temperatūrai?
748. Kāds siltuma daudzums tiek iztērēts, lai uzsildītu 2,5 kg ūdens par 20 °C?
749. Kāds siltuma daudzums izdalījās, 250 g ūdens atdziestot no 90 °C līdz 40 °C?
750. Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai uzsildītu 0,015 litrus ūdens par 1 °C?
751. Aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams, lai uzsildītu dīķi ar tilpumu 300 m3 par 10 °C?
752. Kāds siltuma daudzums jāpievieno 1 kg ūdens, lai paaugstinātu tā temperatūru no 30 °C līdz 40 °C?
753. Ūdens ar tilpumu 10 litri ir atdzisis no 100 °C temperatūras līdz 40 °C. Cik daudz siltuma izdalījās šajā laikā?
754. Aprēķināt siltuma daudzumu, kas nepieciešams 1 m3 smilšu uzsildīšanai par 60 °C.
755. Gaisa tilpums 60 m3, īpatnējā siltumietilpība 1000 J/kg °C, gaisa blīvums 1,29 kg/m3. Cik daudz siltuma nepieciešams, lai to paceltu līdz 22°C?
756. Ūdens tika uzsildīts par 10 °C, iztērējot 4,20 103 J siltuma. Nosakiet ūdens daudzumu.
757. Ūdenim, kas sver 0,5 kg, tika nodots 20,95 kJ siltuma. Kāda kļuva ūdens temperatūra, ja sākotnējā ūdens temperatūra bija 20 °C?
758. 2,5 kg smagu vara pannu piepilda ar 8 kg 10 °C ūdens. Cik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu ūdeni pannā līdz vārīšanās temperatūrai?
759. Vara kausā, kas sver 300 g, ielej litru 15 °C ūdens. Kāds siltuma daudzums nepieciešams, lai kausā uzsildītu ūdeni līdz 85 °C.
760. Karsēta granīta gabalu, kas sver 3 kg, ievieto ūdenī. Granīts pārnes 12,6 kJ siltuma uz ūdeni, atdzesējot par 10 °C. Kāda ir akmens īpatnējā siltumietilpība?
761. 5 kg 12 °C ūdens tika pievienots 50 °C karsts ūdens, iegūstot maisījumu ar 30 °C temperatūru. Cik daudz ūdens pievienoji?
762. 20 °C ūdeni pievienoja 3 litriem 60 °C ūdens, iegūstot 40 °C ūdeni. Cik daudz ūdens pievienoji?
763. Kāda būs maisījuma temperatūra, ja sajauciet 600 g 80 °C ūdens ar 200 g 20 °C ūdens?
764. 10 °C ūdenī ielēja litru 90 °C ūdens, un ūdens temperatūra kļuva par 60 °C. Cik daudz tur bija auksta ūdens?
765. Noteikt, cik daudz karstā ūdens, kas uzsildīts līdz 60 °C, jāielej traukā, ja traukā jau ir 20 litri auksta ūdens 15 °C temperatūrā; maisījuma temperatūrai jābūt 40 °C.
766. Nosaki, cik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu 425 g ūdens par 20 °C.
767. Par cik grādiem uzsils 5 kg ūdens, ja ūdens saņems 167,2 kJ?
768. Cik daudz siltuma nepieciešams, lai uzsildītu m gramus ūdens temperatūrā t1 līdz temperatūrai t2?
769. Kalorimetri 15 °C temperatūrā ielej 2 kg ūdens. Līdz kādai temperatūrai kalorimetra ūdens uzsils, ja tajā nolaiž 500 g misiņa svaru, kas uzkarsēts līdz 100 °C? Misiņa īpatnējā siltumietilpība ir 0,37 kJ/(kg °C).
770. Ir tāda paša tilpuma vara, alvas un alumīnija gabali. Kuram no šiem gabaliem ir lielākais un kuram mazākā siltumietilpība?
771. Kalorimetri ielēja 450 g ūdens, kura temperatūra bija 20 °C. Kad šajā ūdenī tika iegremdēti 200 g līdz 100 °C sakarsētas dzelzs skaidas, ūdens temperatūra kļuva 24 °C. Nosakiet zāģu skaidu īpatnējo siltumietilpību.
772. 100 g smags vara kalorimetrs satur 738 g ūdens, kura temperatūra ir 15 °C. Šajā kalorimetrā tika nolaisti 200 g vara 100 °C temperatūrā, pēc tam kalorimetra temperatūra paaugstinājās līdz 17 °C. Kāda ir vara īpatnējā siltumietilpība?
773. No krāsns izņem 10 g smagu tērauda lodi un ievieto 10 °C temperatūrā ūdenī. Ūdens temperatūra paaugstinājās līdz 25 °C. Kāda bija bumbiņas temperatūra cepeškrāsnī, ja ūdens masa bija 50 g? Tērauda īpatnējā siltumietilpība ir 0,5 kJ/(kg °C).
776. Ūdens, kas sver 0,95 g 80 °C temperatūrā, tika sajaukts ar ūdeni, kas sver 0,15 g, 15 °C temperatūrā. Nosakiet maisījuma temperatūru. 779. Tērauda griezējs, kas sver 2 kg, tika uzkarsēts līdz 800 °C temperatūrai un pēc tam nolaists traukā, kurā bija 15 litri ūdens 10 °C temperatūrā. Līdz kādai temperatūrai uzsils ūdens traukā?
(Norāde: Lai atrisinātu šo problēmu, ir jāizveido vienādojums, kurā nezināmā ūdens temperatūra traukā pēc griezēja nolaišanas tiek uzskatīta par nezināmo.)
780. Kādu temperatūru iegūsit, ja sajauciet 0,02 kg ūdens 15 °C, 0,03 kg ūdens 25 °C un 0,01 kg ūdens 60 °C temperatūrā?
781. Labi vēdināmas klases apkurei nepieciešamais siltuma daudzums ir 4,19 MJ stundā. Ūdens ieplūst apkures radiatoros 80 °C temperatūrā un atstāj tos 72 °C temperatūrā. Cik daudz ūdens katru stundu jāpavada radiatoriem?
782. Svins, kas sver 0,1 kg, 100 °C temperatūrā tika iegremdēts 0,04 kg smagajā alumīnija kalorimetrā, kas satur 0,24 kg ūdens 15 °C temperatūrā. Pēc tam temperatūra kalorimetrā sasniedza 16 °C. Kāds ir svina īpatnējais siltums?
Cilvēce zina dažus enerģijas veidus - mehāniskā enerģija(kinētiskā un potenciālā), iekšējā enerģija (termiskā), lauka enerģija (gravitācijas, elektromagnētiskā un kodolenerģija), ķīmiskā. Ir vērts izcelt sprādziena enerģiju...
Vakuuma enerģija un tumšā enerģija, kas joprojām pastāv tikai teorētiski. Šajā rakstā, pirmajā sadaļā “Siltumtehnika” es mēģināšu vienkāršā un pieejamā valodā, izmantojot praktisks piemērs, runāt par svarīgāko enerģijas veidu cilvēku dzīvē - par siltumenerģija un par viņas laicīgu dzemdēšanu siltuma jauda.
Daži vārdi, lai saprastu siltumtehnikas kā siltumenerģijas iegūšanas, nodošanas un izmantošanas zinātnes nozares vietu. Mūsdienu siltumtehnika ir radusies no vispārējās termodinamikas, kas savukārt ir viena no fizikas nozarēm. Termodinamika burtiski ir “silts” plus “jauda”. Tādējādi termodinamika ir zinātne par sistēmas "temperatūras izmaiņām".
Ārēja ietekme uz sistēmu, kas maina tās iekšējo enerģiju, var būt siltuma apmaiņas rezultāts. Siltuma enerģija, ko sistēma iegūst vai zaudē šādas mijiedarbības ar vidi rezultātā, sauc siltuma daudzums un mēra SI vienībās džoulos.
Ja neesi siltumtehnikas inženieris un ikdienā nenodarbojies ar siltumtehnikas jautājumiem, tad, saskaroties ar tiem, dažkārt bez pieredzes var būt ļoti grūti ātri tos saprast. Bez pieredzes ir grūti pat iedomāties nepieciešamo siltuma un siltumenerģijas daudzuma vērtību izmērus. Cik džoulu enerģijas nepieciešams, lai uzsildītu 1000 kubikmetrus gaisa no temperatūras -37˚С līdz +18˚С?.. Kāda siltuma avota jauda ir nepieciešama, lai to izdarītu 1 stundā?.. Šodien mēs varam atbildi uz šiem nebūt ne grūtākajiem jautājumiem “nekavējoties” “Ne visi ir inženieri. Dažkārt speciālisti pat atceras formulas, bet praksē tās var pielietot tikai retais!
Izlasot šo rakstu līdz galam, jūs varēsiet viegli atrisināt reālas rūpnieciskas un ikdienas problēmas, kas saistītas ar dažādu materiālu apkuri un dzesēšanu. Siltuma pārneses procesu fiziskās būtības izpratne un vienkāršu pamatformulu pārzināšana ir galvenie bloki siltumtehnikas zināšanu pamatos!
Siltuma daudzums dažādu fizisko procesu laikā.
Lielākā daļa zināmo vielu var būt cietā, šķidrā, gāzveida vai plazmas stāvoklī dažādās temperatūrās un spiedienos. Pāreja no viena agregācijas stāvokļa uz citu notiek nemainīgā temperatūrā(ar nosacījumu, ka spiediens un citi vides parametri nemainās), un to pavada siltumenerģijas absorbcija vai izdalīšanās. Neskatoties uz to, ka 99% matērijas Visumā atrodas plazmas stāvoklī, šajā rakstā mēs neapskatīsim šo agregācijas stāvokli.
Apsveriet diagrammu, kas parādīta attēlā. Tas parāda vielas atkarību no temperatūras T par siltuma daudzumu J, kas nonāk noteiktā slēgtā sistēmā, kas satur noteiktu masu konkrētas vielas.
1. Cieta viela, kurai ir temperatūra T1, uzkarsē līdz temperatūrai Tmelt, tērējot šim procesam siltuma daudzumu, kas vienāds ar Q1 .
2. Tālāk sākas kušanas process, kas notiek nemainīgā temperatūrā Tpl(kušanas temperatūra). Lai izkausētu visu cietās vielas masu, ir nepieciešams iztērēt siltumenerģiju daudzumā Q2 - Q1 .
3. Pēc tam šķidrums, kas rodas cietās vielas kušanas rezultātā, tiek uzkarsēts līdz viršanas temperatūrai (gāzes veidošanās). Tkp, tērējot par šo siltuma daudzumu, kas vienāds ar Q3-Q2 .
4. Tagad pastāvīgā viršanas temperatūrā Tkpšķidrums vārās un iztvaiko, pārvēršoties gāzē. Lai visu šķidruma masu pārveidotu gāzē, ir nepieciešams iztērēt siltumenerģiju daudzumā Q4-Q3.
5. Pēdējā posmā gāze tiek uzkarsēta no temperatūras Tkp līdz noteiktai temperatūrai T2. Šajā gadījumā patērētais siltuma daudzums būs Q5-Q4. (Ja mēs uzsildīsim gāzi līdz jonizācijas temperatūrai, gāze pārvērtīsies plazmā.)
Tādējādi, apsildot oriģinālu ciets uz temperatūru T1 līdz temperatūrai T2 mēs iztērējām siltumenerģiju apjomā Q5, pārnesot vielu cauri trim agregācijas stāvokļiem.
Ievācoties pretējā virzienā, mēs noņemsim no vielas tikpat daudz siltuma Q5, izgājis cauri kondensācijas, kristalizācijas un atdzišanas posmiem no temperatūras T2 līdz temperatūrai T1. Protams, mēs domājam par slēgtu sistēmu bez enerģijas zudumiem ārējai videi.
Ņemiet vērā, ka ir iespējams doties no cietā stāvoklī V gāzveida stāvoklī, apejot šķidro fāzi. Šo procesu sauc par sublimāciju, un apgriezto procesu sauc par desublimāciju.
Tātad, mēs sapratām, ka pārejas procesus starp vielas agregētajiem stāvokļiem raksturo enerģijas patēriņš nemainīgā temperatūrā. Sildot vielu, kas atrodas vienā konstantē agregācijas stāvoklis, temperatūra paaugstinās un tiek patērēta arī siltumenerģija.
Galvenās siltuma pārneses formulas.
Formulas ir ļoti vienkāršas.
Siltuma daudzums J J aprēķina, izmantojot formulas:
1. No siltuma patēriņa puses, tas ir, no slodzes puses:
1.1. Sildot (dzesējot):
J = m * c *(T2-T1)
m – vielas masa kg
Ar - Vielas īpatnējā siltumietilpība J/(kg*K)
1.2. Kūstot (sasaldējot):
J = m * λ
λ – Vielas īpatnējais kušanas un kristalizācijas siltums J/kg
1.3. Vārīšanās laikā iztvaiko (kondensācija):
J = m * r
r – īpatnējais gāzes veidošanās un vielas kondensācijas siltums J/kg
2. No siltuma ražošanas puses, tas ir, no avota puses:
2.1. Kad deg degviela:
J = m * q
q – kurināmā īpatnējais sadegšanas siltums J/kg
2.2. Pārvēršot elektroenerģiju siltumenerģijā (Džoula-Lenca likums):
Q =t *I *U =t *R *I ^2=(t /R)*U^2
t – laiks s
es – faktiskā pašreizējā vērtība A
U – efektīvā sprieguma vērtība V
R – Slodzes pretestība omos
Secinām, ka siltuma daudzums ir tieši proporcionāls vielas masai visu fāzu pārvērtību laikā un karsēšanas laikā papildus tieši proporcionāls temperatūras starpībai. Proporcionalitātes koeficienti ( c , λ , r , q ) katrai vielai tiem ir sava nozīme un tie tiek noteikti empīriski (ņemti no atsauces grāmatām).
Siltuma jauda N W ir sistēmai nodotais siltuma daudzums noteiktā laikā:
N=Q/t
Jo ātrāk vēlamies uzsildīt ķermeni līdz noteiktai temperatūrai, jo lielākai jaudai jābūt siltumenerģijas avotam – viss ir loģiski.
Pielietotās problēmas aprēķins programmā Excel.
Dzīvē nereti nākas veikt ātru novērtējuma aprēķinu, lai saprastu, vai ir jēga turpināt kādas tēmas apguvi, taisīt projektu un detalizētus, precīzus, laikietilpīgus aprēķinus. Veicot aprēķinu dažu minūšu laikā pat ar precizitāti ±30%, jūs varat pieņemt svarīgu vadības lēmums, kas būs 100 reižu lētāks un 1000 reižu efektīvāks un galu galā 100 000 reižu efektīvāks nekā nedēļas vai pat mēneša laikā dārgu speciālistu grupai veikt precīzu aprēķinu...
Problēmas apstākļi:
No noliktavas uz ielas uz velmēšanas ceha telpām atvedam 3 tonnas velmēta metāla ar izmēriem 24m x 15m x 7m. Uz velmētā metāla ir ledus ar kopējo masu 20 kg. Ārā ir -37˚С. Cik daudz siltuma nepieciešams metāla uzsildīšanai līdz +18˚С; uzkarsē ledu, izkausē un uzsilda ūdeni līdz +18˚С; sildīt visu gaisa daudzumu telpā, pieņemot, ka iepriekš apkure bija pilnībā izslēgta? Kādai jaudai jābūt apkures sistēmai, ja viss iepriekš minētais ir jāpabeidz 1 stundā? (Ļoti skarbi un gandrīz nereāli apstākļi - īpaši attiecībā uz gaisu!)
Aprēķinu veiksim programmāMS Excel vai programmāOOo Aprēķ.
Skatiet šūnu un fontu krāsu formatējumu lapā “”.
Sākotnējie dati:
1. Mēs rakstām vielu nosaukumus:
uz šūnu D3: Tērauds
uz šūnu E3: Ledus
uz šūnu F3: Ledus/ūdens
uz šūnu G3: Ūdens
uz šūnu G3: Gaiss
2. Mēs ievadām procesu nosaukumus:
uz šūnām D4, E4, G4, G4: karstums
uz šūnu F4: kušana
3. Vielu īpatnējā siltumietilpība c J/(kg*K) mēs rakstām attiecīgi tēraudam, ledum, ūdenim un gaisam
uz šūnu D5: 460
uz šūnu E5: 2110
uz šūnu G5: 4190
uz šūnu H5: 1005
4. Īpatnējais siltums kūstošs ledus λ ievadiet J/kg
uz šūnu F6: 330000
5. Daudz vielu m Mēs ievadām kg attiecīgi tēraudam un ledus
uz šūnu D7: 3000
uz šūnu E7: 20
Tā kā ledus pārvēršoties ūdenī masa nemainās, tad
šūnās F7 un G7: =E7 =20
Mēs atrodam gaisa masu, reizinot telpas tilpumu ar īpatnējo svaru
šūnā H7: =24*15*7*1,23 =3100
6. Apstrādes laiks t minūtē mēs rakstām tikai vienu reizi tēraudam
uz šūnu D8: 60
Ledus sildīšanas, tā kausēšanas un iegūtā ūdens sildīšanas laika vērtības tiek aprēķinātas no nosacījuma, ka visi šie trīs procesi jāpabeidz tādā pašā laikā, kāds ir atvēlēts metāla sildīšanai. Izlasiet attiecīgi
šūnā E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,7
šūnā F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =41,0
šūnā G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,4
Tajā pašā atvēlētajā laikā vajadzētu sasilt arī gaisam, lasām
šūnā H8: =D8 =60,0
7. Visu vielu sākotnējā temperatūra T1 Mēs ievietojam to ˚C
uz šūnu D9: -37
uz šūnu E9: -37
uz šūnu F9: 0
uz šūnu G9: 0
uz šūnu H9: -37
8. Visu vielu galīgā temperatūra T2 Mēs ievietojam to ˚C
uz šūnu D10: 18
uz šūnu E10: 0
uz šūnu F10: 0
uz šūnu G10: 18
uz šūnu H10: 18
Es domāju, ka nevajadzētu būt jautājumiem par 7. un 8. punktu.
Aprēķinu rezultāti:
9. Siltuma daudzums J KJ, kas nepieciešami katram no procesiem, mēs aprēķinām
tērauda sildīšanai kamerā D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000 =75900
ledus sildīšanai kamerā E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000 = 1561
ledus kausēšanai šūnā F12: =F7*F6/1000 = 6600
ūdens sildīšanai kamerā G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000 = 1508
gaisa sildīšanai kamerā H12: =H7*H5*(H10-H9)/1000 = 171330
Mēs nolasām kopējo siltumenerģijas daudzumu, kas nepieciešams visiem procesiem
apvienotajā šūnā D13E13F13G13H13: =SUM(D12:H12) = 256900
Šūnās D14, E14, F14, G14, H14 un kombinētajā šūnā D15E15F15G15H15 siltuma daudzumu norāda loka mērvienībā - Gcal (gigakalorijās).
10. Siltuma jauda N tiek aprēķināts katram procesam nepieciešamais kW
tērauda sildīšanai kamerā D16: =D12/(D8*60) =21,083
ledus sildīšanai kamerā E16: =E12/(E8*60) = 2,686
ledus kausēšanai šūnā F16: =F12/(F8*60) = 2,686
ūdens sildīšanai kamerā G16: =G12/(G8*60) = 2,686
gaisa sildīšanai kamerā H16: =H12/(H8*60) = 47,592
Kopējā siltuma jauda, kas nepieciešama visu procesu pabeigšanai laikā t aprēķināts
apvienotajā šūnā D17E17F17G17H17: =D13/(D8*60) = 71,361
Šūnās D18, E18, F18, G18, H18 un kombinētajā šūnā D19E19F19G19H19 siltuma jauda tiek dota loka mērvienībā - Gcal/stundā.
Tas pabeidz aprēķinu programmā Excel.
Secinājumi:
Lūdzu, ņemiet vērā, ka gaisa sildīšanai nepieciešams vairāk nekā divas reizes vairāk enerģijas nekā tādas pašas tērauda masas sildīšanai.
Ūdens sildīšana maksā divreiz vairāk enerģijas nekā ledus sildīšana. Kušanas process patērē daudzkārt vairāk enerģijas nekā karsēšanas process (pie nelielas temperatūras starpības).
Ūdens sildīšanai nepieciešams desmit reizes vairāk siltumenerģijas nekā tērauda sildīšanai un četras reizes vairāk nekā gaisa sildīšanai.
Par saņemšana informācija par jaunu rakstu iznākšanu un priekš darba programmu failu lejupielāde Aicinu abonēt sludinājumus logā, kas atrodas raksta beigās, vai logā lapas augšpusē.
Ievadot savu e-pasta adresi un noklikšķinot uz pogas “Saņemt paziņojumus par rakstu”. NEAIZMIRSTIAPSTIPRINĀT ABONEMENTS noklikšķinot uz saites vēstulē, kas nekavējoties pie jums atnāks uz norādīto e-pasta adresi (dažkārt mapē « Mēstules » )!
Mēs atgādinājām jēdzienus "siltuma daudzums" un "siltuma jauda", izskatījām siltuma pārneses pamatformulas un analizējām praktisku piemēru. Es ceru, ka mana valoda bija vienkārša, skaidra un interesanta.
Gaidu jautājumus un komentārus par rakstu!
Lūdzu CIEŅA autora darbu lejupielādes fails PĒC SUBSCRIBE par rakstu paziņojumiem.
