Найти удельную теплоемкость

Как мы теряем тепло обычным воздухом?

Найти удельную теплоемкость

Как мы теряем тепло обычным воздухом?

Смысл данной статьи понять, как мы теряем тепло в доме или в квартире — обычным проходящим воздухом, которым дышим. Также сколько тепла уходит на постоянную вентиляцию в доме или в квартире, для проветривания помещения.

Мало того я даже расскажу как это тепло посчитать и потом найти потраченные деньги. Решим реальную задачу на потерю тепла через вентиляцию. Также вы поймете, сколько нужно закладывать тепла на вентиляцию в отличие от отопления.

Расчет вентиляции воздухом

Согласно СНиП для жилых помещений дома, квартиры, необходимо: 3 м3/ч на м2 жилых помещений. Грубо говоря, если от пола до потолка 3 метра, то получается, что весь воздух в течение часа должен быть заменен новым воздухом. Также на каждого человека необходимо не менее 30 м3/ч. То есть, если в квартире проживает 10 человек, то для квартиры необходима вентиляция 300 м3/час.

Но это все для хорошего климата в комнатах. В реальности, в квартирах такой вентиляции не бывает. Особенно зимой в холодных квартирах форточки постоянно закрыты.

Подробные сведения по расчетам вентиляции, можно узнать в санитарных нормах и правилах.

Немного о теории… Не пугайтесь раньше времени!!! Нам для расчета нужны будут теплоемкость и плотность воздуха — величину, которых мы возьмем из таблицы.

Чтобы рассчитать потребляемое тепло проходящим воздухом через дома и квартиры, необходимо прибегнуть к науке теплотехнике.

Теплоемкость сухого воздуха: 1,005 кДж/(кг•K).

Воздух 100% влажности: 1,0301 кДж/(кг•K).

Формула расчёта удельной теплоёмкости:

Где c — удельная теплоёмкость, Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), m — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C.

Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.

); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении (CP) и при постоянном объёме (CV), вообще говоря, различны.

Плотность воздуха — масса газа атмосферы Земли на единицу объема или удельная масса воздуха при естественных условиях. Величина плотности воздуха является функцией от высоты производимых измерений, от его температуры и влажности. Обычно стандартной величиной считается значение 1,225 кг⁄м3, которая соответствует плотности сухого воздуха при 15°С на уровне моря.

Плотность сухого воздуха может быть вычислена с использованием уравнения Менделеева-Клапейрона для идеального газа при заданных температуре и давлении:

Здесь ρ — плотность воздуха, M — молярная масса (29 г/моль для сухого воздуха),p — абсолютное давление, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура в Кельвинах. Таким образом подстановкой получаем:

При стандартной атмосфере Международного союза теоретической и прикладной химии (температуре 0 °С, давлении 100 кПа, нулевой влажности) плотность воздуха 1,2754 кг⁄м3;

При 20 °C, 101,325 кПа и сухом воздухе плотность атмосферы составляет 1,2041 кг⁄м3.

В приведенной таблице даны различные параметры воздуха, вычисленные на основании соответствующих элементарных формул, в зависимости от температуры (давление взято за 101,325 кПа )

Влияние влажности воздуха

Под влажностью понимается наличие в воздухе газообразного водяного пара, парциальное давление которого не превосходит давления насыщенного пара для данных атмосферных условий.

Добавление водяного пара в воздух приводит к уменьшению его плотности, что объясняется более низкой молярной массой воды (18 гр⁄мол) по сравнению с молярной массой сухого воздуха (29 гр⁄мол).

Влажный воздух может рассматриваться как смесь идеальных газов, комбинация плотностей каждого из которых позволяет получить требуемое значение для их смеси.[2] Подобная интерпретация позволяет определение значения плотности с уровнем ошибки менее 0,2% в диапазоне температур от −10 °C до 50 °C.

Заключение

Для того, чтобы вычислить сколько ушло тепла через воздух, нужны всего лишь четыре составляющих фактора влияющие на значение теплопотерь:

Плотность воздуха.Теплоемкость воздухаТемпература приходящего и уходящего воздуха через отапливаемое помещение.Количество проходящего воздуха.

Количество потраченного тепла через воздух находится по этой формуле:

Q — количество теплоты, Дж или ВтС — теплоемкость, Дж/(кг•°C) или Вт/(кг•°C)m — масса воздуха, кг.
V- однократный объем воздуха, м3. Либо вставьте количество воздуха в 1 час.ρ — плотность воздуха, кг⁄м3.

Перевод:

1 Вт = 3600 Дж. Или 1 Дж = 0,000277724 Вт.1 калория = 4,1868 Дж.1 Калория = 0,001163 Ватт • час

Для определения количества объема воздуха, необходимо узнать, сколько кубометров будет проходить в 1 час. Посчитать по формуле и полученное тепло помножить на необходимые часы в месяце. Помножив на 24 часа в сутки, и потом помножив на количество дней в месяце.

После того как Вы получите количество Ватт, можно уже узнать сколько будете тратить денег. Это уже зависит от источника энергоресурсов, газа, электричества или любого другого топлива.

При решении задач не забываем переводить в нужные единицы измерения. Сейчас на задаче покажу!

Задача:

Имеется дом с площадью 70 квадратных метров, проживает два человека. Высота потолков стандартная не более 3 метров. Средняя температура внутри +18 °C. Температура на улице зимой предположим -10 °C.

Согласно расчетам Санитарных норм и правил для жилого помещения. Насчитано:

1. На количество в 70 м2 получилось 210 м3/ч.2. На два человека не менее 60 м3/ч.3 Согласно реальным показателям: 40 м3/ч. При закрытых окнах и закрытых форточках.

Дано:

V1 = 210 м3/ч.V2 = 60 м3/ч.V3 = 40 м3/ч.t1 = 18 °C.t2 = -10 °C.Значение теплоемкости возьмем среднее между сухим и влажным воздухом (Чаще сухой).C = 1,015 кДж/(кг•°C) = 1015 Дж/(кг•°C)Среднее значение между температурами: t=(t1+t2)/2 = +4°С.Находим плотность воздуха для температуры +4°С.ρ = 1,275 кг/м3.

Решение:

При объеме в V1 = 210 м3/ч.

Q= C• ρ• V1 • (t1-t2) = 1015 • 1,275 • 210 • ( 18 — (-10) ) = 7 609 455 Дж.

7 609 455 Дж. / 3600 = 2114 Вт

При объеме в V2 = 60 м3/ч.

Q= C• ρ• V2 • (t1-t2) = 1015 • 1,275 • 60 • ( 18 — (-10) ) = 2 174 130 Дж.

2 174 130 Дж. / 3600 = 604 Вт

При объеме в V3 = 40 м3/ч.

Q= C• ρ• V3 • (t1-t2) = 1015 • 1,275 • 40 • ( 18 — (-10) ) = 1 449 420 Дж.

1 449 420 Дж. / 3600 = 403 Вт

Это мы получили количество тепла, потребляемое за один раз замены указанного объема воздуха. Давайте рассмотрим вариант объемом 40 м3/час.

Давайте посчитаем, сколько получиться за один месяц:

403 Вт • 24 часа • 30 дней = 403 • 24 • 30 = 290 160 Вт • ч.

Давайте теперь попробуем найти сумму в рублях:

Если принять за отопительный прибор электрический котел или обычный электрический обогреватель, а за 1кВат•час принять 1,8 рублей (Тариф 2013года. Россия). То получим:

290 160 Вт • ч. = 290 кВт

290 • 1,8 рублей = 522 рубля.

Итого: На вентиляцию в 40 м3/ч. мы тратим в месяц 522 рубля за электроэнергию равной 1,8 руб/кВт.

А теперь посчитаем при объеме в V1 = 210 м3/ч.

2114 Вт • 24 часа • 30 дней = 2114 • 24 • 30 = 1 522 080 Вт • ч.

1 522 080 Вт • ч. = 1 522 кВт

1 522 • 1,8 рублей = 2740 рублей.

Итого: На вентиляцию в 210 м3/ч. мы тратим в месяц 2740 рублей за электроэнергию равной 1,8 руб/кВт.

Для расчетов на потребление других энергоресурсов необходимо сделать расчеты по переводу Ватт или калорий на объемы энергоресурсов, о которых возможно будет объясняться в других статьях.

Источник: http://infobos.ru/str/716.html

Удельная теплоёмкость — урок. Физика, 8 класс

Найти удельную теплоемкость

Для того чтобы нагреть на определённую величину тела, взятые при одинаковой температуре, изготовленные из различных веществ, но имеющие одинаковую массу, требуется разное количество теплоты.

Пример:

Для нагревания \(1\) кг воды на \(1 \)°С требуется количество теплоты, равное \(4200\) Дж. А если нагревать \(1\) кг цинка на \(1\) °С, то потребуется всего \(400\) Дж. 

Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой \(1\) кг для того, чтобы его температура изменилась на \(1\) °С, называется удельной теплоёмкостью вещества.

Обрати внимание!

Удельная теплоёмкость обозначается буквой \(с\) и измеряется в Дж/(кг·°С).

Пример:

Удельная теплоёмкость серебра равна \(250\) Дж/(кг·°С). Это означает, что для нагревания серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С необходимо количество теплоты, равное \(250\) Дж.

При охлаждении серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С выделится количество теплоты, равное \(250\) Дж.

Это означает, что если меняется температура серебра массой \(1\) кг на \(1\) °С, то оно или поглощает, или выделяет количество теплоты, равное \(250\) Дж.

Таблица 1. Удельная теплоёмкость некоторых веществ.

Твёрдые вещества

Вещество\(c\),Дж/(кг·°С)
Алюминий\(920\)
Бетон\(880\)
Дерево\(2700\)
Железо,сталь\(460\)
Золото\(130\)
Кирпич\(750\)
Латунь\(380\)
Лёд\(2100\)
Медь\(380\)
Нафталин\(1300\)
Олово\(250\)
Парафин\(3200\)
Песок\(970\)
Платина\(130\)
Свинец\(120\)
Серебро\(250\)
Стекло\(840\)
Цемент\(800\)
Цинк\(400\)
Чугун\(550\)
Сера\(710\)

Жидкости

Вещество\(c\),Дж/(кг·°C)
Вода\(4200\)
Глицерин\(2400\)
Железо\(830\)
Керосин\(2140\)
Маслоподсолнечное\(1700\)
Маслотрансформаторное\(2000\)
Ртуть\(120\)
Спиртэтиловый\(2400\)
Эфирсерный\(2300\)

Газы (при постоянном давлении и температуре \(20\) °С)

Вещество\(c\),Дж/(кг·°C)
Азот\(1000\)
Аммиак\(2100\)
Водород\(14300\)
Водянойпар\(2200\)
Воздух\(1000\)
Гелий\(5200\)
Кислород\(920\)
Углекислыйгаз\(830\)

Удельная теплоемкость реальных газов, в отличие от идеальных газов, зависит от давления и температуры. И если зависимостью удельной теплоемкости реальных газов от давления в практических задачах можно пренебречь, то зависимость удельной теплоемкости газов от температуры необходимо учитывать, поскольку она очень существенна.

Обрати внимание!

Удельная теплоёмкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.

Пример:

Вода в жидком состоянии имеет удельную теплоёмкость, равную \(4200\) Дж/(кг·°С), в твёрдом состоянии (лёд) — \(2100\) Дж/(кг·°С), в газообразном состоянии (водяной пар) — \(2200\) Дж/(кг·°С).

Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. Но самое интересное, что теплоёмкость воды снижается при температуре от \(0\) °С до \(37\) °С и снова растёт при дальнейшем нагревании.

В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из окружающей среды огромное количество теплоты. А зимой вода остывает и отдаёт в окружающую среду большое количество теплоты. Поэтому в районах, расположенных вблизи водоёмов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно.

Из-за высокой удельной теплоёмкости воду широко используют в технике и быту. Например, в отопительных системах домов, при охлаждении деталей во время их обработки на станках, в медицине (в грелках) и др.

Именно благодаря высокой удельной теплоёмкости вода является одним из лучших средств для борьбы с огнём. Соприкасаясь с пламенем, она моментально превращается в пар, отнимая большое количество теплоты у горящего предмета.

Помимо непосредственного отвода тепла, вода гасит пламя ещё и косвенным образом. Во Владимире, всегда можно будет приобрести диплом о высшем образовании, поэтому если надо купить диплом , то можно будет приобрести диплом любого учебного заведения! Водяной пар, образующийся при контакте с огнём, окутывает горящее тело, предотвращая поступление кислорода, без которого горение невозможно.

Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной? Горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная. Дело в том, что нагретая вода скорее превратится в пар, а значит, и отсечёт поступление воздуха к горящему объекту.

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 кл.: учебник. — М.: Дрофа, 2013. — 237 с.

www.infourok.ru

www.puzzleit.ru

www.libma.ru

www.englishhelponline.files.wordpress.com

www.avd16.ru

Источник: https://www.yaklass.ru/p/fizika/8-klass/teplovye-iavleniia-12324/udelnaia-teploemkost-veshchestva-161306/re-b97727fc-53b1-4bd8-91e9-c588efeafcd8

Удельная теплоемкость воды, газов, паров и различных веществ (Таблица)

Найти удельную теплоемкость

Удельная теплоёмкость (с) — это физическая величина, равная численно количеству теплоты, которое необходимо передать единице массе данного вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу.

В системе единиц (СИ) удельная теплоёмкость обозначается в джоулях на килограмм на кельвин, Дж/(кг·К).

Удельная теплоемкость расчитывается по следующей формуле:

где  Q — количество теплоты, полученное веществом при нагревании,

m — масса нагреваемого или охлаждаемого вещества,

ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

Удельная теплоемкость воды

Международный Комитет Мер и Весов принял в 1950 г. предложенные В. Дж. де Хаасом значения: cv = (15° С) = 4,1855дж/г · град С (соответствует значению, данному Бэрджем в 1941 г.); отсюда для ср(t °C) получается следующая формула:

Эта формула была дана Осборном, Стимсоном и Гиннингсом.

Во всех последующих таблицах значения с даны в единицах дж/г · град · С

Температура, °С

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

4,2174

4,2138

4,2104

4,2074

4,2045

4,2019

4,1996

4,1974

4,1954

4,1936

10

4,1919

4,1904

4,1890

4,1877

4,1866

4,1855

4,1846

4,1837

4,1829

4,1822

20

4,1816

4,1810

4,1805

4,1801

4,1797

4,1793

4,1790

4,1787

4,1785

4,1783

30

4,1782

4,1781

4,1780

4,1780

4,1779

4,1779

4,1780

4,1780

4,1781

4,1782

40

4,1783

4,1784

4,1786

4,1788

4,1789

4,1792

4,1794

4,1796

4,1799

4,1801

50

4,1804

4,1807

4,1811

4,1814

4,1817

4,1821

4,1825

4,1829

4,1833

4,1837

60

4,1841

4,1846

4,1850

4,1855

4,1860

4,1865

4,1871

4,1876

4,1882

4,1887

70

4,1893

4,1899

4,1905

4,1912

4,1918

4,1925

4,1932

4,1939

4,1946

4,1954

80

4,1961

4,1969

4,1977

4,1985

4,1994

4,2002

4,2011

4,2020

4,2029

4,2039

90

4,2048

4,2058

4,2068

4,2078

4,2089

4,2100

4,2111

4,2122

4,2133

4,2145

Удельная теплоемкость тяжелой воды

Даны значения по отношению к обычной воде (ср — 1,000 при 20° С).

Температура, °С

10

20

30

40

50

Удельная теплоемкость

1,0097

1,0063 |

1,0044

1,0037

1.0041

Удельная теплоемкость ртути

Ртуть имеет минимум удельной теплоемкости при 140° С.

Температура, °С

0

20

40

60

80

100

200

Удельная теплоемкость ртути

0,1402

0,1394

0,1385

0,1377

0,1373

(0,137)

(0,134)

Удельная теплоемкость газов и паров (таблица)

Значения при постоянном давлении относятся обычно к атмосферному давлению.

Газ

Температура

Удельная теплоемкость

При постоянном объеме (сp)

Азот 1)

0

0,732

Аргон

0—2 000

0,3122

Водород 2)

ок. 50

10,05

Воздух 3)

0

0,718

Окись углерода СО

1000

0,950

Окись углерода СО

1800

1,002

Пары воды

100

1,463

Углекислый газ 4)

ок. 55

0,691

При постоянном давление (cv)

Азота закись N3O

26—103

0,892

Азота окись NO

13—171

0,971

Азота перекись NO2

27—67

0,680

Аргон

15

0,523

Воздух (сухой)

20

1,006

Воздух (сухой)

100

1,011

Воздух (сухой)

500

1,092

Воздух (сухой)

1000

1,192

Воздух (сухой)

—100

1,008

Воздух (сухой) (100 атм)

—80

1,902

Сероуглерод CS2

86—190

0,670

Скипидар C10H1

179—249

2,118

Спирт метиловый СН2O

101—223

1,917

Хлороформ СНСl3

27—118

0,603

Эфир этиловый (C2H5)2O

25—111

1,791

1) Для N сv = 0,732 + 0,00067t, t обозначает темпера­туру.

2) Для Н cv уменьшается с увеличением плотности и понижением температуры.

3) Для воздуха cv = 0,7184 + 0,1167р, где р обозначает плотность (г/мл).

4) Для СО2, cv= 0,691 + 0,889Р + 1,42р2.

Удельные теплоемкости различных веществ — жидкости, сплавы (таблица)

В большинстве случаев значения удельных теплоемкостей, данные в таблице, следует рассматривать как средние приближенные величины.

Вещество

Температура, C

Удельная теплоемкость

Различные вещества

Асбест

20—100

0,84

Базальт

20—200

0,84—1,00

Гранит

20—100

0,80—0,84

Кварц SiO2

0

0,73

Кварц SiO2

350

1,17

Кремнезем (плавленый)

15—200

0,84

Кремнезем (плавленый)

15—800

1,04

Лед

—250

0,15

Лед

—160

1,0

Лед

—21—1

2,0—2,1

Мрамор белый

18

0,88—0,92

Парафин

0—20

2,9

Песок

20—100

0,80

Плавиковый шпат СаF2

30

0,88

Резина

15—100

1,13—2,1

Стекло иенское 16'''

18

0,80

Стекло иенское 59'''

18

0,80

Стекло крон

10—50

0,67

Стекло пирекс

26

0,78

Стекло флинт

10—50

0,50

Фарфор

15—1000

1,07

Фарфор

15—200

0,75

Эбонит

20—100

1,38

КСl

—250

0,0653

КСl

—187

0,490

КСl

277

0,741

NaCl

—248

0,0414

NaCl

—38

0,825

NaCl

+ 10

0,88

Сплавы 

Латунь желтая

0

0,368

Латунь красная (томпак)

0

0,377

Константан (эврика)

18

0,410

Мягкий припой 1)

0,176

Нейзильбер

0—100

0,398

Жидкости

Анилин

15

2,15

Бензол

10

1,42

Бензол

40

1,77

Вода морская

17

3,93

Глицерин

18—50

2,43

Масло касторовое

20

2,13

Масло льняное

20

1,84

Масло парафиновое

20—60

2,13— 2,26

Масло прованское

7

1,97

Масло сурепное

20

2,04

Рапа

—20

2,89

Рапа

0

2,97

Рапа

15

3,01

Скипидар

18

1,76

Спермацет

20

2,06

Спирт амиловый

18

2,30

Спирт метиловый

12

2,52

Спирт этиловый

0

2,29

Спирт этиловый

40

2,71

Толуол

18

1,67

Эфир этиловый

18

2,34

1) Sn 54%, Pb 46%; удельная теплоемкость = 0,1766 + 0,000159t;

Отношение удельных теплоемкостей Cp и Cv для газов и паров

γ — отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к удельной теплоемкости при постоянном объеме.

Для непосредственного определения γ обычно применяется метод, основанный на адиабатическом расширении газа; для этого можно, например, определять скорость звука в газах. Зная давление или температуру непосредственно после адиабатического расши­рения (метод Клемана и Дезорма и метод Луммера и Прингсхейма), y можно найти из уравнений:

или

Газ

Температура, C

γ

Одноатомные газы 

Аргон

0

1,667

Гелий

0

1,63

Криптон

19

1,689

Ксенон

19

1,666

Неон

19

1,642

Пары ртути

310

1,666

Двухатомные газы

Азот

20

1,401

Азота окись

1,394

Водород

4—17

1,407/8

Кислород

5—14

1,400

Окись углерода

1800

1,297

Воздух (сухой)

—79,3

1,405

Воздух (сухой)

0—17

1,401/2

Воздух (сухой)

500

1,357

Воздух (сухой)

900

1,32

Воздух (сухой)  (200 атм)

0

—79,3

1,828

2,333

Трехатомные газы

Азота закись N2O

1,324

Азота перекись N2O4

20

1,172

Азота перекись NO2

150

1,31

Аммиак NH3

1,336

Озон

1,29 1)

Пары воды

100

1,334

Сернистый газ

16—34

1,26

Сернистый газ

500

1,2

Сероводород H2S

1,340

Сероуглерод CS2

1,239

Углекислый газ

4—11

1,300

Углекислый газ

300

1,22

Углекислый газ

500

1,20

Многоатомные газы

Ацетилен С2Н2

1,26

Бензол

20

1,40

Бензол

99,7

1,105

Метан СН4

1,313-

Метил бромистый

1,274

Метил йодистый

1,286

Метил хлористый

19—30

1,279

Пропан С3Н8

1,130

Спирт метиловый

99,7

1,256

Спирт этиловый

53

1,133

Спирт этиловый

99,8

1,134

Уксусная кислота

136,5

1,147

Хлороформ СНСl3

24—42

99,8

1,110

1,150

Четыреххлористый углерод СС1

1,130

Этан С2Н6

1,22

Этил бромистый

1,188

Этил хлористый

22,7

1,187

Этилен С2Н4

1,264

Эфир этиловый

12—20

1,024

Эфир этиловый

99,7

1,112

1) Экстраполировано

_______________

Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.

Источник: https://infotables.ru/fizika/353-udelnaya-teploemkost-tablitsa

Biz-books
Добавить комментарий