İnsanoğlu birkaç tür enerji bilir - mekanik enerji(kinetik ve potansiyel), iç enerji (termal), alan enerjisi (yerçekimi, elektromanyetik ve nükleer), kimyasal. Ayrı olarak, patlamanın enerjisini vurgulamaya değer, ...
Vakum enerjisi ve hala sadece teoride var - karanlık enerji. Bu yazıda, "Isı Mühendisliği" bölümünde ilk olan, basit ve erişilebilir dil kullanarak pratik örnek, insanların yaşamlarındaki en önemli enerji formu hakkında konuşun - hakkında Termal enerji ve onu zamanında doğurmak hakkında ısı gücü.
Isıl enerjinin elde edilmesi, aktarılması ve kullanılması biliminin bir dalı olarak ısı mühendisliğinin yerini anlamak için birkaç kelime. Modern ısı mühendisliği, fiziğin dallarından biri olan genel termodinamikten ortaya çıkmıştır. Termodinamik, kelimenin tam anlamıyla “sıcak” artı “güç”tür. Bu nedenle termodinamik, bir sistemin "sıcaklığındaki değişim" bilimidir.
İç enerjisinin değiştiği dışarıdan sistem üzerindeki etki, ısı transferinin sonucu olabilir. Termal enerjiÇevre ile bu tür etkileşimler sonucunda sistem tarafından kazanılan veya kaybedilen şeye denir. ısı miktarı ve Joule cinsinden SI sisteminde ölçülür.
Isı mühendisi değilseniz ve günlük olarak ısı mühendisliği sorunlarıyla uğraşmıyorsanız, bunlarla karşılaştığınızda, bazen deneyim olmadan bunları hızlı bir şekilde çözmeniz çok zor olabilir. Isı miktarının ve ısı gücünün istenen değerlerinin boyutlarını bile deneyim olmadan hayal etmek zordur. 1000 metreküp havayı -37˚С'den +18˚С'ye ısıtmak için kaç Joule enerji gerekir?.. Bunu 1 saatte yapmak için gereken ısı kaynağının gücü nedir? zor sorular tüm mühendislerden çok uzak, bugün "yarasa anında" cevap verebiliyor. Bazen uzmanlar formülleri bile hatırlar, ancak sadece birkaçı onları uygulamaya koyabilir!
Bu makaleyi sonuna kadar okuduktan sonra, çeşitli malzemeleri ısıtma ve soğutma ile ilgili gerçek üretim ve ev işlerini kolayca çözebileceksiniz. Isı transferi süreçlerinin fiziksel özünü anlamak ve basit temel formülleri bilmek, ısı mühendisliği bilgisinin temelindeki ana bloklardır!
Çeşitli fiziksel süreçlerdeki ısı miktarı.
Bilinen maddelerin çoğu, farklı sıcaklık ve basınçlarda katı, sıvı, gaz veya plazma halinde olabilir. Geçiş bir toplu halden diğerine sabit sıcaklıkta gerçekleşir(basınç ve diğer parametrelerin değişmemesi şartıyla çevre) ve termal enerjinin emilmesi veya salınması eşlik eder. Evrendeki maddenin %99'unun plazma halinde olmasına rağmen, bu yazıda bu kümelenme durumunu ele almayacağız.
Şekilde gösterilen grafiği göz önünde bulundurun. Bir maddenin sıcaklığının bağımlılığını gösterir. Tısı miktarı hakkında Q, bazılarına kadar özetledi kapalı sistem belirli bir maddenin belirli bir kütlesini içeren.
1. Sıcaklığı olan bir katı T1, bir sıcaklığa ısıtılmış Tm, bu işleme eşit miktarda ısı harcamak Q1 .
2. Ardından, sabit bir sıcaklıkta gerçekleşen erime süreci başlar. tpl(erime noktası). Bir katının tüm kütlesini eritmek için, gerekli miktarda termal enerji harcamak gerekir. Q2 - Q1 .
3. Daha sonra, bir katının erimesinden kaynaklanan sıvı, kaynama noktasına kadar ısıtılır (gaz oluşumu) tkp, bu ısı miktarına eşit harcama Q3-Q2 .
4. Şimdi sabit bir kaynama noktasında tkp sıvı kaynar ve buharlaşarak gaza dönüşür. Tüm sıvı kütlesinin gaza geçişi için, termal enerjiyi miktarda harcamak gerekir. Q4-Q3.
5. Üzerinde son adım gaz bir sıcaklıkta ısıtılır tkp bir sıcaklığa kadar T2. Bu durumda, ısı miktarının maliyeti S5-Q4. (Gazı iyonlaşma sıcaklığına kadar ısıtırsak gaz plazmaya dönüşecektir.)
Böylece orijinalin ısıtılması sağlam sıcaklık T1 sıcaklığa kadar T2 miktarda termal enerji harcadık S5, maddenin üç kümelenme durumu aracılığıyla çevrilmesi.
Taşınmak ters yön, maddeden aynı miktarda ısıyı çıkaracağız S5 yoğuşma, kristalleşme ve sıcaklıktan soğuma aşamalarından geçerek T2 sıcaklığa kadar T1. Tabii ki dış ortama enerji kaybı olmayan kapalı bir sistem düşünüyoruz.
Sıvı faz atlanarak katı halden gaz haline geçişin mümkün olduğuna dikkat edin. Bu işleme süblimasyon, tersi işleme desüblimasyon denir.
Böylece, bir maddenin toplam halleri arasındaki geçiş süreçlerinin, sabit bir sıcaklıkta enerji tüketimi ile karakterize edildiğini anladık. Değişmeyen bir kümelenme durumunda olan bir madde ısıtıldığında, sıcaklık yükselir ve aynı zamanda tüketir. Termal enerji.
Isı transferi için ana formüller.
Formüller çok basit.
ısı miktarı Q J'deki formüller ile hesaplanır:
1. Isı tüketimi yönünden, yani yük tarafından:
1.1. Isıtma (soğutma) sırasında:
Q = m * c *(T2 -T1)
m – maddenin kütlesi kg
İle birlikte - J / (kg * K) cinsinden bir maddenin özgül ısı kapasitesi
1.2. Erirken (dondururken):
Q = m * λ
λ – J/kg cinsinden bir maddenin özgül erime ve kristalleşme ısısı
1.3. Kaynama, buharlaşma (yoğuşma) sırasında:
Q = m * r
r – J/kg cinsinden gaz oluşumunun ve maddenin yoğunlaşmasının özgül ısısı
2. Isı üretimi açısından, yani kaynak tarafından:
2.1. Yakıt yakarken:
Q = m * q
q – J/kg olarak yakıtın özgül yanma ısısı
2.2. Elektriği termal enerjiye dönüştürürken (Joule-Lenz yasası):
S =t *I *U =t *R *I ^2=(t /r)*U ^2
t – s cinsinden zaman
ben – A'daki mevcut değer
sen – V cinsinden r.m.s. gerilimi
R – ohm cinsinden yük direnci
Tüm faz dönüşümleri sırasında ısı miktarının maddenin kütlesi ile doğru orantılı olduğu ve ısıtıldığında ayrıca sıcaklık farkıyla doğru orantılı olduğu sonucuna varıyoruz. Orantılılık katsayıları ( c , λ , r , q ) her maddenin kendi değerleri vardır ve ampirik olarak belirlenir (referans kitaplarından alınmıştır).
Isı gücü N W cinsinden belirli bir zamanda sisteme aktarılan ısı miktarıdır:
N=Q/t
Vücudu belirli bir sıcaklığa ne kadar hızlı ısıtmak istersek, güç o kadar büyük olmalıdır termal enerji kaynağı - her şey mantıklı.
Excel'de uygulanan görevde hesaplama.
Hayatta, bir konuyu incelemeye, proje yapmaya ve ayrıntılı, doğru emek yoğun hesaplamalara devam etmenin mantıklı olup olmadığını anlamak için genellikle hızlı bir tahmin hesaplaması yapmak gerekir. ± %30 doğrulukla bile birkaç dakikada bir hesaplama yaparak 100 kat daha ucuz, 1000 kat daha hızlı ve sonuç olarak 100.000 kat daha verimli olacak önemli bir yönetim kararı verebilirsiniz. bir hafta, aksi takdirde ve bir ay, bir grup pahalı uzman tarafından ...
Sorunun koşulları:
24m x 15m x 7m boyutlarında haddelenmiş metalin hazırlanması için dükkanın tesislerinde, sokaktaki bir depodan 3 tonluk haddelenmiş metal ithal ediyoruz. Haddelenmiş metalin toplam kütlesi 20 kg olan buza sahiptir. -37˚С dışında. Metali + 18˚С'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir; buzu ısıtın, eritin ve suyu +18˚С'ye kadar ısıtın; ısıtmanın bundan önce tamamen kapatıldığını varsayarak odadaki tüm hava hacmini ısıtın? Yukarıdakilerin hepsinin 1 saat içinde tamamlanması gerekiyorsa, ısıtma sisteminin gücü ne olmalıdır? (Çok sert ve neredeyse gerçekçi olmayan koşullar - özellikle havayla ilgili!)
Hesaplamayı programda yapacağızMS Excel veya programdaOo Kireç.
Hücrelerin ve yazı tiplerinin renk biçimlendirmesi için "" sayfasına bakın.
İlk veri:
1. Maddelerin isimlerini yazıyoruz:
D3 hücresine: Çelik
E3 hücresine: buz
F3 hücresine: buzlu su
G3 hücresine: su
G3 hücresine: Hava
2. İşlemlerin adlarını giriyoruz:
D4, E4, G4, G4 hücrelerine: sıcaklık
F4 hücresine: erime
3. Maddelerin özgül ısı kapasitesi c J / (kg * K) cinsinden sırasıyla çelik, buz, su ve hava için yazıyoruz
D5 hücresine: 460
E5 hücresine: 2110
G5 hücresine: 4190
H5 hücresine: 1005
4. özısı eriyen buz λ J/kg olarak girin
F6 hücresine: 330000
5. Maddelerin kütlesi m kg cinsinden sırasıyla çelik ve buz için giriyoruz
D7 hücresine: 3000
E7 hücresine: 20
Buz suya dönüştüğünde kütlesi değişmediğinden,
F7 ve G7 hücrelerinde: =E7 =20
Havanın kütlesi, odanın hacminin özgül ağırlıkla çarpılmasıyla bulunur.
H7 hücresinde: =24*15*7*1.23 =3100
6. İşlem süresi t dakikalar içinde çelik için sadece bir kez yazıyoruz
D8 hücresine: 60
Buzun ısıtılması, erimesi ve ortaya çıkan suyu ısıtması için zaman değerleri, tüm bu üç işlemin de metalin ısıtılması için ayrılan süre ile aynı zamanda toplanması şartıyla hesaplanır. buna göre okuyoruz
E8 hücresinde: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,7
F8 hücresinde: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =41,0
G8 hücresinde: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,4
Hava da aynı ayrılan sürede ısınmalı, okuyoruz
H8 hücresinde: =D8 =60,0
7. Tüm maddelerin başlangıç sıcaklığı T1 ˚C'ye giriyoruz
D9 hücresine: -37
E9 hücresine: -37
F9 hücresine: 0
G9 hücresine: 0
H9 hücresine: -37
8. Tüm maddelerin son sıcaklığı T2 ˚C'ye giriyoruz
D10 hücresine: 18
E10 hücresine: 0
F10 hücresine: 0
G10 hücresine: 18
H10 hücresine: 18
7. ve 8. maddelerde soru sorulmaması gerektiğini düşünüyorum.
Hesaplama sonuçları:
9. ısı miktarı Q hesapladığımız süreçlerin her biri için gerekli olan KJ cinsinden
D12 hücresinde çelik ısıtma için: =D7*D5*(D10-D9)/1000 =75900
E12 hücresindeki buzu ısıtmak için: =E7*E5*(E10-E9)/1000 = 1561
F12 hücresindeki buzu eritmek için: =F7*F6/1000 = 6600
G12 hücresinde su ısıtma için: =G7*G5*(G10-G9)/1000 = 1508
H12 hücresinde hava ısıtması için: =H7*H5*(H10-H9)/1000 = 171330
Tüm prosesler için gerekli olan toplam termal enerji miktarı okunur.
birleştirilmiş hücrede D13E13F13G13H13: =SUM(D12:H12) = 256900
D14, E14, F14, G14, H14 hücrelerinde ve kombine D15E15F15G15H15 hücresinde, ısı miktarı bir yay ölçüm biriminde - Gcal cinsinden (gigakalori cinsinden) verilir.
10. Isı gücü N kW cinsinden, süreçlerin her biri için gerekli hesaplanır
D16 hücresinde çelik ısıtma için: =D12/(D8*60) =21,083
E16 hücresindeki buzu ısıtmak için: =E12/(E8*60) = 2,686
F16 hücresindeki buzu eritmek için: =F12/(F8*60) = 2,686
G16 hücresinde su ısıtma için: =G12/(G8*60) = 2,686
H16 hücresinde hava ısıtması için: =H12/(H8*60) = 47,592
Bir seferde tüm işlemleri gerçekleştirmek için gereken toplam ısıl güç t hesaplanmış
birleştirilmiş hücrede D17E17F17G17H17: =D13/(D8*60) = 71,361
D18, E18, F18, G18, H18 hücrelerinde ve kombine D19E19F19G19H19 hücresinde, termal güç bir ark ölçüm biriminde - Gcal / h cinsinden verilir.
Bu, Excel'deki hesaplamayı tamamlar.
Sonuçlar:
Aynı kütledeki çeliği ısıtmak için havayı ısıtmanın iki katından daha fazla enerji gerektirdiğini unutmayın.
Suyu ısıtırken, enerji maliyetleri buzu ısıtırkenkinin iki katıdır. Eritme işlemi, ısıtma işleminden çok daha fazla enerji tüketir (küçük bir sıcaklık farkıyla).
Isıtma suyu, ısıtma çeliğinden on kat ve ısıtma havasından dört kat daha fazla ısı enerjisi tüketir.
İçin alma yeni makalelerin yayınlanması hakkında bilgi ve için çalışan program dosyalarının indirilmesi Yazının sonunda yer alan pencerede veya sayfanın üst kısmında yer alan pencerede duyurulara abone olmanızı rica ederim.
Adresinizi girdikten sonra E-posta ve "Makalelerin duyurularını al" düğmesine tıklayarak UNUTMAONAYLAMAK ABONELİK linke tıklayarak belirtilen postada hemen size gelecek bir mektupta (bazen - klasörde « İstenmeyen e-posta » )!
Isı transferi için temel formüller olarak kabul edilen “ısı miktarı” ve “termal güç” kavramlarını hatırladık ve pratik bir örnek inceledik. Umarım dilim sade, anlaşılır ve ilgi çekici olmuştur.
Makaleyle ilgili soru ve yorumları bekliyorum!
yalvarırım SAYGI yazarın çalışması indirme dosyası ABONELİKTEN SONRA makale duyuruları için
730. Bazı mekanizmaları soğutmak için neden su kullanılır?
Su harika özısı Bu, mekanizmadan iyi bir ısı dağılımına katkıda bulunur.
731. Hangi durumda daha fazla enerji harcanmalıdır: bir litre suyu 1 °C ısıtmak için mi yoksa yüz gram suyu 1 °C ısıtmak için mi?
Bir litre suyu ısıtmak için kütle ne kadar büyük olursa, o kadar fazla enerji harcanması gerekir.
732. Aynı kütledeki cupronickel ve gümüş çatallar sıcak suya daldırıldı. Sudan aynı miktarda ısı mı alıyorlar?
Bir cupronickel çatalı daha fazla ısı alacaktır çünkü cupronickel'in özgül ısısı gümüşünkinden daha büyüktür.
733. Aynı kütledeki bir kurşun ve bir dökme demir parçasına balyozla üç kez vuruldu. Hangi kısım daha sıcak oldu?
Kurşun daha fazla ısınacaktır çünkü özgül ısı kapasitesi dökme demirden daha azdır ve kurşunu ısıtmak için daha az enerji gerekir.
734. Bir şişe su içerir, diğeri aynı kütle ve sıcaklıkta kerosen içerir. Her şişeye eşit derecede ısıtılmış bir demir küp atıldı. Daha yüksek bir sıcaklığa ne ısıtır - su veya gazyağı?
Gazyağı.
735. Deniz kıyısındaki şehirlerdeki sıcaklık dalgalanmaları neden kış ve yaz aylarında iç kesimlerde bulunan şehirlere göre daha az keskindir?
Su, havadan daha yavaş ısınır ve soğur. Kışın soğur ve karadaki sıcak hava kütlelerini hareket ettirerek kıyıdaki iklimi daha sıcak hale getirir.
736. Özısı alüminyum 920 J/kg °C'dir. Ne anlama geliyor?
Bu, 1 kg alüminyumu 1 °C ısıtmak için 920 J gerektiği anlamına gelir.
737. Aynı kütleye sahip 1 kg alüminyum ve bakır çubuklar 1 °C ile soğutulur. Her bloğun iç enerjisi ne kadar değişecek? Hangi çubuk daha fazla ve ne kadar değişecek?
738. Bir kilogram demir kütüğü 45 °C ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
739. 0,25 kg suyu 30°C'den 50°C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
740. İki litre suyun 5 °C ısıtıldığında iç enerjisi nasıl değişir?
741. 5 g suyu 20 °C'den 30 °C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
742. 0,03 kg ağırlığındaki bir alüminyum bilyeyi 72 °C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
743. 15 kg bakırı 80 °C ile ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın.
744. 5 kg bakırı 10 °C'den 200 °C'ye ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın.
745. 0,2 kg suyu 15 °C'den 20 °C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
746. 0,3 kg ağırlığındaki su 20 °C soğumuştur. Suyun iç enerjisi ne kadar azalır?
747. 20 °C sıcaklıktaki 0,4 kg suyu 30 °C sıcaklıkta ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
748. 2,5 kg suyu 20 °C'de ısıtmak için ne kadar ısı harcanır?
749. 250 g su 90 °C'den 40 °C'ye soğutulduğunda ne kadar ısı açığa çıktı?
750. 0.015 litre suyu 1 °C ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
751. Hacmi 300 m3 olan bir havuzu 10 °C ile ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın.
752. Sıcaklığını 30°C'den 40°C'ye çıkarmak için 1 kg suya ne kadar ısı verilmesi gerekir?
753. 10 litre hacmindeki su, 100 °C'den 40 °C'ye soğumuştur. Bu durumda ne kadar ısı açığa çıkar?
754. 1 m3 kumu 60 °C ısıtmak için gereken ısı miktarını hesaplayın.
755. Hava hacmi 60 m3, özgül ısı kapasitesi 1000 J/kg °C, hava yoğunluğu 1,29 kg/m3. 22°C'ye çıkarmak için ne kadar ısı gerekir?
756. Su 10 °C ısıtıldı, 4.20 103 J ısı harcandı. Su miktarını belirleyin.
757. 0,5 kg ağırlığındaki su, 20,95 kJ ısı bildirdi. Suyun ilk sıcaklığı 20°C ise, suyun sıcaklığı neydi?
758. 10°C'deki 8 kg su 2.5 kg ağırlığındaki bakır bir tencereye dökülüyor. Suyu bir tencerede kaynatmak için ne kadar ısı gerekir?
759. 15 °C sıcaklıktaki bir litre su 300 g ağırlığındaki bakır bir kepçeye dökülür.Potadaki suyu 85 °C ısıtmak için ne kadar ısı gerekir?
760. 3 kg ağırlığında ısıtılmış bir granit parçası suya atılıyor. Granit, 12.6 kJ ısıyı suya aktarır ve 10 °C'ye kadar soğutur. Taşın özgül ısı kapasitesi nedir?
761. 50°C'de sıcak su, 12°C'de 5 kg suya ilave edilerek 30°C sıcaklıkta bir karışım elde edildi. Ne kadar su eklendi?
762. 40°C'de su elde etmek için 60°C'de 3 litre suya 20°C'deki su ilave edildi. Ne kadar su eklendi?
763. 80 °C'de 600 g su ile 20 °C'de 200 g su karıştırılırsa karışımın sıcaklığı ne olur?
764. 90°C'deki bir litre su, 10°C'deki suya döküldü ve suyun sıcaklığı 60°C oldu. Ne kadar soğuk su vardı?
765. Kap zaten 15°C sıcaklıkta 20 litre soğuk su içeriyorsa, bir kaba 60°C'ye ısıtılmış ne kadar sıcak su dökülmesi gerektiğini belirleyin; karışımın sıcaklığı 40 °C olmalıdır.
766. 425 g suyu 20 °C'ye ısıtmak için ne kadar ısı gerektiğini belirleyin.
767. Su 167,2 kJ alırsa 5 kg su kaç derece ısınır?
768. t1 sıcaklığındaki m gram suyu t2 sıcaklığında ısıtmak için ne kadar ısı gereklidir?
769. 2 kg su bir kalorimetreye 15 °C sıcaklıkta dökülüyor. 100 °C'ye ısıtılmış 500 g'lık bir pirinç ağırlığı içine indirilirse, kalorimetrenin suyu hangi sıcaklığa kadar ısınır? Pirincin özgül ısı kapasitesi 0,37 kJ/(kg °C)'dir.
770. Aynı hacimde bakır, kalay ve alüminyum parçaları var. Bu parçalardan hangisi en büyük ve hangisi en küçük ısı kapasitesine sahiptir?
771. Kalorimetreye sıcaklığı 20 °C olan 450 gr su döküldü. 100°C'ye ısıtılmış 200 g demir talaşı bu suya daldırıldığında, suyun sıcaklığı 24°C olmuştur. Talaşın özgül ısı kapasitesini belirleyin.
772. 100 g ağırlığındaki bir bakır kalorimetre, sıcaklığı 15 °C olan 738 g su tutar. Bu kalorimetreye 100 °C sıcaklıkta 200 g bakır indirildi, ardından kalorimetrenin sıcaklığı 17 °C'ye yükseldi. Bakırın özgül ısı kapasitesi nedir?
773. 10 g ağırlığındaki bir çelik bilye fırından alınıyor ve 10 °C sıcaklıktaki suya indiriliyor. Su sıcaklığı 25°C'ye yükseldi. Suyun kütlesi 50 g ise topun fırındaki sıcaklığı neydi? Çeliğin özgül ısı kapasitesi 0,5 kJ/(kg °C)'dir.
776. 80°C sıcaklıkta 0.95 g ağırlığındaki su, 15°C sıcaklıkta 0.15 g ağırlığında su ile karıştırıldı. Karışımın sıcaklığını belirleyin. 779. 2 kg ağırlığındaki çelik bir keski 800 °C'ye ısıtıldı ve daha sonra 10 °C'lik bir sıcaklıkta 15 litre su içeren bir kaba indirildi. Kaptaki su hangi sıcaklığa kadar ısıtılacak?
(Gösterge. Bu sorunu çözmek için, kesici indirildikten sonra kaptaki suyun istenen sıcaklığının bilinmeyen olarak alındığı bir denklem oluşturmak gerekir.)
780. 15 °C'de 0,02 kg su, 25 °C'de 0,03 kg su ve 60 °C'de 0,01 kg suyu karıştırırsanız su kaç derece olur?
781. İyi havalandırılan bir sınıfı ısıtmak, saatte 4,19 MJ'lik bir ısı miktarı gerektirir. Su ısıtma radyatörlerine 80°C'de girer ve 72°C'de çıkar. Radyatörlere her saat ne kadar su verilmelidir?
782. 100 °C sıcaklıkta 0,1 kg ağırlığındaki kurşun, 15 °C sıcaklıkta 0,24 kg su içeren 0,04 kg ağırlığındaki bir alüminyum kalorimetreye daldırıldı. Daha sonra kalorimetrede 16 °C sıcaklık belirlendi. Kurşunun özgül ısı kapasitesi nedir?
(veya ısı transferi).
Bir maddenin özgül ısı kapasitesi.
Isı kapasitesi 1 derece ısıtıldığında vücudun emdiği ısı miktarıdır.
Vücudun ısı kapasitesi büyük bir Latin harfi ile gösterilir. İTİBAREN.
Bir vücudun ısı kapasitesini ne belirler? Her şeyden önce, kütlesinden. Örneğin 1 kilogram suyu ısıtmanın 200 gram ısıtmaktan daha fazla ısı gerektireceği açıktır.
Peki ya maddenin türü? Hadi bir deney yapalım. İki özdeş kap alalım ve bir tanesine 400 gr ağırlığındaki suyu, diğerine 400 gr ağırlığındaki bitkisel yağı dökerek, aynı brülörlerin yardımıyla onları ısıtmaya başlayacağız. Termometrelerin okumalarını gözlemleyerek yağın hızla ısındığını göreceğiz. Suyu ve yağı aynı sıcaklığa ısıtmak için suyun daha uzun süre ısıtılması gerekir. Ancak suyu ne kadar uzun süre ısıtırsak, brülörden o kadar fazla ısı alır.
Bu nedenle, aynı kütledeki farklı maddeleri aynı sıcaklığa ısıtmak için farklı miktarlarda ısı gerekir. Bir cismi ısıtmak için gereken ısı miktarı ve dolayısıyla ısı kapasitesi, bu cismin oluşturulduğu maddenin türüne bağlıdır.
Bu nedenle, örneğin, 1 kg kütleli suyun sıcaklığını 1 ° C artırmak için 4200 J'ye eşit bir ısı miktarı ve aynı kütle ayçiçek yağını 1 ° C ısıtmak için, bir miktar ısı gereklidir. 1700 J'ye eşit ısı gereklidir.
1 kg cismi 1 ºº ısıtmak için ne kadar ısı gerektiğini gösteren fiziksel niceliğe denir. özısı bu madde.
Her maddenin, Latince c harfi ile gösterilen ve kilogram-derece başına joule (J / (kg ° C)) olarak ölçülen kendi özgül ısı kapasitesi vardır.
Aynı maddenin farklı ortamlardaki özgül ısı kapasitesi kümelenme durumları(katı, sıvı ve gaz) farklıdır. Örneğin, suyun özgül ısı kapasitesi 4200 J/(kg ºС) ve buzun özgül ısı kapasitesi 2100 J/(kg ºС); katı halde alüminyumun özgül ısı kapasitesi 920 J/(kg - °C), sıvı halde ise 1080 J/(kg - °C)'dir.
Suyun çok yüksek bir özgül ısı kapasitesine sahip olduğunu unutmayın. Bu nedenle denizlerde ve okyanuslarda yaz aylarında ısınan su, havadan büyük miktarda ısıyı emer. Bu nedenle, büyük su kütlelerinin yakınında bulunan yerlerde yaz, sudan uzak yerler kadar sıcak değildir.
Vücudu ısıtmak için gerekli olan veya soğuma sırasında vücut tarafından salınan ısı miktarının hesaplanması.
Yukarıdakilerden, cismi ısıtmak için gerekli ısı miktarının cismin meydana geldiği maddenin tipine (yani özgül ısı kapasitesi) ve cismin kütlesine bağlı olduğu açıktır. Ayrıca, ısı miktarının vücut sıcaklığını kaç derece artıracağımıza bağlı olduğu da açıktır.
Bu nedenle, vücudu ısıtmak için gereken veya soğutma sırasında serbest bıraktığı ısı miktarını belirlemek için, vücudun özgül ısısını kütlesiyle ve son ve başlangıç sıcaklıkları arasındaki farkla çarpmanız gerekir:
Q = santimetre (t 2 - t 1 ) ,
nerede Q- ısı miktarı, cözgül ısı kapasitesidir, m- vücut kütlesi , t 1 - ilk sıcaklık, t 2 son sıcaklıktır.
Vücut ısıtıldığında 2 > t 1 ve dolayısıyla Q > 0 . Vücut soğuduğunda t 2ve< t 1 ve dolayısıyla Q< 0 .
Tüm vücudun ısı kapasitesi biliniyorsa İTİBAREN, Q formülle belirlenir:
Q \u003d C (t 2 - t 1 ) .
Tanım olarak, kalori bir kaloriyi ısıtmak için gereken ısı miktarıdır. santimetre küp su 1 santigrat derece. Termik enerji mühendisliği ve kamu hizmetlerinde termal enerjiyi ölçmek için kullanılan bir gigakalori, bir milyar kaloridir. 1 metrede 100 santimetre vardır, yani bir metreküpte 100 x 100 x 100 = 1.000.000 santimetre vardır. Böylece, bir küp suyu ısıtmak için
1 derece, bir milyon kalori veya 0.001 Gcal alacaktır.
Benim şehrimde ısıtma fiyatı 1132,22 ruble / Gcal, sıcak su fiyatı 71,65 ruble / m3, soğuk su fiyatı 16,77 ruble / m3.
1 metreküp suyu ısıtmak için ne kadar Gcal harcanır?
Bence de
s x 1132.22 \u003d 71.65 - 16.77 ve bu şekilde s'nin (Gcal) neye eşit olduğunu, yani 0.0484711452 Gcal'a eşit olduğunu bulmak için denklemleri çözüyorum
Bir şeyden şüphe duyuyorum, bence yanlış karar veriyorum
CEVAP:
Hesaplamanızda herhangi bir hata bulamıyorum.
Doğal olarak atıksu (su bertarafı) maliyeti verilen tarifelere dahil edilmemelidir.
Eski normlara göre Izhevsk şehri için yaklaşık bir hesaplama şöyle görünür:
Ayda kişi başına 0.19 Gcal (bu norm zaten iptal edildi, ancak başka bir şey yok, örneğin yapacak) / 3.6 metreküp. kişi başı aylık (sıcak su tüketim oranı) = 1 metreküp başına 0,05278 Gcal. (1 metreküp soğuk suyu, sıcak suyun standart sıcaklığına ısıtmak için o kadar çok ısı gerekiyor ki, hatırlatayım, 60 derece C).
Fiziksel miktarlara dayalı doğrudan yöntemle (ve sıcak su temini için onaylanmış tarifelere göre tersi şekilde değil) su ısıtmak için termal enerji miktarının daha doğru bir şekilde hesaplanması için - kullanmanızı tavsiye ederim. sıcak su tarifesi hesaplama şablonu (REC UR). Hesaplama formülü, diğer şeylerin yanı sıra, yaz ve kış (ısıtma) dönemlerindeki soğuk suyun sıcaklığını, bu sürelerin süresini kullanır.
Etiketler: gigakalori, sıcak su
- Sıcak su hizmetleri için para ödüyoruz, sıcaklık standarttan çok daha düşük. Ne yapalım?
- Kurallar tarafından belirlenen devam eden DHW bağlantı kesme süresi yasa dışı değildir - Rusya Federasyonu Yüksek Mahkemesi'nin kararı (2017)
- Daha Adil Tarife Girişimi ve Sıcak Su Ölçüm Metodolojisi
- Kapatma sırasında ısıtma ve sıcak su temini için ödeme tutarının yeniden hesaplanması prosedürü hakkında - SD için Rospotrebnadzor'un açıklanması
- Kapalı bir ısı tedarik sisteminde ısı taşıyıcının muhasebeleştirilmesi hakkında - Rusya Federasyonu İnşaat Bakanlığı'nın 31 Mart 2015 No. 9116-OD / 04 mektubu
- UR - Isıtma ve sıcak su temini için yapılan ödemenin azaltılması hakkında - UR'nin 17.08.2015 tarih ve 11-10 / 5661 sayılı Enerji Bakanlığı yazısı
- Ortak bir ev ısıtma ve sıcak su ölçüm cihazının kontrol edilmesi için standart süre nedir?
- Musluktan kirli sıcak su. Nereye başvurulur?
- Dairedeki su sayacı tüm girişe kadar sarılabilir mi? Nasıl ödenir? Ay için endikasyonlar - 42 metreküp
- Su temini ve sanitasyon alanındaki maliyetlerin ayrı muhasebeleştirilmesi prosedürü - Rusya Federasyonu İnşaat Bakanlığı'nın 25 Ocak 2014 tarih ve 22 / pr emri
- konaklama olmayan bir dairede su ve elektrik için ödeme
- 1/12 için ODPU'ya göre ısı hesabı
- Güç kaynağı
- Bir hostelde bir oda için büyük ödemeler (17,3 m²)
| Yorumlar: (11) | |
| İpucu: Daha fazla yanıt/yorum istiyorsanız bağlantıyı sosyal medyada paylaşın! | |
“...- Sana kaç papağan sığar, boyunun bu kadar.
- Gerçekten gerekli! Bu kadar papağanı yutmayacağım!…”
m / f'den “38 papağan”
Uluslararası SI (Uluslararası Birimler Sistemi) kurallarına göre, termal enerji miktarı veya ısı miktarı Joule [J] cinsinden ölçülür, ayrıca birden fazla kiloJoule [kJ] = 1000 J., MegaJoule [MJ] birimi vardır. = 1.000.000 J, GigaJoule [ GJ] \u003d 1.000.000.000 J., vb. Bu termal enerji ölçüm birimi ana uluslararası birim ve en sık bilimsel ve bilimsel-teknik hesaplamalarda kullanılır.
Bununla birlikte, hepimiz biliyoruz veya en az bir kez, ısı miktarını (veya sadece ısıyı) ölçmek için başka bir birimi duyduk, bir kalorinin yanı sıra bir kilokalori, Megakalori ve Gigakalori, yani kilo, Giga ve Mega önekleri anlamına gelir, bkz. Yukarıdaki Joule ile örnek. Ülkemizde tarihsel olarak gelişmiştir, böylece elektrik, gaz veya pelet kazanları ile ısıtma olsun, ısıtma tarifelerini hesaplarken, tam olarak bir Gigakalori termal enerjinin maliyetini dikkate almak gelenekseldir.
Peki Gigakalori, kilovat, kilovat*saat veya kilovat/saat ve Joule nedir ve nasıl ilişkilidir?, bu yazıda öğreneceksiniz.
Bu nedenle, termal enerjinin temel birimi, daha önce de belirtildiği gibi Joule'dür. Ancak ölçüm birimlerinden bahsetmeden önce, prensip olarak, ev düzeyinde termal enerjinin ne olduğunu ve nasıl ve neden ölçüleceğini açıklamak gerekir.
Hepimiz çocukluktan beri ısınmak için (termal enerji elde etmek için) bir şeyi ateşe vermeniz gerektiğini biliyoruz, bu yüzden hepimiz ateş yaktık, ateş için geleneksel yakıt odundur. Böylece, açıkça, yakıtın yanması sırasında (herhangi bir: yakacak odun, kömür, pelet, doğal gaz, dizel yakıt), termal enerji (ısı) açığa çıkar. Ancak, örneğin farklı hacimlerde suyu ısıtmak için, farklı miktarda yakacak odun (veya başka bir yakıt) gerekir. Bir yangında birkaç ateşin iki litre suyu ısıtmak için yeterli olduğu ve tüm kamp için yarım kova çorba pişirmek için birkaç yakacak odun stoklamanız gerektiği açıktır. Yakacak odun demetleri ve çorba kovaları ile yakıtın ısı miktarı ve yanma ısısı gibi katı teknik miktarları ölçmemek için, ısı mühendisleri açıklık ve düzen getirmeye karar verdiler ve ısı miktarı için bir birim icat etmeye karar verdiler. Bu birimin her yerde aynı olabilmesi için şu şekilde tanımlanmıştır: Normal koşullarda (atmosferik basınç) bir kilogram suyu bir derece ısıtmak için 4,190 kalori veya 4,19 kilokalori gerekir, dolayısıyla bir gram ısıtmak gerekir. su, bin kat daha az ısı yeterli olacaktır - 4.19 kalori.
Kalori, uluslararası termal enerji birimi Joule ile şu şekilde ilişkilidir:
1 kalori = 4,19 Joule.
Böylece, 1 gram suyu bir derece ısıtmak için 4,19 Joule termal enerji ve bir kilogram suyu ısıtmak için 4,190 Joule ısı alır.
Teknolojide, termal (ve diğer herhangi bir) enerjinin ölçüm birimi ile birlikte, bir güç birimi vardır ve buna uygun olarak uluslararası sistem(SI) Watt'tır. Güç kavramı, ısıtma cihazları için de geçerlidir. Bir ısıtma cihazı 1 saniyede 1 Joule termal enerji verebiliyorsa, gücü 1 watt'tır. Güç, bir cihazın birim zaman başına belirli bir miktarda enerji (bizim durumumuzda termal enerji) üretme (yaratma) yeteneğidir. Suyla ilgili örneğimize dönersek, bir kilogram (veya su söz konusu olduğunda bir litre, bir litreye eşittir) suyu bir santigrat derece (veya Kelvin, her neyse) ısıtmak için 1 kilokalori güce ihtiyacımız var. veya 4,190 J. termal enerji. Bir kilogram suyu 1 saniyede 1 derece ısıtmak için aşağıdaki güçte bir cihaza ihtiyacımız var:
4190 J./1 sn. = 4 190 W veya 4,19 kW.
Kilogram suyumuzu aynı saniyede 25 derece ısıtmak istiyorsak, yirmi beş kat daha fazla güce ihtiyacımız var, yani.
4,19 * 25 \u003d 104,75 kW.
Böylece, 104,75 kW kapasiteli bir pelet kazanı olduğu sonucuna varabiliriz. 1 litre suyu bir saniyede 25 derece ısıtır.
Watt ve kilowatt'a geldiğimize göre, onlar hakkında da bir şeyler söylemeliyiz. Daha önce de belirtildiği gibi, bir watt, bir kazanın ısıl gücü de dahil olmak üzere bir güç birimidir, ancak pelet kazanları ve gaz kazanlarına ek olarak, elektrikli kazanlar da, gücü elbette ölçülen insanlığa aşinadır. aynı kilovatlar ve ne pelet, ne gaz ve miktarı kilovat saat olarak ölçülen elektrik tüketiyorlar. Enerji biriminin doğru yazımı kilowatt * saat şeklindedir (yani, kilowatt bir saat ile çarpılır, bölünmez), kW / saat yazmak bir hatadır!
Elektrikli kazanlarda elektrik enerjisi termal enerjiye (Joule ısısı denir) dönüştürülür ve kazan 1 kWh elektrik tüketiyorsa ne kadar ısı üretti? Bu basit soruyu cevaplamak için basit bir hesaplama yapmanız gerekir.
Kilowatt'ı kilojul/saniyeye (kilojul/saniye) ve saatleri saniyeye dönüştürmek: bir saatte 3.600 saniye vardır, şunu elde ederiz:
1 kW*h =[ 1 kJ/s]*3600 s.=1.000 J *3600 s = 3.600.000 Joule veya 3,6 MJ.
Yani,
1 kWh = 3,6 MJ.
Sırayla, 3.6 MJ / 4.19 \u003d 0.859 Mcal \u003d 859 kcal \u003d 859.000 cal. Enerji (termal).
Şimdi fiyatı olan Gigakalori'ye geçelim. çeşitli tiplerısıtma mühendisleri yakıtları saymayı sever.
1 Gcal = 1.000.000.000 kal.
1.000.000.000 kal. \u003d 4.19 * 1.000.000.000 \u003d 4.190.000.000 J. \u003d 4.190 MJ. = 4.19 GJ.
Veya 1 kWh = 3,6 MJ olduğunu bilerek, kilovat*saat başına 1 Gigakaloriyi yeniden hesaplarız:
1 Gcal = 4190 MJ/3.6 MJ = 1163 kWh!
Bu makaleyi okuduktan sonra, ısı temini ile ilgili herhangi bir konuda şirketimizin bir uzmanına danışmaya karar verirseniz, o zaman Burada!
Kaynak: heat-en.ru