Разное

Удельная теплоемкость кирпича равна 880: Удельная теплоемкость кирпича равна 880Дж /кг*С.Это значит, что 1)для нагревания кирпича

Содержание

Теплоемкость кирпича: от чего зависит, показатели

От теплоизоляционного свойства материала зависит температура внутри помещения, вот почему теплоемкость кирпича — важный показатель, который показывает его способность аккумулировать тепло. Удельная теплоемкость определяется в ходе лабораторных исследований, согласно которым, самым теплым материалом является полнотелый кирпич. Стоит отметить, что показатель зависит от разновидности кирпичного материала.

Что это такое?

Физическая характеристика теплоемкости присуща любому веществу. Она обозначает количество теплоты, которое поглощает физическое тело при нагревании на 1 градус Цельсия или Кельвина. Ошибочно отождествлять общее понятие с удельным, поскольку последнее подразумевает температуру, необходимую для нагревания одного килограмма вещества. Точно определить ее число представляется возможным только в лабораторных условиях. Показатель необходим для определения теплоустойчивости стен здания и в том случае, когда строительные работы проводятся при минусовых температурах. Для строительства частных и многоэтажных жилых домов и помещений используются материалы с высокими показателями теплопроводности, поскольку они аккумулируют тепло и поддерживают температуру в помещении.

Преимущество зданий из кирпича — позволяют сэкономить на оплате отопления.

Вернуться к оглавлению

От чего зависит теплоемкость кирпичей?

На коэффициент теплоемкости в первую очередь влияет температура вещества и агрегатное состояние, поскольку теплоемкость у одного и того же вещества в жидком и твердом состоянии отличается в пользу жидкого. Кроме этого, важны объемы материала и плотность его структуры. Чем больше в нем пустот, тем меньше он способен сохранять тепло внутри себя.

Вернуться к оглавлению

Виды кирпича и их показатели

Керамический материал используется печном деле.

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

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

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

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

Удельная теплоемкость производимого кирпича. Вредный ли современный шамотный кирпич? Удельная теплоемкость шамотного кирпича

Способность материала удерживать тепло оценивается его удельной теплоемкостью , т.е. количеством тепла (в кДж), необходимым для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость, равную 4,19 кДж/(кг*K). Это значит, например, что для повышения температуры 1 кг воды на 1°K требуется 4,19 кДж.

Таблица 1. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов
Ма­те­ри­ал Плот­ность, кг/м 3 Теп­ло­ем­кость, кДж/(кг*K) Ко­эф­фи­ци­ент те­пло­про­вод­нос­ти, Вт/(м*K) Мас­са ТАМ для те­пло­ак­ку­му­ли­ро­ва­ния 1 ГДж те­пло­ты при Δ= 20 K, кг От­но­си­тель­ная мас­са ТАМ по от­но­ше­нию к мас­се во­ды, кг/кг Объем ТАМ для те­пло­ак­ку­му­ли­ро­ва­ния 1 ГДж те­пло­ты при Δ= 20 K, м 3 От­но­си­тель­ный объем ТАМ по от­но­ше­нию к объему во­ды, м 3 /м 3
Гранит, галька 1600 0,84 0,45 59500
5
49,6 4,2
Вода 1000 4,2 0,6 11900 1 11,9 1
Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия) 14600
1300
1,92
3,26
1,85
1,714
3300 0,28 2,26 0,19
Парафин 786 2,89 0,498 3750 0,32 4,77 0,4

Для водонагревательных установок и жидкостных систем отопления лучше всего в качестве теплоаккумулирующего материала применять воду, а для воздушных гелиосистем — гальку, гравий и т.п. Следует иметь в виду, что галечный теплоаккумулятор при одинаковой энергоемкости по сравнению с водяным теплоаккумулятором имеет в 3 раза больший объем и занимает в 1,6 раза большую площадь. Например, водяной теплоаккумулятор диаметром 1,5 м и высотой 1,4 м имеет объем 4,3 м 3 , в то время как галечный теплоаккумулятор в форме куба со стороной 2,4 м имеет объем 13,8 м 3 .

Плотность аккумулирования теплоты в значительной степени зависит от метода аккумулирования и рода теплоаккумулирующего материала. Она может быть аккумулирована в химически связанном виде в топливе. При этом плотность аккумулирования соответствует теплоте сгорания, кВт*ч/кг:

  • нефть — 11,3;
  • уголь (условное топливо) — 8,1;
  • водород — 33,6;
  • древесина — 4,2.

При термохимическом аккумулировании теплоты в цеолите (процессы адсорбции — десорбции) может аккумулироваться 286 Вт*ч/кг теплоты при разности температур 55°C. Плотность аккумулирования теплоты в твердых материалах (скальная порода, галька, гранит, бетон, кирпич) при разности температур 60°C составляет 14…17 Вт*ч/кг, а в воде — 70 Вт*ч/кг. При фазовых переходах вещества (плавление — затвердевание) плотность аккумулирования значительно выше, Вт*ч/кг:

  • лед (таяние) — 93;
  • парафин — 47;
  • гидраты солей неорганических кислот — 40…130.

К сожалению, лучший из приведенных в таблице 2 строительных материалов — бетон, удельная теплоемкость которого составляет 1,1 кДж/(кг*K), удерживает лишь ¼ того количества тепла, которое хранит вода того же веса. Однако плотность бетона (кг/м 3) значительно превышает плотность воды. Во втором столбце таблицы 2 приведены плотности этих материалов. Умножив удельную теплоемкость на плотность материала, получим теплоемкость на кубический метр. Эти величины приведены в третьем столбце таблицы 2. Следует отметить, что вода, несмотря на то, что обладает наименьшей плотностью из всех приведенных материалов, имеет теплоемкость на 1 м 3 выше (2328,8 кДж/м 3), чем остальные материалы таблицы, в силу ее значительно большей удельной теплоемкости. Низкая удельная теплоемкость бетона в значительной степени компенсируется его большой массой, благодаря которой он удерживает значительное количество тепла (1415,9 кДж/м 3).

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

Определение и формула теплоемкости

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

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

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

Вернуться к оглавлению

Использование теплоемкости на практике

Строительные материалы с высокой теплоемкостью используют для возведения теплоустойчивых конструкций.

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

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

Таблица 1

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

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

Вернуться к оглавлению

Теплоемкость строительных материалов

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

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

Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м 2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м 2 данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м 3 *0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 деревянной стены будет весить: 500 кг/м 3 *0,3 м 3 = 150 кг.

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

Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м 3 древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

От теплоизоляционного свойства материала зависит температура внутри помещения, вот почему теплоемкость кирпича — важный показатель, который показывает его способность аккумулировать тепло. Удельная теплоемкость определяется в ходе лабораторных исследований, согласно которым, самым теплым материалом является полнотелый кирпич. Стоит отметить, что показатель зависит от разновидности кирпичного материала.

Что это такое?

Физическая характеристика теплоемкости присуща любому веществу. Она обозначает количество теплоты, которое поглощает физическое тело при нагревании на 1 градус Цельсия или Кельвина. Ошибочно отождествлять общее понятие с удельным, поскольку последнее подразумевает температуру, необходимую для нагревания одного килограмма вещества. Точно определить ее число представляется возможным только в лабораторных условиях. Показатель необходим для определения теплоустойчивости стен здания и в том случае, когда строительные работы проводятся при минусовых температурах. Для строительства частных и многоэтажных жилых домов и помещений используются материалы с высокими показателями теплопроводности, поскольку они аккумулируют тепло и поддерживают температуру в помещении.

Преимущество зданий из кирпича — позволяют сэкономить на оплате отопления.

От чего зависит теплоемкость кирпичей?

На коэффициент теплоемкости в первую очередь влияет температура вещества и агрегатное состояние, поскольку теплоемкость у одного и того же вещества в жидком и твердом состоянии отличается в пользу жидкого. Кроме этого, важны объемы материала и плотность его структуры. Чем больше в нем пустот, тем меньше он способен сохранять тепло внутри себя.

Виды кирпича и их показатели


Керамический материал используется печном деле.

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

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

Подбирая подходящий материал для проведения того или иного вида строительных работ, особое внимание следует обращать на его технические характеристики. Это касается и удельной теплоемкости кирпича, от которой во многом зависит потребность дома в последующей термоизоляции и дополнительной отделке стен.

Характеристики кирпича, которые влияют на его применение:

  • Удельная теплоемкость. Величина, определяющая количество тепловой энергии, необходимой для нагревания 1 кг на 1 градус.
  • Теплопроводность. Очень важная характеристика для кирпичных изделий, позволяющая определить количество передаваемого тепла со стороны комнаты на улицу.
  • На уровень теплопередачи кирпичной стены прямым образом влияют характеристики использованного для ее возведения материала. В тех случаях, когда речь идет о многослойной кладке, потребуется учитывать коэффициент теплопроводности каждого слоя в отдельности.

Керамический

Полезная информация:

Исходя из технологии производства, кирпич классифицируется на керамическую и силикатную группы. При этом оба вида имеют значительные материала, удельной теплоемкости и коэффициенту теплопроводности. Сырьем для изготовления керамического кирпича, еще его называют красным, выступает глина, в которую добавляют ряд компонентов. Сформированные сырые заготовки подвергаются обжигу в специальных печах. Показатель удельной теплоемкости может колебаться в пределах 0,7-0,9 кДж/(кг·K). Что касается средней плотности, то она обычно находится на уровне 1400 кг/м3.

Среди сильных сторон керамического кирпича можно выделить:

1. Гладкость поверхность. Это повышает его внешнюю эстетичность и удобство укладки.
2. Стойкость к морозу и влаге. В обычных условиях стены не нуждаются в дополнительной влаго- и термоизоляции.
3. Способность переносить высокие температуры. Это позволяет использовать керамический кирпич для возведения печей, мангалов, жаропрочных перегородок.
4. Плотность 700-2100 кг/м3. На эту характеристику непосредственно влияет наличие внутренних пор. По мере увеличения пористости материала уменьшается его плотность, и возрастают теплоизоляционные характеристики.

Силикатный

Что касается силикатного кирпича, то он бывает полнотелым, пустотелым и поризованным. Исходя из размеров, различают одинарные, полуторные и двойные кирпичи. В среднем силикатный кирпич обладает плотностью 1600 кг/м3. Особенно ценятся шумопоглощающие характеристики силикатной кладки: даже если речь идет о стене небольшой толщины, уровень ее звукоизоляции будет на порядок выше, чем в случае применения других типов кладочного материала.

Облицовочный

Отдельно стоит сказать об облицовочном кирпиче, который с одинаковым успехом противостоит и воде, и повышению температуры. Показатель удельной теплоемкости этого материала находится на уровне 0,88 кДж/(кг·K), при плотности до 2700 кг/м3. В продаже облицовочные кирпичи представлены в большом многообразии оттенков. Они подходят как для облицовки, так и для укладки.

Огнеупорный

Представлен динасовыми, карборундовыми, магнезитовыми и шамотными кирпичами. Масса одного кирпича довольно большая, по причине значительной плотности (2700 кг/м3). Самый низкий показатель теплоемкости при нагревании у карборундового кирпича 0,779 кДж/(кг·K) для температуры +1000 градусов. Скорость нагревания печи, уложенной из этого кирпича, значительно превышает нагрев шамотной кладки, однако охлаждение наступает быстрее.

Из огнеупорного кирпича обустраиваются печи, предусматривающие нагревание до +1500 градусов. На удельную теплоемкость данного материала большое влияние оказывает температура нагрева. К примеру, тот же шамотный кирпич при +100 градусах обладает теплоемкостью 0,83 кДж/(кг·K). Однако, если его нагреть до +1500 градусов, это спровоцирует рост теплоемкости до 1,25 кДж/(кг·K).

Зависимость от температуры использования

На технические показатели кирпича большое влияние оказывает температурный режим:

  • Трепельный . При температуре от -20 до + 20 плотность меняется в пределах 700-1300 кг/м3. Показатель теплоемкости при этом находится на стабильном уровне 0,712 кДж/(кг·K).
  • Силикатный . Аналогичный температурный режим -20 — +20 градусов и плотность от 1000 до 2200 кг/м3 предусматривает возможность разной удельной теплоемкости 0,754-0,837 кДж/(кг·K).
  • Саманный . При идентичности температуры с предыдущим типом, демонстрирует стабильную теплоемкость 0,753 кДж/(кг·K).
  • Красный . Может применятся при температуре 0-100 градусов. Его плотность может колебаться от 1600-2070 кг/м3, а теплоемкость – от 0,849 до 0,872 кДж/(кг·K).
  • Желтый . Температурные колебания от -20 до +20 градусов и стабильная плотность 1817 кг/м3 дает такую же стабильную теплоемкость 0,728 кДж/(кг·K).
  • Строительный . При температуре +20 градусов и плотности 800-1500 кг/м3 теплоемкость находится на уровне 0,8 кДж/(кг·K).
  • Облицовочный . Тот же температурный режим +20, при плотности материла в 1800 кг/м3 определяет теплоемкость 0,88 кДж/(кг·K).
  • Динасовый . Эксплуатация в режиме повышенной температуры от +20 до +1500 и плотности 1500-1900 кг/м3 подразумевает последовательное возрастание теплоемкости от 0,842 до 1,243 кДж/(кг·K).
  • Карборундовый . По мере нагревания от +20 до +100 градусов материал плотностью 1000-1300 кг/м3 постепенно увеличивает свою теплоемкость от 0,7 до 0,841 кДж/(кг·K). Однако, если нагревание карборундового кирпича продолжить далее, то его теплоемкость начинает уменьшаться. При температуре +1000 градусов она будет равняться 0,779 кДж/(кг·K).
  • Магнезитовый . Материал плотностью 2700 кг/м3 при повышении температуры от +100 до +1500 градусов постепенно увеличивает свою теплоемкость 0,93-1,239 кДж/(кг·K).
  • Хромитовый . Нагревание изделия плотностью 3050 кг/м3 от +100 до +1000 градусов провоцирует постепенное возрастание его теплоемкости от 0,712 до 0,912 кДж/(кг·K).
  • Шамотный . Обладает плотностью 1850 кг/м3. При нагревании от +100 до +1500 градусов происходит увеличение теплоемкости материала с 0,833 до 1,251 кДж/(кг·K).

Подбирайте кирпичи правильно, в зависимости от поставленных задач на стройке.

Кирпич — ходовой стройматериал в строительстве зданий и сооружений. Многие различают только красный и белый кирпич, но его виды намного разнообразнее. Они различаются как внешне (форма, цвет, размеры), так и такими свойствами, как плотность и теплоемкость.

Традиционно различают керамический и силикатный кирпич, которые имеют различную технологию изготовления. Важно знать, что плотность кирпича, его удельная теплоемкость и у каждого вида может существенно отличаться.

Керамический кирпич изготавливается из с различными добавками и подвергается обжигу. Удельная теплоемкость керамического кирпича равна 700…900 Дж/(кг·град) . Средняя плотность керамического кирпича имеет значение 1400 кг/м 3 . Преимуществами этого вида являются: гладкая поверхность, морозо- и водоустойчивость, а также стойкость к высоким температурам. Плотность керамического кирпича определяется его пористостью и может находится в пределах от 700 до 2100 кг/м 3 . Чем выше пористость, тем меньше плотность кирпича.

Силикатный кирпич имеет следующие разновидности: полнотелый, пустотелый и поризованный, он имеет несколько типоразмеров: одинарный, полуторный и двойной. Средняя плотность силикатного кирпича составляет 1600 кг/м 3 . Плюсы силикатного кирпича в отличной звуконепроницаемости. Даже если прокладывать тонкий слой из такого материала, звукоизоляционные свойства останутся на должном уровне. Удельная теплоемкость силикатного кирпича находится в пределах от 750 до 850 Дж/(кг·град) .

Значения плотности кирпича различных видов и его удельной (массовой) теплоемкости при различных температурах представлены в таблице:

Таблица плотности и удельной теплоемкости кирпича
Вид кирпича Температура,
°С
Плотность,
кг/м 3
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
Трепельный -20…20 700…1300 712
Силикатный -20…20 1000…2200 754…837
Саманный -20…20 753
Красный 0…100 1600…2070 840…879
Желтый -20…20 1817 728
Строительный 20 800…1500 800
Облицовочный 20 1800 880
Динасовый 100 1500…1900 842
Динасовый 1000 1500…1900 1100
Динасовый 1500 1500…1900 1243
Карборундовый 20 1000…1300 700
Карборундовый 100 1000…1300 841
Карборундовый 1000 1000…1300 779
Магнезитовый 100 2700 930
Магнезитовый 1000 2700 1160
Магнезитовый 1500 2700 1239
Хромитовый 100 3050 712
Хромитовый 1000 3050 921
Шамотный 100 1850 833
Шамотный 1000 1850 1084
Шамотный 1500 1850 1251

Необходимо отметить еще один популярный вид кирпича – облицовочный кирпич. Он не боится ни влаги, ни холодов. Удельная теплоемкость облицовочного кирпича составляет 880 Дж/(кг·град) . Облицовочный кирпич имеет оттенки от ярко-желтого до огненно-красного. Таким материалом можно производить и отделочные и облицовочные работы. Плотность кирпича этого вида имеет величину 1800 кг/м 3 .

Стоит отметить отдельный класс кирпичей — огнеупорный кирпич. К этому классу относятся динасовый, карборундовый, магнезитовый и шамотный кирпич. Огнеупорный кирпич достаточно тяжел — плотность кирпича этого класса может достигать значения 2700 кг/м 3 .

Наименьшей теплоемкостью при высоких температурах обладает карборундовый кирпич — она составляет величину 779 Дж/(кг·град) при температуре 1000°С. Кладка из такого кирпича прогревается намного быстрее, чем из шамотного, но хуже держит тепло.

Огнеупорный кирпич применяется, при строительстве печей, с рабочей температурой до 1500°С. Удельная теплоемкость огнеупорного кирпича существенно зависит от температуры. Например, удельная теплоемкость шамотного кирпича имеет величину 833 Дж/(кг·град) при 100°С и 1251 Дж/(кг·град) при 1500°С.

Источники:

  1. Франчук А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М.: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
  2. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с. строительной физики, 1969 — 142 с.

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость – FIZI4KA

1. Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количеством теплоты.

Количеством теплоты называется изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы.

Количество теплоты обозначают буквой ​\( Q \)​. Так как количество теплоты является мерой изменения внутренней энергии, то его единицей является джоуль (1 Дж).

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

2. Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество теплоты требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением: тело большей массы при охлаждении отдаёт большее количество теплоты. Эти тела сделаны из одного и того же вещества и нагреваются они или охлаждаются на одно и то же число градусов.

\[ Q\sim m \]

​3. Если теперь нагревать 100 г воды от 30 до 60 °С, т.е. на 30 °С, а затем до 100 °С, т.е. на 70 °С, то в первом случае на нагревание уйдёт меньше времени, чем во втором, и, соответственно, на нагревание воды на 30 °С, будет затрачено меньшее количество теплоты, чем на нагревание воды на 70 °С.\circ C) \) температур: ​\( Q\sim(t_2-t_1) \)​.

4. Если теперь в один сосуд налить 100 г воды, а в другой такой же сосуд налить немного воды и положить в неё такое металлическое тело, чтобы его масса и масса воды составляли 100 г, и нагревать сосуды на одинаковых плитках, то можно заметить, что в сосуде, в котором находится только вода, температура будет ниже, чем в том, в котором находятся вода и металлическое тело. Следовательно, чтобы температура содержимого в обоих сосудах была одинаковой нужно воде передать большее количество теплоты, чем воде и металлическому телу. Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит от рода вещества, из которого это тело сделано.

5. Зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К), называется удельной теплоёмкостью вещества.

Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой ​\( c \)​. Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Удельная теплоёмкость свинца 140 Дж/кг °С. Это значит, что для нагревания 1 кг свинца на 1 °С необходимо затратить количество теплоты 140 Дж. Такое же количество теплоты выделится при остывании 1 кг воды на 1 °С.

Поскольку количество теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.\circ) \]

​По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

6. Пример решения задачи. В стакан, содержащий 200 г воды при температуре 80 °С, налили 100 г воды при температуре 20 °С. После чего в сосуде установилась температура 60 °С. Какое количество теплоты получила холодная вода и отдала горячая вода?

При решении задачи необходимо выполнять следующую последовательность действий:

  1. записать кратко условие задачи;
  2. перевести значения величин в СИ;
  3. проанализировать задачу, установить, какие тела участвуют в теплообмене, какие тела отдают энергию, а какие получают;
  4. решить задачу в общем виде;
  5. выполнить вычисления;
  6. проанализировать полученный ответ.

1. Условие задачи.

Дано:
​\( m_1 \)​ = 200 г
​\( m_2 \)​ = 100 г
​\( t_1 \)​ = 80 °С
​\( t_2 \)​ = 20 °С
​\( t \)​ = 60 °С
______________

​\( Q_1 \)​ — ? ​\( Q_2 \)​ — ?
​\( c_1 \)​ = 4200 Дж/кг · °С

2. СИ: ​\( m_1 \)​ = 0,2 кг; ​\( m_2 \)​ = 0,1 кг.

3. Анализ задачи. В задаче описан процесс теплообмена между горячей и холодной водой. Горячая вода отдаёт количество теплоты ​\( Q_1 \)​ и охлаждается от температуры ​\( t_1 \)​ до температуры ​\( t \)​. Холодная вода получает количество теплоты ​\( Q_2 \)​ и нагревается от температуры ​\( t_2 \)​ до температуры ​\( t \)​.

4. Решение задачи в общем виде. Количество теплоты, отданное горячей водой, вычисляется по формуле: ​\( Q_1=c_1m_1(t_1-t) \)​.

Количество теплоты, полученное холодной водой, вычисляется по формуле: \( Q_2=c_2m_2(t-t_2) \).

5. Вычисления.
​\( Q_1 \)​ = 4200 Дж/кг · °С · 0,2 кг · 20 °С = 16800 Дж
\( Q_2 \) = 4200 Дж/кг · °С · 0,1 кг · 40 °С = 16800 Дж

6. В ответе получено, что количество теплоты, отданное горячей водой, равно количеству теплоты, полученному холодной водой. При этом рассматривалась идеализированная ситуация и не учитывалось, что некоторое количество теплоты пошло на нагревание стакана, в котором находилась вода, и окружающего воздуха. В действительности же количество теплоты, отданное горячей водой, больше, чем количество теплоты, полученное холодной водой.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Удельная теплоёмкость серебра 250 Дж/(кг · °С). Что это означает?

1) при остывании 1 кг серебра на 250 °С выделяется количество теплоты 1 Дж
2) при остывании 250 кг серебра на 1 °С выделяется количество теплоты 1 Дж
3) при остывании 250 кг серебра на 1 °С поглощается количество теплоты 1 Дж
4) при остывании 1 кг серебра на 1 °С выделяется количество теплоты 250 Дж

2. Удельная теплоёмкость цинка 400 Дж/(кг · °С). Это означает, что

1) при нагревании 1 кг цинка на 400 °С его внутренняя энергия увеличивается на 1 Дж
2) при нагревании 400 кг цинка на 1 °С его внутренняя энергия увеличивается на 1 Дж
3) для нагревания 400 кг цинка на 1 °С его необходимо затратить 1 Дж энергии
4) при нагревании 1 кг цинка на 1 °С его внутренняя энергия увеличивается на 400 Дж

3.\circ \)​

4. На рисунке приведён график зависимости количества теплоты, необходимого для нагревания двух тел (1 и 2) одинаковой массы, от температуры. Сравните значения удельной теплоёмкости (​\( c_1 \)​ и ​\( c_2 \)​) веществ, из которых сделаны эти тела.

1) ​\( c_1=c_2 \)​
2) ​\( c_1>c_2 \)​
3) \( c_1<c_2 \)
4) ответ зависит от значения массы тел

5. На диаграмме представлены значения количества теплоты, переданного двум телам равной массы при изменении их температуры на одно и то же число градусов. Какое соотношение для удельных теплоёмкостей веществ, из которых изготовлены тела, является верным?

1) \( c_1=c_2 \)
2) \( c_1=3c_2 \)
3) \( c_2=3c_1 \)
4) \( c_2=2c_1 \)

6. На рисунке представлен график зависимости температуры твёрдого тела от отданного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Чему равна удельная теплоёмкость вещества этого тела?

1) 500 Дж/(кг · °С)
2) 250 Дж/(кг · °С)
3) 125 Дж/(кг · °С)
4) 100 Дж/(кг · °С)

7. При нагревании кристаллического вещества массой 100 г измеряли температуру вещества и количество теплоты, сообщённое веществу. Данные измерений представили в виде таблицы. Считая, что потерями энергии можно пренебречь, определите удельную теплоёмкость вещества в твёрдом состоянии.

1) 192 Дж/(кг · °С)
2) 240 Дж/(кг · °С)
3) 576 Дж/(кг · °С)
4) 480 Дж/(кг · °С)

8. Чтобы нагреть 192 г молибдена на 1 К, нужно передать ему количество теплоты 48 Дж. Чему равна удельная теплоёмкость этого вещества?

1) 250 Дж/(кг · К)
2) 24 Дж/(кг · К)
3) 4·10-3 Дж/(кг · К)
4) 0,92 Дж/(кг · К)

9. Какое количество теплоты необходимо для нагревания 100 г свинца от 27 до 47 °С?

1) 390 Дж
2) 26 кДж
3) 260 Дж
4) 390 кДж

10. На нагревание кирпича от 20 до 85 °С затрачено такое же количество теплоты, как для нагревания воды такой же массы на 13 °С. Удельная теплоёмкость кирпича равна

1) 840 Дж/(кг · К)
2) 21000 Дж/(кг · К)
3) 2100 Дж/(кг · К)
4) 1680 Дж/(кг · К)

11. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Количество теплоты, которое тело получает при повышении его температуры на некоторое число градусов, равно количеству теплоты, которое это тело отдаёт при понижении его температуры на такое же число градусов.
2) При охлаждении вещества его внутренняя энергия увеличивается.
3) Количество теплоты, которое вещество получает при нагревании, идёт главным образом на увеличение кинетической энергии его молекул.
4) Количество теплоты, которое вещество получает при нагревании, идёт главным образом на увеличение потенциальной энергии взаимодействия его молекул
5) Внутреннюю энергию тела можно изменить, только сообщив ему некоторое количество теплоты

12. В таблице представлены результаты измерений массы ​\( m \)​, изменения температуры ​\( \Delta t \)​ и количества теплоты ​\( Q \)​, выделяющегося при охлаждении цилиндров, изготовленных из меди или алюминия.

Какие утверждения соответствуют результатам проведённого эксперимента? Из предложенного перечня выберите два правильных. Укажите их номера. На основании проведенных измерений можно утверждать, что количество теплоты, выделяющееся при охлаждении,

1) зависит от вещества, из которого изготовлен цилиндр.
2) не зависит от вещества, из которого изготовлен цилиндр.
3) увеличивается при увеличении массы цилиндра.
4) увеличивается при увеличении разности температур.
5) удельная теплоёмкость алюминия в 4 раза больше, чем удельная теплоёмкость олова.

Часть 2

C1.Твёрдое тело массой 2 кг помещают в печь мощностью 2 кВт и начинают нагревать. На рисунке изображена зависимость температуры ​\( t \)​ этого тела от времени нагревания ​\( \tau \)​. Чему равна удельная теплоёмкость вещества?

1) 400 Дж/(кг · °С)
2) 200 Дж/(кг · °С)
3) 40 Дж/(кг · °С)
4) 20 Дж/(кг · °С)

Ответы

Количество теплоты. Удельная теплоёмкость

3 (59.47%) 38 votes

Витебский кирпич – лучший печной кирпич? Давайте разбираться

X

Подбирая подходящий материал для проведения того или иного вида строительных работ, особое внимание следует обращать на его технические характеристики. Это касается и удельной теплоемкости кирпича, от которой во многом зависит потребность дома в последующей термоизоляции и дополнительной отделке стен.

Характеристики кирпича, которые влияют на его применение:

  • Удельная теплоемкость. Величина, определяющая количество тепловой энергии, необходимой для нагревания 1 кг на 1 градус.
  • Теплопроводность. Очень важная характеристика для кирпичных изделий, позволяющая определить количество передаваемого тепла со стороны комнаты на улицу.
  • На уровень теплопередачи кирпичной стены прямым образом влияют характеристики использованного для ее возведения материала. В тех случаях, когда речь идет о многослойной кладке, потребуется учитывать коэффициент теплопроводности каждого слоя в отдельности.

Керамический

Полезная информация:

  • Плотность кирпича разных видов
  • Плюсы и минусы керамического кирпича
  • Водопоглощение керамического кирпича
  • Раствор для кладки кирпича
  • Плюсы и минусы силикатного кирпича

Исходя из технологии производства, кирпич классифицируется на керамическую и силикатную группы. При этом оба вида имеют значительные отличия по плотности материала, удельной теплоемкости и коэффициенту теплопроводности. Сырьем для изготовления керамического кирпича, еще его называют красным, выступает глина, в которую добавляют ряд компонентов. Сформированные сырые заготовки подвергаются обжигу в специальных печах. Показатель удельной теплоемкости может колебаться в пределах 0,7-0,9 кДж/(кг·K). Что касается средней плотности, то она обычно находится на уровне 1400 кг/м3.

Среди сильных сторон керамического кирпича можно выделить:

1. Гладкость поверхность. Это повышает его внешнюю эстетичность и удобство укладки. 2. Стойкость к морозу и влаге. В обычных условиях стены не нуждаются в дополнительной влаго- и термоизоляции. 3. Способность переносить высокие температуры. Это позволяет использовать керамический кирпич для возведения печей, мангалов, жаропрочных перегородок. 4. Плотность 700-2100 кг/м3. На эту характеристику непосредственно влияет наличие внутренних пор. По мере увеличения пористости материала уменьшается его плотность, и возрастают теплоизоляционные характеристики.

Лего-кирпич: что это такое и характеристики

Плотность и удельная теплоемкость кирпича

Кирпич — ходовой стройматериал в строительстве зданий и сооружений. Многие различают только красный и белый кирпич, но его виды намного разнообразнее. Они различаются как внешне (форма, цвет, размеры), так и такими свойствами, как плотность и теплоемкость.

Традиционно различают керамический и силикатный кирпич, которые имеют различную технологию изготовления. Важно знать, что плотность кирпича, его удельная теплоемкость и теплопроводность кирпича у каждого вида может существенно отличаться.

Керамический кирпич изготавливается из глины с различными добавками и подвергается обжигу. Удельная теплоемкость керамического кирпича равна 700…900 Дж/(кг·град). Средняя плотность керамического кирпича имеет значение 1400 кг/м3. Преимуществами этого вида являются: гладкая поверхность, морозо- и водоустойчивость, а также стойкость к высоким температурам. Плотность керамического кирпича определяется его пористостью и может находится в пределах от 700 до 2100 кг/м3. Чем выше пористость, тем меньше плотность кирпича.

Силикатный кирпич имеет следующие разновидности: полнотелый, пустотелый и поризованный, он имеет несколько типоразмеров: одинарный, полуторный и двойной. Средняя плотность силикатного кирпича составляет 1600 кг/м3. Плюсы силикатного кирпича в отличной звуконепроницаемости. Даже если прокладывать тонкий слой из такого материала, звукоизоляционные свойства останутся на должном уровне. Удельная теплоемкость силикатного кирпича находится в пределах от 750 до 850 Дж/(кг·град).

Значения плотности кирпича различных видов и его удельной (массовой) теплоемкости при различных температурах представлены в таблице:
Таблица плотности и удельной теплоемкости кирпича

Вид кирпичаТемпература, °СПлотность, кг/м3Теплоемкость, Дж/(кг·град)
Трепельный-20…20700…1300712
Силикатный-20…201000…2200754…837
Саманный-20…20753
Красный0…1001600…2070840…879
Желтый-20…201817728
Строительный20800…1500800
Облицовочный201800880
Динасовый1001500…1900842
Динасовый10001500…19001100
Динасовый15001500…19001243
Карборундовый201000…1300700
Карборундовый1001000…1300841
Карборундовый10001000…1300779
Магнезитовый1002700930
Магнезитовый100027001160
Магнезитовый150027001239
Хромитовый1003050712
Хромитовый10003050921
Шамотный1001850833
Шамотный100018501084
Шамотный150018501251

Необходимо отметить еще один популярный вид кирпича – облицовочный кирпич. Он не боится ни влаги, ни холодов. Удельная теплоемкость облицовочного кирпича составляет 880 Дж/(кг·град). Облицовочный кирпич имеет оттенки от ярко-желтого до огненно-красного. Таким материалом можно производить и отделочные и облицовочные работы. Плотность кирпича этого вида имеет величину 1800 кг/м3.

Стоит отметить отдельный класс кирпичей — огнеупорный кирпич. К этому классу относятся динасовый, карборундовый, магнезитовый и шамотный кирпич. Огнеупорный кирпич достаточно тяжел — плотность кирпича этого класса может достигать значения 2700 кг/м3.

Наименьшей теплоемкостью при высоких температурах обладает карборундовый кирпич — она составляет величину 779 Дж/(кг·град) при температуре 1000°С. Кладка из такого кирпича прогревается намного быстрее, чем из шамотного, но хуже держит тепло.

Огнеупорный кирпич применяется, при строительстве печей, с рабочей температурой до 1500°С. Удельная теплоемкость огнеупорного кирпича существенно зависит от температуры. Например, удельная теплоемкость шамотного кирпича имеет величину 833 Дж/(кг·град) при 100°С и 1251 Дж/(кг·град) при 1500°С.

Источники:

  1. Франчук А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М.: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
  2. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с. строительной физики, 1969 — 142 с.
  3. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
  4. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.

Силикатный

Что касается силикатного кирпича, то он бывает полнотелым, пустотелым и поризованным. Исходя из размеров, различают одинарные, полуторные и двойные кирпичи. В среднем силикатный кирпич обладает плотностью 1600 кг/м3. Особенно ценятся шумопоглощающие характеристики силикатной кладки: даже если речь идет о стене небольшой толщины, уровень ее звукоизоляции будет на порядок выше, чем в случае применения других типов кладочного материала.

Витебский кирпич – лучший печной кирпич?

Вас, приветствует главный по печам — проПЕЧКИн

Уважаемые друзья, сегодня мы поразмышляем над тезисом о лучшем кирпиче для печей и каминов.

Начнем с самого популярного кирпича – Витебский кирпич. Услышать хвалебные отзывы об этом кирпиче можно и от печника, и от продавца, да и на любом профильном форуме. Давайте разбираться, что же это за кирпич!

Довод №1:

Витебский кирпич производит белорусское предприятие ОАО «Керамика» г. Витебск. На предприятии установлено современное оборудование, что позволяет добиться отличной геометрии кирпича – как известно одно из основных показателей качества.

Довод №2:

Кирпич витебской керамики – это единственный белорусский кирпич, на котором снята «фаска».

Что же такое «фаска», спросите, Вы? Фаска – это скос на торцевой поверхности кирпича, на фото ниже.

Зачем же, эта фаска спросите, Вы? Благодаря фаске, шов при кладке кирпича получиться очень красивый и аккуратный.

Довод №3:

Благодаря тому, что Витебский кирпич производят из глины высокого качества – в этом печном кирпиче минимальное количество извести. А значит, Витебский кирпич отлично переносит температуры и не подвержен термическому разрушению
.
Довод №4:

Особенностью производства Витебского кирпича является технология обжига. Благодаря ей, кирпич обладает не только высокими прочностными характеристиками, но и однотонным красным цветом
.
Довод №5:

Кирпич производства Витебской Керамики имеет две гладкие лицевые поверхности (тычок и ложок) изобр 1. Это позволяет не отштукатуривать кирпич, а сложить печку «под расшивку» изобр 2.

Довод №6:

Витебский кирпич – это единственный кирпич, выпускаемый с радиусным углом. Благодаря этому, отпадает необходимость зарезать такие углы вручную. Следовательно, печник экономит время, а заказчик деньги.

Неужели Витебский печной кирпич такой идеальный и не имеет аналогов? Спросите вы.

Нет, это не так. Витебский кирпич не является идеальным. Существует кирпич лучшего качества, чем Витебский. Но ввиду того, что такой кирпич является импортным и имеет цену в 5-6 раз превышающую стоимость Витебского кирпича, не является столь популярным. Вот мы и пришли к доводу №7 – стоимость

.

Выше, мы привели, Вам 7 доводов в пользу Витебского печного кирпича. Приобрести кирпич, а так же получить консультацию, Вы, можете в нашем магазине проПЕЧКИн по адресу: г. Минск, пр-т Партизанский, д.168, корп.21.

В следующей статье, мы поговорим про импортный клинкерный кирпич …

проПЕЧКИн желает Вам удачи!

Облицовочный

Отдельно стоит сказать об облицовочном кирпиче, который с одинаковым успехом противостоит и воде, и повышению температуры. Показатель удельной теплоемкости этого материала находится на уровне 0,88 кДж/(кг·K), при плотности до 2700 кг/м3. В продаже облицовочные кирпичи представлены в большом многообразии оттенков. Они подходят как для облицовки, так и для укладки.

Огнеупорный

Представлен динасовыми, карборундовыми, магнезитовыми и шамотными кирпичами. Масса одного кирпича довольно большая, по причине значительной плотности (2700 кг/м3). Самый низкий показатель теплоемкости при нагревании у карборундового кирпича 0,779 кДж/(кг·K) для температуры +1000 градусов. Скорость нагревания печи, уложенной из этого кирпича, значительно превышает нагрев шамотной кладки, однако охлаждение наступает быстрее.

Из огнеупорного кирпича обустраиваются печи, предусматривающие нагревание до +1500 градусов. На удельную теплоемкость данного материала большое влияние оказывает температура нагрева. К примеру, тот же шамотный кирпич при +100 градусах обладает теплоемкостью 0,83 кДж/(кг·K). Однако, если его нагреть до +1500 градусов, это спровоцирует рост теплоемкости до 1,25 кДж/(кг·K).

Какой же кирпич выбрать для кладки печей и каминов?

Поскольку самый надежный термостойкий материал для кладки печи – это шамотный кирпич, то выполненная из этого материала работа будет долговечной. Единственный недостаток этого стройматериала – высокая стоимость, поэтому опытные мастера комбинируют несколько видов кирпича. Шамотный они используют для отсека топки. Все остальные части конструкции, которые не контактируют с открытым огнем, выполняют из более дешевого материала – огнеупорного или печного.

В нашей есть все необходимые материалы для постройки печи, камина или других конструкций с высокой рабочей температурой.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Расшивка швов кирпичной кладки • Расчет количества кирпича для кладки • Расчет кирпичей в поддоне

[PDF] Задания контрольной работы №1 «Тепловые явления» для 8 класса

Download Задания контрольной работы №1 «Тепловые явления» для 8 класса…

Задания контрольной работы №1 «Тепловые явления» для 8 класса ЧАСТЬ А. Выберите один правильный ответ. 1.  Что происходит с температурой тела, если оно поглощает больше энергии, чем выделяет? 1) повышается 2) понижается 3) не изменяется 4) может повышаться, может понижаться.  Тело А находится в тепловом равновесии с телом С, а тело В не находится в тепловом равновесии с телом С. Найдите верное утверждение. 1) температуры тел А и В одинаковы 2) температуры тел А, В и С одинаковы 3) Тела А и В находятся в тепловом равновесии 4) температуры тел А и В не одинаковы.  Тепловое движение совершают… 1) только молекулы газов 2) только молекулы жидкостей 3) только молекулы твердых тел 4) молекулы любых веществ.  Ниже названо несколько тел: кубик льда при температуре 0ºС; неподвижно лежащий на земле мяч; бортовой журнал, находящийся на борту космического корабля. Есть ли среди названных тел такие, у которых внутренняя энергия равна нулю? 1) да, кубик льда при температуре 0ºС 2) да, неподвижно лежащий на земле мяч 3) да, бортовой журнал на борту космического корабля 4) среди перечисленных таких тел нет 2.  Внутреннюю энергию тела можно изменить… 1) только совершением работы 2) только теплопередачей 3) совершением работы и теплопередачей 4) внутреннюю энергию изменить нельзя.  Один из двух одинаковых шариков лежит на земле, другой – на подставке на высоте 1 м над поверхностью земли. Температура шариков одинакова. Что можно сказать о внутренней энергии шариков? 1) внутренняя энергия одинакова 2) внутренняя энергия первого шарика больше, чем второго 3) внутренняя энергия первого шарика меньше, чем второго 4) ничего определенного сказать нельзя.  В металлическую кружку налита вода. Какое из перечисленных действий не приводит к изменению внутренней энергии? 1) нагревание воды на горячей плите 2) совершение работы над водой, приведение ее в поступательное движение вместе с кружкой 3) совершая работу над водой перемешиванием ее миксером 4) все перечисленные способы.  Внутренняя энергия тела не зависит 1) от массы тела 2) от рода вещества и температуры тела 3) от температуры и массы тела 4) от скорости движения тела. 3.

Ложка, опущенная в тарелку с горячим супом, стала горячей. Какой вид теплопередачи является основным в данном случае? 1) конвекция 2) теплопроводность 3) излучение 4) все виды теплопередачи вносят свой вклад На Земле в огромных масштабах осуществляется круговорот воздушных масс. С каким видом теплопередачи в основном связано движение воздуха? 1) теплопроводность и излучение 2) теплопроводность 3) излучение 4) конвекция. Метеорит при прохождении через земную атмосферу раскалился. Как изменилась его внутренняя энергия? 1) уменьшилась за счет совершения работы 2) увеличилась за счет совершения работы 3) уменьшилась за счет теплопередачи 4) увеличилась за счет теплопередачи. Какой вид теплопередачи сопровождается переносом вещества? 1) излучение 2) конвекция 3) теплопроводность 4) механическая работа

4. 

Оболочку стратостата красят в серебристый цвет, чтобы 1) уменьшить теплопроводность оболочки 2) увеличить скорость конвекции окружающего воздуха 3) уменьшить поглощение энергии излучения 4) увеличить поглощение энергии излучения Батареи центрального отопления ставят обычно под окнами, чтобы 1) теплый воздух равномерно опускался к полу 2) холодный воздух, поднимаясь вверх, уходил из помещения 3) холодный воздух вследствие излучения опускался к полу 4) теплый воздух вследствие конвекции поднимался вверх и уходил из помещения Форточки в окнах делают вверху, чтобы 1) теплый воздух равномерно опускался к полу 2) холодный воздух, поднимаясь вверх, уходил из помещения 3) холодный воздух вследствие излучения опускался к полу 4) теплый воздух вследствие конвекции поднимался вверх и уходил из помещения Металл на ощупь кажется холодным, потому, что… 1) у металла хорошая теплопроводность, он быстро передает тепло от рук 2) у металла плохая теплопроводность, он быстро передает холод к рукам 3) у металла плохая теплопроводность, он плохо вырабатывает холод 4) в металлах невозможна конвекция

5. 

Медный и алюминиевый шарики одинаковой массы нагрели в кипятке, а затем вынули и положили на льдину. Под каким из шариков расплавится больше льда? 1) под медным 2) под алюминиевым 3) одинаково под двумя шариками 4) лед не расплавится Массы и температуры золотого и серебряного колец одинаковы, им сообщают одинаковое количество теплоты. При этом… 1) температура золотого кольца станет выше, чем серебряного 2) температура серебряного кольца станет выше, чем золотого

3) температура золотого кольца станет ниже, чем серебряного 4) температуры колец останутся одинаковыми Дж Удельная теплоемкость свинца равна 140 . Это значит, что… кг  С 1) для нагревания свинца массой 1 кг на 140 ºС потребуется 1 Дж теплоты 2) для нагревания свинца массой 140 кг на 1 ºС потребуется 1 Дж теплоты 3) при охлаждении свинца массой 1 кг на 1 ºС выделится 140 Дж теплоты 4) при охлаждении свинца массой 140 кг на 1 ºС выделится 1 Дж теплоты Дж Удельная теплоемкость кирпича равна 880 . Это значит, что… кг  С 1) для нагревания кирпича массой 1 кг на 880 ºС потребуется 1 Дж теплоты 2) для нагревания кирпича массой 880 кг на 1 ºС потребуется 1 Дж теплоты 3) при охлаждении кирпича массой 1 кг на 1 ºС выделится 880 Дж тепла 4) при охлаждении кирпича массой 880 кг на 1 ºС выделится 1 Дж теплоты

6. 

Удельная теплота сгорания дров равна 10 МДж/кг. Это значит, что… 1) при полном сгорании 1 кг дров выделяется 10 МДж тепла 2) для полного сгорании 1 кг дров требуется 10 МДж тепла 3) при полном сгорании 1 м3 дров выделяется 10 МДж тепла 4) при полном сгорании 1∙107 кг дров выделяется 1 Дж тепла Два тела массами m1 = 2 кг и m2 = 1 кг, состоящие из разных веществ, нагрели на одинаковое количество градусов. Сравните количество теплоты Q1 и Q2, сообщенное Дж телам, если удельные теплоемкости тел соответственно равны с1 = 230 , кг  С Дж с2 = 460 . кг  С 1) Q1 = 2Q2 2) Q2 = 2Q1 3) Q1 = Q2 4) Q2 = 4Q1 Удельная теплота сгорания топлива равна 4,5∙107 Дж/кг. Это значит, что… 1) при полном сгорании 1 кг топлива выделяется 4,5∙107 Дж тепла 2) для полного сгорания 1 кг топлива требуется 4,5∙107 Дж тепла 3) при полном сгорании 1 м3 топлива выделяется 4,5∙107 Дж тепла 4) при полном сгорании 4,5∙107 кг топлива выделяется тепла 1 Дж тепла Алюминиевая и стальная ложки одинаковой массы, взятые при одинаковой температуре, получили одинаковое количество теплоты. При этом… 1) алюминиевая ложка нагрелась больше 2) стальная ложка нагрелась больше 3) стальная ложка нагрелась меньше 4) ложки нагрелись одинаково

7. 

На рисунке представлен график зависимости изменения температуры твердого тела от времени. В течение третьей минуты: 1) температура тела повышалась, внутренняя энергия не изменялась 2) температура тела понижалась, внутренняя энергия уменьшалась 3) температура тела повышалась, внутренняя энергия тела увеличивалась 4) температура тела не изменялась, внутренняя энергия тела не изменялась.

На рисунке представлен график зависимости изменения температуры твердого тела от времени. В течение второй минуты: 1) температура тела повышалась, внутренняя энергия не изменялась 2) температура тела понижалась, внутренняя энергия уменьшалась 3) температура тела повышалась, внутренняя энергия тела увеличивалась 4) температура тела не изменялась, внутренняя энергия тела не изменялась. На рисунке представлен график зависимости изменения температуры твердого тела от времени. В течение шестой минуты: 1) температура тела повышалась, внутренняя энергия не изменялась 2) температура тела понижалась, внутренняя энергия уменьшалась 3) температура тела повышалась, внутренняя энергия тела увеличивалась 4) температура тела не изменялась, внутренняя энергия тела не изменялась. На рисунке представлен график зависимости изменения температуры твердого тела от времени. В течение пятой минуты: 1) температура тела повышалась, внутренняя энергия не изменялась 2) температура тела понижалась, внутренняя энергия уменьшалась 3) температура тела повышалась, внутренняя энергия тела увеличивалась 4) температура тела не изменялась, внутренняя энергия тела не изменялась.

ЧАСТЬ В. 8.  Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца таблицы с их изменениями в правом столбце. Величина А. Над телом совершают механическую работу. Его температура при этом… Б. При охлаждении тела удельная теплоемкость вещества, из которого оно сделано … В. При увеличении массы тела количество теплоты, выделяемое при его полном сгорании…

Изменение 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется

Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца таблицы с их изменениями в правом столбце. Величина Изменение А. Тело отдает количество теплоты без изменения 1) увеличивается агрегатного состояния. Его температура при этом… Б. При увеличении массы тела его удельная теплота сгорания 2) уменьшается … В. При уменьшении массы тела количество теплоты, 3) не изменяется требуемое для его нагревания… Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца таблицы с их изменениями в правом столбце. Величина А. При охлаждении тела удельная теплота сгорания вещества, из которого оно сделано… Б. Тело принимает количество теплоты без изменения агрегатного состояния. При этом его температура … В. При уменьшении массы тела количество теплоты, требуемое для его нагревания…

Изменение 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется

Используя условие задачи, установите соответствия величин из левого столбца таблицы с их изменениями в правом столбце. Величина А. Газ совершает механическую работу. Его температура при этом… Б. При нагревании тела его удельная теплоемкость … В. При увеличении массы тела количество теплоты, требуемое для его нагревания…

Изменение 1) увеличивается 2) уменьшается 3) не изменяется

Решите задачи 9.  При сгорании 500 г спирта выделяется… Дж тепла.  При сгорании 3 кг пороха выделяется… Дж тепла.  При полном сгорании 2,5 кг каменного угля выделяется… Дж энергии.  Сжигая 4 кг бензина, можно получить… Дж теплоты. 10.  Получив от горячей воды 100 Дж тепла, алюминиевая ложка массой 0,1 кг нагреется на … ºС.  Алюминиевая деталь массой 0,2 кг получает 9200 Дж энергии, при этом она нагревается на … ºС.  Затратив 2520 кДж энергии можно нагреть на 30ºС … кг воды.  При включении в электрическую сеть железный утюг массой 3 кг получил 138 кДж теплоты, при этом он нагрелся на … ºС. ЧАСТЬ С. Решите задачу. 11.  Сколько килограммов сухих дров нужно сжечь, чтобы нагреть 10 кг воды от 30ºС до кипения? Потерями энергии пренебречь. Ответ представить целым числом граммов.  Какую массу керосина надо сжечь, чтобы за счет выделившегося тепла нагреть 10т чугуна на 10ºС? Потерями тепла пренебречь. Ответ округлите до сотых числа.

 

Рассчитайте массу керосина, который потребуется сжечь для того, чтобы нагреть 9,2 кг воды от 10 до 80ºС, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании керосина, пойдет на нагрев воды. Ответ представьте целым числом граммов. Определить массу торфа, необходимую для нагревания воды массой 10 кг от 50ºС до кипения. Считать, что все выделившееся тепло идет на нагрев воды. Ответ представить целым числом граммов.

Презентация к уроку физики в 8 классе по теме «Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Лицей № 7» г. Бердск

Количество теплоты. Единицы количества теплоты. Удельная теплоемкость.

8 класс

Учитель физики И.В.Торопчина

Лицей №7, г. Бердск

Способы изменения

внутренней энергии тела

Теплопередача

Совершение

механической работы

Теплопроводность

Излучение

Конвекция

Количество теплоты

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты .

Q количество теплоты

От каких величин зависит количество теплоты?

  • Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела, зависит от его массы.
  • Чем больше масса тела, тем большее количество теплоты надо затратить, чтобы изменить его температуру на одно и то же число градусов.

От каких величин зависит количество теплоты?

Количество теплоты, которое необходимо для нагревания, зависит от того, на сколько градусов нагревается тело, т.е. количество теплоты зависит от разности температур тела.

От каких величин зависит количество теплоты?

Количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела, зависит от того, из какого вещества оно состоит, т. е. от рода вещества.

Нагревание разных веществ равной массы

От каких величин зависит количество теплоты?

Вывод: количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела (или выделяемое при остывании), зависит от массы этого тела, от изменения его температуры и рода вещества .

Единицы количества теплоты

Количество теплоты обозначают буквой Q.

Как и всякий другой вид энергии, количество теплоты измеряют в джоулях (Дж) или в килоджоулях (кДж).

1 кДж = 1000 Дж.

  • Однако измерять количество теплоты учёные стали задолго до того, как в физике появилось понятие энергии. Тогда была установлена особая единица для измерения количества теплоты — калория (кал) или килокалория (ккал). (Калория — от лат. калор — тепло, жар.)

1 ккал = 1000 кал.

  • Калория — это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1°С.

1 кал = 4,19 Дж ≈ 4,2 Дж.

1 ккал = 4190 Дж ≈ 4200 Дж ≈ 4,2 кДж.

Удельная теплоемкость вещества

  • Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 º С, называется удельной теплоемкостью вещества.

Обозначается: с единица измерения: Дж/кг ·° С

Удельная теплоемкость меди равна

400 Дж/кг ·° С.

Это означает, что для нагревания меди

m = 1 кг на 1 º С необходимо количество теплоты, равное 400 Дж ( при охлаждении

1 кг меди на 1 º С выделяется Q= 400Дж)

У разных веществ удельная теплоемкость имеет разные значения .

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

Например, у воды с = 4200 Дж/кг ·° С;

у льда с = 2100 Дж/кг ·° С

у водяного пара с =2200 Дж/кг·°С

Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью.

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.

0, если тело теряет тепло, то Q Опыт показывает, что если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается настолько, насколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.»

Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении.

Количество теплоты, которое получает (или отдаёт) тело, зависит от его массы, рода вещества, и изменения температуры .

Q = сm(t 2 — t 1 )

Q- количество теплоты

С- удельная теплоемкость вещества

t 1 и t 2 — это начальная и конечная температуры тела

Если тело нагревается, Q 0, если тело теряет тепло, то Q

Опыт показывает, что если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается настолько, насколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.

Подумай и ответь!

1. Удельная теплоёмкость кирпича равна 880 Дж/кг˚С. Что это означает?

2. Почему медная проволока нагревается быстрее, чем таких же размеров деревянная палочка?

3. Почему в медицинских грелках используют воду?

Подумай и ответь!

4. Воду часто применяют в качестве охладителя  в двигателях внутреннего сгорания и атомных реакторах, т.к. она……

Подумай и ответь!

5.Почему в районах, расположенных вблизи водоёмов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно?

Подумай и ответь!

6. Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной?

Домашнее задание:

§7,8,9

Упр. 7(2), стр. 26,

упр. 8 (2) стр. 29

Спасибо за внимание!

Плотность и удельная теплоемкость кирпича. Показатели удельной теплоемкости различных видов кирпича Чему равна удельная теплоемкость кирпича

Выбор кирпича как строительного материала для возведения стен любых помещений, печей или каминов осуществляют на основании его свойств, связанных со способностью проводить, удерживать тепло или холод, выносить воздействие высоких или низких температур. Самые важные теплотехнические характеристики: коэффициент теплопроводности, теплоемкость и морозостойкость.

Под этим названием прежде понимали лишь элементы стандартного размера (250х120х65) из обожженной глины. Сейчас производят и продают строительные изделия, изготовленные из любых пригодных компонентов, имеющие форму правильного параллелепипеда и размеры, схожие с габаритами классического керамического варианта.

Основные разновидности:

  • керамический рядовой (строительный) — классический камень красного цвета из обожженной глины;
  • керамический лицевой — отличается лучшими внешними качествами, повышенной устойчивостью к атмосферным воздействиям, обычно имеет внутри полости;
  • силикатный полнотелый — светло-серого цвета из прессованной песчано-известняковой смеси, уступает керамическому по всем показателям (в том числе теплотехническим), кроме прочности;
  • силикатный пустотный — отличается наличием полостей, повышающих способность стен сохранять тепло;
  • гиперпрессованый — из цемента с пигментами, придающими оттенки натурального материала, заполнителями смеси являются крошка известняка, мрамора, гранулы доменного шлака;
  • шамотный — предназначен для кладки печей, каминов, дымоходов;
  • клинкерный — отличается от обычного тем, что при его производстве используют особые сорта глины и более высокие температуры обжига;
  • теплая керамика (поризованный камень) — ее характеристики намного превосходят теплопроводность красного кирпича, это достигается за счет наличия в глиняной массе пор, заполненных воздухом, и особой конструкции элемента, имеющего большое количества пустот внутри.

Коэффициент теплопроводности

Теплопроводность вещества — количественная характеристика его способности проводить энергию (тепло). Для ее сравнения у разных строительных материалов используют коэффициент теплопроводности — количество теплоты, проходящей через образец единичных длины и площади за единицу времени при единичной разнице температур. Измеряется в Ватт/метр*Кельвин (Вт/м*К).

При выборе кирпича для возведения стен на показатель теплопроводности обращают внимание, так как от него зависит минимально допустимая толщина конструкции. Чем меньше значение, тем лучше стена удерживает тепло и тем тоньше она может быть, экономнее расход. Этот же параметр учитывают, подбирая вид утеплителя, размер его слоя и технологию.

Теплопроводность зависит от таких факторов:

  • материал: лучшие показатели — у теплой поризованной керамики, худшие — у гиперпрессованного или силикатного кирпича;
  • плотность — чем она выше, тем хуже удерживается тепло;
  • наличие пустот в изделиях — полости внутри щелевого стенового камня после выполнения монтажа заполняет воздух, за счет этого лучше сохраняются тепло или прохлада в помещении.

По коэффициенту теплопроводности в сухом состоянии различают следующие виды кладок:

  • высокоэффективные — до 0,20;
  • повышенной эффективности — от 0,21 до 0,24;
  • эффективные — от 0,25 до 0,36;
  • условно-эффективные — от 0,37 до 0,46;
  • обыкновенные — более 0,46.

При выполнении расчетов, выборе лицевого и строительного кирпича и утеплителя учитывают, что способность стены проводить тепло зависит не только от свойств материала, но и характеризуется коэффициентом теплопроводности раствора и толщиной швов.

Теплоемкость

Это количество теплоты (энергии), которое необходимо подвести к телу, чтобы повысить его температуру на 1 Кельвин. Единица измерения этого показателя — Джоуль на Кельвин (Дж/К). Удельная теплоемкость — ее отношение к массе вещества, единица измерения — Джоуль/кг*Кельвин (Дж/кг*К). У кирпича ее значение — от 700 до 1250 Дж/кг*К. Более точные цифры зависят от материала, из которого изготовлен конкретный вид.

Параметр влияет на расход энергии, требуемой для отопления дома: чем ниже значение, тем быстрее прогревается помещение и тем меньше средств уйдет на оплату. Он особенно важен, если проживание в доме непостоянное, то есть периодически требуется прогревать стены. Лучший вариант — силикат, но точные расчеты рекомендуется поручить специалисту. Необходимо учитывать не только теплоемкость стены, но и ее толщину, теплоемкость кладочного раствора, ширину швов, особенности расположения помещения и коэффициент теплоотдачи.

Морозостойкость

Выражается в количестве циклов замораживания-оттаивания, которое элемент выдерживает без существенных ухудшений свойств. Значение имеет не нижний уровень температуры, а именно частота замораживания влаги в порах. Вода, превратившись в лед, расширяется, что способствует разрушению камня.

Обычно морозостойкость обозначают индексом, который содержит большую латинскую букву F и цифры. Например: маркировка F50 указывает на то, что этот материал начинает терять прочность не ранее, чем через 50 циклов замораживания-оттаивания. Возможные марки кирпича по морозостойкости (ГОСТ 530-2012): F25; F35; F50; F100; F200; F300. Ориентируясь на обозначенную цифру, нужно понимать, что количество циклов не совпадает с количеством сезонов.

В некоторых регионах в течение одной зимы может многократно происходить резкая смена температур. Для несущих стен рекомендуют использовать минимум F35, для облицовки — от F75. Варианты с более низкими показателями пригодны только для регионов с мягким климатом.

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

Определение и формула теплоемкости

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

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

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

Вернуться к оглавлению

Использование теплоемкости на практике

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

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

Таблица 1

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

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

Вернуться к оглавлению

Теплоемкость строительных материалов

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

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

Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м 2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м 2 данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м 3 *0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 деревянной стены будет весить: 500 кг/м 3 *0,3 м 3 = 150 кг.

Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м 3 древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

Подбирая подходящий материал для проведения того или иного вида строительных работ, особое внимание следует обращать на его технические характеристики. Это касается и удельной теплоемкости кирпича, от которой во многом зависит потребность дома в последующей термоизоляции и дополнительной отделке стен.

Характеристики кирпича, которые влияют на его применение:

  • Удельная теплоемкость. Величина, определяющая количество тепловой энергии, необходимой для нагревания 1 кг на 1 градус.
  • Теплопроводность. Очень важная характеристика для кирпичных изделий, позволяющая определить количество передаваемого тепла со стороны комнаты на улицу.
  • На уровень теплопередачи кирпичной стены прямым образом влияют характеристики использованного для ее возведения материала. В тех случаях, когда речь идет о многослойной кладке, потребуется учитывать коэффициент теплопроводности каждого слоя в отдельности.

Керамический

Исходя из технологии производства, кирпич классифицируется на керамическую и силикатную группы. При этом оба вида имеют значительные отличия по плотности материала, удельной теплоемкости и коэффициенту теплопроводности. Сырьем для изготовления керамического кирпича, еще его называют красным, выступает глина, в которую добавляют ряд компонентов. Сформированные сырые заготовки подвергаются обжигу в специальных печах. Показатель удельной теплоемкости может колебаться в пределах 0,7-0,9 кДж/(кг·K). Что касается средней плотности, то она обычно находится на уровне 1400 кг/м3.

Среди сильных сторон керамического кирпича можно выделить:

1. Гладкость поверхность. Это повышает его внешнюю эстетичность и удобство укладки.
2. Стойкость к морозу и влаге. В обычных условиях стены не нуждаются в дополнительной влаго- и термоизоляции.
3. Способность переносить высокие температуры. Это позволяет использовать керамический кирпич для возведения печей, мангалов, жаропрочных перегородок.
4. Плотность 700-2100 кг/м3. На эту характеристику непосредственно влияет наличие внутренних пор. По мере увеличения пористости материала уменьшается его плотность, и возрастают теплоизоляционные характеристики.

Силикатный

Что касается силикатного кирпича, то он бывает полнотелым, пустотелым и поризованным. Исходя из размеров, различают одинарные, полуторные и двойные кирпичи. В среднем силикатный кирпич обладает плотностью 1600 кг/м3. Особенно ценятся шумопоглощающие характеристики силикатной кладки: даже если речь идет о стене небольшой толщины, уровень ее звукоизоляции будет на порядок выше, чем в случае применения других типов кладочного материала.

Облицовочный

Отдельно стоит сказать об облицовочном кирпиче, который с одинаковым успехом противостоит и воде, и повышению температуры. Показатель удельной теплоемкости этого материала находится на уровне 0,88 кДж/(кг·K), при плотности до 2700 кг/м3. В продаже облицовочные кирпичи представлены в большом многообразии оттенков. Они подходят как для облицовки, так и для укладки.

Огнеупорный

Представлен динасовыми, карборундовыми, магнезитовыми и шамотными кирпичами. Масса одного кирпича довольно большая, по причине значительной плотности (2700 кг/м3). Самый низкий показатель теплоемкости при нагревании у карборундового кирпича 0,779 кДж/(кг·K) для температуры +1000 градусов. Скорость нагревания печи, уложенной из этого кирпича, значительно превышает нагрев шамотной кладки, однако охлаждение наступает быстрее.

Из огнеупорного кирпича обустраиваются печи, предусматривающие нагревание до +1500 градусов. На удельную теплоемкость данного материала большое влияние оказывает температура нагрева. К примеру, тот же шамотный кирпич при +100 градусах обладает теплоемкостью 0,83 кДж/(кг·K). Однако, если его нагреть до +1500 градусов, это спровоцирует рост теплоемкости до 1,25 кДж/(кг·K).

Зависимость от температуры использования

На технические показатели кирпича большое влияние оказывает температурный режим:

  • Трепельный . При температуре от -20 до + 20 плотность меняется в пределах 700-1300 кг/м3. Показатель теплоемкости при этом находится на стабильном уровне 0,712 кДж/(кг·K).
  • Силикатный . Аналогичный температурный режим -20 — +20 градусов и плотность от 1000 до 2200 кг/м3 предусматривает возможность разной удельной теплоемкости 0,754-0,837 кДж/(кг·K).
  • Саманный . При идентичности температуры с предыдущим типом, демонстрирует стабильную теплоемкость 0,753 кДж/(кг·K).
  • Красный . Может применятся при температуре 0-100 градусов. Его плотность может колебаться от 1600-2070 кг/м3, а теплоемкость – от 0,849 до 0,872 кДж/(кг·K).

  • Желтый . Температурные колебания от -20 до +20 градусов и стабильная плотность 1817 кг/м3 дает такую же стабильную теплоемкость 0,728 кДж/(кг·K).
  • Строительный . При температуре +20 градусов и плотности 800-1500 кг/м3 теплоемкость находится на уровне 0,8 кДж/(кг·K).
  • Облицовочный . Тот же температурный режим +20, при плотности материла в 1800 кг/м3 определяет теплоемкость 0,88 кДж/(кг·K).
  • Динасовый . Эксплуатация в режиме повышенной температуры от +20 до +1500 и плотности 1500-1900 кг/м3 подразумевает последовательное возрастание теплоемкости от 0,842 до 1,243 кДж/(кг·K).
  • Карборундовый . По мере нагревания от +20 до +100 градусов материал плотностью 1000-1300 кг/м3 постепенно увеличивает свою теплоемкость от 0,7 до 0,841 кДж/(кг·K). Однако, если нагревание карборундового кирпича продолжить далее, то его теплоемкость начинает уменьшаться. При температуре +1000 градусов она будет равняться 0,779 кДж/(кг·K).
  • Магнезитовый . Материал плотностью 2700 кг/м3 при повышении температуры от +100 до +1500 градусов постепенно увеличивает свою теплоемкость 0,93-1,239 кДж/(кг·K).
  • Хромитовый . Нагревание изделия плотностью 3050 кг/м3 от +100 до +1000 градусов провоцирует постепенное возрастание его теплоемкости от 0,712 до 0,912 кДж/(кг·K).
  • Шамотный . Обладает плотностью 1850 кг/м3. При нагревании от +100 до +1500 градусов происходит увеличение теплоемкости материала с 0,833 до 1,251 кДж/(кг·K).

Подбирайте кирпичи правильно, в зависимости от поставленных задач на стройке.

kvartirnyj-remont.com

Виды кирпича

Для того чтобы ответить на вопрос: «как построить теплый дом из кирпича?», нужно выяснить какой лучше всего использовать его вид. Так как современный рынок предлагает огромный выбор данного строительного материала. Рассмотрим наиболее распространенные виды.

Силикатный

Наиболее высокую популярность и широкое распространение в строительстве на территории России имеют силикатные кирпичи. Данный вид изготавливается путем смешения извести и песка. Высокую распространённость этот материал получил благодаря широкой области применения в быту, а также из-за того, что цена на него довольно не высока.

Однако если обратиться к физическим величинам этого изделия, то тут не все так гладко.

Рассмотрим двойной силикатный кирпич М 150. Марка М 150 говорит о высокой прочности, так что он даже приближается к природному камню. Размеры составляют 250х120х138 мм.

Теплопроводность данного типа в среднем составляет 0,7 Вт/(м о С). Это достаточно низкий показатель, по сравнению с другими материалами. Поэтому теплые стены из кирпича такого типа скорей всего не получатся.

Немаловажным достоинством такого кирпича по сравнению с керамическим, являются звукоизоляционные свойства, которые очень благоприятно сказываются на строительстве стен ограждающих квартиры или разделяющих комнаты.

Керамический

Второе место по популярности строительных кирпичей обоснованно отдано керамическим. Для их производства различные смеси глин подвергают обжигу.

Данный вид делится на два типа:

  1. Строительный,
  2. Облицовочный.

Строительный кирпич используется для возведения фундаментов, стен домов, печей и т.д., а облицовочный для отделки зданий и помещений. Такой материал больше подходит для строительства своими руками, так как он значительно легче силикатного.

Теплопроводность керамического блока определяется коэффициентом теплопроводности и численно равна:

  • Полнотелый – 0,6 Вт/м* о С;
  • Пустотелый кирпич — 0,5 Вт/м* о С;
  • Щелевой – 0,38 Вт/м* о С.

Средняя теплоемкость кирпича составляет около 0,92 кДж.

Теплая керамика

Теплый кирпич — относительно новый строительный материал. В принципе, он является усовершенствованием обычного керамического блока.

Данный вид изделия значительно больше обычного, его размеры могут быть в 14 раз больше стандартных. Но это не очень сильно сказывается на общей массе конструкции.

Теплоизоляционные свойства практически в 2 раза лучше, по сравнению с керамическим кирпичом. Коэффициент теплопроводности приблизительно равен 0,15 Вт/м* о С.

Блок теплой керамики имеет много мелких пустот в виде вертикальных каналов. А как говорилось выше, чем больше воздуха в материале, тем выше теплоизоляционные свойства данного строй-материала. Теплопотери могут возникать в основном на внутренних перегородках или же в швах кладки.

Резюме

Надеемся, наша статья поможет вам разобраться в большом количестве физических параметров кирпича и выбрать для себя наиболее подходящий вариант по всем показателям! А видео в этой статье предоставит дополнительную информацию по этой теме, смотрите.

klademkirpich.ru

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

Таблица 1

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

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

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

Дерево

Кирпич

Возможно вас заинтересует: в калуге бурение скважины на воду: стоимость приемлемая

opt-stroy.net

Определение и формула теплоемкости

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

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

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

Использование теплоемкости на практике

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

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

Таблица 1

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

Теплоемкость строительных материалов

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

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

Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м 2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м 2 данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м 3 *0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 деревянной стены будет весить: 500 кг/м 3 *0,3 м 3 = 150 кг.

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

Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м 3 древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

Использование различных материалов в строительстве

Дерево

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

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

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

Кирпич

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

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

ostroymaterialah.ru

Теплоемкость кирпича

  • Диффузия (поток) влажности (влаги) через наиболее распространенные строительные материалы стен, крыш и полов. Коэффициент диффузии.
  • Приведенное сопротивление теплопередаче Ro = (теплоусвоение) -1 , коэффициент затенения непрозрачными элементами τ, коэффициент относительного пропускания солнечной радиации окон, балконных дверей и фонарей k
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели полимерных строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость. Пенополистиролы, пенополиуретаны, пенопласты,…
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели бетонов на природных пористых заполнителях, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели минеральных ват, пеностекла, газостекла, стекловаты, Роквула, URSA, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели засыпок — керамзит, шлак, перлит, вермикулит, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели строительных растворов — цементно-шлакового, -перлитового, гипсоперлитового, пористого, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели бетонов на искуственных пористых заполнителях. Керамзитобетон, шунгизитобетон, перлитобетон, шлакопемзобетон…, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропр
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели бетонов ячеистых. Полистиролбетон, газо- и пено -бетон и -силикат, пенозолобетон, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость
  • Вы сейчас здесь: СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели кирпичных кладок из сплошного кирпича. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели кирпичных кладок из пустотного кирпича. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели дерева и изделий из него. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.
  • СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели бетона и природного камня. Бетоны, Гранит, Гнейс, Базальт, Мрамор, известняк, Туф. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.
  • Кирпич — ходовой стройматериал в строительстве зданий и сооружений. Многие различают только красный и белый кирпич, но его виды намного разнообразнее. Они различаются как внешне (форма, цвет, размеры), так и такими свойствами, как плотность и теплоемкость.

    Традиционно различают керамический и силикатный кирпич, которые имеют различную технологию изготовления. Важно знать, что плотность кирпича, его удельная теплоемкость и у каждого вида может существенно отличаться.

    Керамический кирпич изготавливается из с различными добавками и подвергается обжигу. Удельная теплоемкость керамического кирпича равна 700…900 Дж/(кг·град) . Средняя плотность керамического кирпича имеет значение 1400 кг/м 3 . Преимуществами этого вида являются: гладкая поверхность, морозо- и водоустойчивость, а также стойкость к высоким температурам. Плотность керамического кирпича определяется его пористостью и может находится в пределах от 700 до 2100 кг/м 3 . Чем выше пористость, тем меньше плотность кирпича.

    Силикатный кирпич имеет следующие разновидности: полнотелый, пустотелый и поризованный, он имеет несколько типоразмеров: одинарный, полуторный и двойной. Средняя плотность силикатного кирпича составляет 1600 кг/м 3 . Плюсы силикатного кирпича в отличной звуконепроницаемости. Даже если прокладывать тонкий слой из такого материала, звукоизоляционные свойства останутся на должном уровне. Удельная теплоемкость силикатного кирпича находится в пределах от 750 до 850 Дж/(кг·град) .

    Значения плотности кирпича различных видов и его удельной (массовой) теплоемкости при различных температурах представлены в таблице:

    Таблица плотности и удельной теплоемкости кирпича
    Вид кирпича Температура,
    °С
    Плотность,
    кг/м 3
    Теплоемкость,
    Дж/(кг·град)
    Трепельный -20…20 700…1300 712
    Силикатный -20…20 1000…2200 754…837
    Саманный -20…20 753
    Красный 0…100 1600…2070 840…879
    Желтый -20…20 1817 728
    Строительный 20 800…1500 800
    Облицовочный 20 1800 880
    Динасовый 100 1500…1900 842
    Динасовый 1000 1500…1900 1100
    Динасовый 1500 1500…1900 1243
    Карборундовый 20 1000…1300 700
    Карборундовый 100 1000…1300 841
    Карборундовый 1000 1000…1300 779
    Магнезитовый 100 2700 930
    Магнезитовый 1000 2700 1160
    Магнезитовый 1500 2700 1239
    Хромитовый 100 3050 712
    Хромитовый 1000 3050 921
    Шамотный 100 1850 833
    Шамотный 1000 1850 1084
    Шамотный 1500 1850 1251

    Необходимо отметить еще один популярный вид кирпича – облицовочный кирпич. Он не боится ни влаги, ни холодов. Удельная теплоемкость облицовочного кирпича составляет 880 Дж/(кг·град) . Облицовочный кирпич имеет оттенки от ярко-желтого до огненно-красного. Таким материалом можно производить и отделочные и облицовочные работы. Плотность кирпича этого вида имеет величину 1800 кг/м 3 .

    Стоит отметить отдельный класс кирпичей — огнеупорный кирпич. К этому классу относятся динасовый, карборундовый, магнезитовый и шамотный кирпич. Огнеупорный кирпич достаточно тяжел — плотность кирпича этого класса может достигать значения 2700 кг/м 3 .

    Наименьшей теплоемкостью при высоких температурах обладает карборундовый кирпич — она составляет величину 779 Дж/(кг·град) при температуре 1000°С. Кладка из такого кирпича прогревается намного быстрее, чем из шамотного, но хуже держит тепло.

    Огнеупорный кирпич применяется, при строительстве печей, с рабочей температурой до 1500°С. Удельная теплоемкость огнеупорного кирпича существенно зависит от температуры. Например, удельная теплоемкость шамотного кирпича имеет величину 833 Дж/(кг·град) при 100°С и 1251 Дж/(кг·град) при 1500°С.

    Источники:

    1. Франчук А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М.: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
    2. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с. строительной физики, 1969 — 142 с.

    Удельная теплоемкость произведенного кирпича. Вреден ли современный шамотный кирпич? Кирпич удельной теплоты

    Способность материала удерживать тепло оценивается в удельной теплоемкости . Количество тепла (в кДж), которое необходимо для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость, равную 4,19 кДж / (кг * к). Это означает, например, что для повышения температуры 1 кг воды на 1 ° К, 4.Требуется 19 кДж.

    Таблица 1. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов
    Материал Плотность, кг / м 3 Теплоемкость, КДж / (кг * к) Коэффициент теплопроводности, Вт / (м * к) Масса там для аккумулирования тепла 1 ГДж теплоотдача при δ = 20 к, кг Относительная масса по отношению к массе воды, кг / кг Объем там для аккумулирования тепла 1 ГДж вида тепла при δ = 20 к, м 3 Относительный объем по отношению к объему воды, м 3 / м 3
    Гранит, Галка 1600 0,84 0,45 59500 5 49,6 4,2
    Вода 1000 4,2 0,6 11900 1 11,9 1
    Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия) 14600
    1300
    1,92
    3,26
    1,85
    1,714
    3300 0,28 2,26 0,19
    Парафин 786 2,89 0,498 3750 0,32 4,77 0,4

    Для водогрейных установок и систем жидкостного отопления лучше всего использовать воду как теплоаккумулирующий материал, а для воздушных гелиев — гальку, щебень и т. Д.При этом следует учитывать, что галечный теплоаккумулятор при той же энергоемкости, что и водяной теплоаккумулятор, имеет в 3 раза больший объем и занимает большую площадь в 1,6 раза. Например, водяной теплоаккумулятор диаметром 1,5 м и высотой 1,4 м имеет объем 4,3 м 3, а галечный теплоаккумулятор в виде куба со стороной 2,4 м имеет объем 13,8 м 3.

    Плотность рециркуляции тепла во многом зависит от метода аккумулирования и вида материала, аккумулирующего тепло.Он может накапливаться в топливе в химически связанной форме. При этом плотность накопления соответствует теплоте сгорания, кВт * ч / кг:

    • масло — 11,3;
    • уголь (условное топливо) — 8,1;
    • водород — 33,6;
    • дерево — 4.2.

    При термохимическом аккумулировании тепла в цеолите (процессы адсорбции — десорбция) 286 Вт может аккумулировать 26 Вт * ч / кг тепла при разнице температур 55 ° C. Рециркуляция тепла в твердых материалах (горная порода, галька , гранит, бетон, кирпич) при перепаде температур 60 ° С составляет 14… 17 Вт * ч / кг, а в воде — 70 Вт * ч / кг. При фазовых переходах вещества (плавление — твердение) плотность накопления значительно выше, Вт * ч / кг:

    • лед (тающий) — 93;
    • парафин — 47;
    • гидраты солей неорганических кислот — 40 … 130.

    К сожалению, лучшие строительные материалы, содержащиеся в Таблице 2 — бетон, удельная теплоемкость которого составляет 1,1 кДж / (кг * k), удерживает только ¼ количества тепла, которое хранит воду того же веса.Однако плотность бетона (кг / м 3) значительно превышает плотность воды. Во втором столбце Таблицы 2 указаны плотности этих материалов. Умножив удельную теплоемкость на плотность материала, получим теплоемкость на кубический метр. Эти значения приведены в третьем столбце Таблицы 2. Следует отметить, что вода, несмотря на то, что она имеет наименьшую плотность из всех вышеперечисленных материалов, имеет теплоемкость на 1 м 3 и выше (2328,8 кДж / м 3), чем остальные материалы стола, в силу значительно большей удельной теплоемкости.Низкая удельная теплоемкость бетона во многом компенсируется его большой массой, благодаря которой он удерживает значительное количество тепла (1415,9 кДж / м 3).

    Создание оптимального микроклимата и расхода тепла на обогрев частного дома в холодное время года во многом зависит от теплоизоляционных свойств строительных материалов, из которых возведено данное здание. Одна из таких характеристик — теплоемкость. Это значение необходимо учитывать при выборе стройматериалов для оформления частного дома.Следовательно, тогда будет учитываться теплоемкость некоторых строительных материалов.

    Определение и формула теплоемкости

    Каждое вещество в той или иной степени может поглощать, накапливать и удерживать тепловую энергию. Для описания этого процесса вводится понятие теплоемкости, которая представляет собой свойство материала поглощать тепловую энергию при нагревании окружающего воздуха.

    Чтобы нагреть любой материал с массой M от температуры T NCH до температуры T con, необходимо будет затратить определенное количество тепловой энергии Q, которая будет пропорциональна разности массы и температуры ΔT (t con — T NCH).Следовательно, формула теплоемкости будет выглядеть следующим образом: Q = C * M * ΔT, где C — коэффициент теплоемкости (удельное значение). Его можно рассчитать по формуле: C = Q / (M * ΔT) (ккал / (кг * ° C)).

    Условно приняв массу вещества 1 кг, а ΔТ = 1 ° C, можно получить, что C = Q (ккал). Это означает, что удельная теплоемкость равна количеству тепловой энергии, которая затрачивается на нагрев материала массой 1 кг на 1 ° С.

    Вернуться в категорию

    Практическое использование теплоемкости

    Строительные материалы с высокой теплоемкостью используются для возведения жаропрочных конструкций. Это очень важно для частных домов, в которых постоянно живут люди. Дело в том, что такие конструкции позволяют накапливать (аккумулировать) тепло, чтобы в доме была комфортная температура, комфортная температура достаточна. Сначала отопительный прибор нагревает воздух и стену, после чего сами стены нагреваются воздухом.Это экономит деньги на отопление и делает жизнь более уютной. Для дома, в котором люди живут периодически (например, в выходные дни), большая теплоемкость строительного материала будет иметь обратный эффект: такую ​​постройку будет довольно сложно быстро отапливать.

    Значения теплоемкости строительных материалов указаны в СНиП II-3-79. Ниже представлена ​​таблица основных строительных материалов и значения их удельной теплоемкости.

    Таблица 1

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

    Говоря о теплоемкости, следует отметить, что отопительные печи рекомендуется строить из кирпича, так как его теплоемкость достаточно высока. Это позволяет использовать печь как своеобразную тепловую батарею. Тепловые аккумуляторы в системах отопления (особенно в системах водяного отопления) по-прежнему находят все большее применение. Такие устройства удобны тем, что их достаточно для обогрева интенсивной топки твердотопливного котла, после чего они будут отапливать ваш дом на целый день и даже больше.Это значительно сэкономит ваш бюджет.

    Вернуться в категорию

    Теплоемкость строительных материалов

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

    С первого взгляда можно решить, что дерево — более теплый материал, чем бетон.Это действительно так, потому что древесина содержит почти в 3 раза больше тепловой энергии, чем бетон. Чтобы нагреть 1 кг древесины, нужно потратить 2,3 кДж тепловой энергии, но при охлаждении она также даст 2,3 кДж в космос. При этом 1 кг бетонной конструкции способен накапливаться и, соответственно, давать всего 0,84 кДж.

    Но не стоит торопиться с выводами. Например, нужно знать, какой теплоемкостью будет 1 м 2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого необходимо предварительно учитывать вес таких конструкций.1 м 2 этой бетонной стены будет утяжелен: 2300 кг / м 3 * 0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 Деревянная стена будет весить: 500 кг / м 3 * 0,3 м 3 = 150 кг.

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

    Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м 3 древесины будет почти в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, единица которой при тех же условиях будет содержать 9199 КДж тепловой энергии.В этом случае газобетон как строительный материал будет содержать всего 3326 кДж, что будет значительно меньше древесины. Однако на практике толщина деревянной конструкции может составлять 15-20 см, когда пенобетон можно укладывать в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

    Температура в помещении зависит от теплоизоляционных свойств материала, поэтому теплоемкость кирпича является важным показателем, показывающим его способность аккумулировать тепло.Удельная теплоемкость определяется при лабораторных исследованиях, согласно которым самый теплый кирпич — самый теплый материал. Стоит отметить, что показатель зависит от разновидности кирпичного материала.

    Что это такое?

    По физическим характеристикам теплоемкость присуща любому веществу. Он обозначает количество тепла, которое поглощает физическое тело при нагревании на 1 градус Цельсия или Кельвина. Ошибочно отождествлять общее понятие с конкретным, поскольку последнее подразумевает температуру, необходимую для нагрева одного килограмма вещества.Точно определить его количество можно только в лабораторных условиях. Показатель необходим для определения теплостойкости стен здания и в том случае, когда строительные работы ведутся при минусовых температурах. Для строительства частных и многоэтажных жилых домов и помещений используются материалы с высокой теплопроводностью, так как они аккумулируют тепло и поддерживают температуру в помещении.

    Преимущество кирпичных домов — позволяют сэкономить на оплате отопления.

    От чего зависит теплоемкость кирпича?

    Коэффициент теплоемкости в первую очередь влияет на температуру вещества и агрегатное состояние, поскольку теплоемкость одного и того же вещества в жидком и твердом состоянии различается в пользу жидкости. Кроме того, важен объем материала и плотность его структуры. Чем больше в нем пустоты, тем меньше он способен поддерживать внутри себя тепла.

    Виды кирпича и их показатели


    Для кирпича используется керамический материал.

    Существует более 10 разновидностей, различающихся технологией изготовления. Но чаще используются силикатные, керамические, облицовочные, огнеупорные и теплые. Стандартный керамический кирпич изготавливается из красной глины с примесями и пригарами. Тепловой показатель 700-900 Дж / (кг града). Считается довольно устойчивым к высоким и низким температурам. Иногда используется для отображения печного нагрева. Пористость и плотность варьируются и влияют на коэффициент теплоемкости. Силикатный кирпич состоит из смеси песка, глины и добавок.Он бывает сплошным и пустотелым, разных размеров и, следовательно, удельная теплоемкость равна значениям от 754 до 837 Дж / (кг града). Преимущество силикатной кирпичной кладки — хорошая звукоизоляция даже тогда, когда стена выложена в один слой.

    Облицовочный кирпич, применяемый для фасадов зданий, имеет достаточно высокую плотность и теплоемкость в пределах 880 Дж / (кг град). Огнеупорный кирпич идеально подходит для кладки печи, поскольку способен выдерживать температуру до 1500 градусов Цельсия.К этому второстепенным относятся шамот, карборунд, магнезит и другие. А коэффициент теплоемкости (Дж / кг) другой:

    Выбирая подходящий материал для конкретного вида строительных работ, особое внимание следует уделять его техническим характеристикам. Это касается и удельной теплоемкости кирпича, от которой во многом зависит необходимость дома в последующей теплоизоляции и дополнительной отделке стен.

    Характеристики кирпича, влияющие на его применение:

    • Удельная теплоемкость.Количество, определяющее количество тепловой энергии, необходимой для нагрева 1 кг на 1 градус.
    • Теплопроводность. Очень важная характеристика для кирпичных изделий, позволяющая определить количество передаваемого тепла со стороны помещения на улицу.
    • На уровень теплопередачи кирпичной стены напрямую влияют характеристики материала, из которого она построена. В случаях, когда речь идет о многослойной кладке, необходимо будет учитывать коэффициент теплопроводности каждого слоя отдельно.

    Керамический

    Полезная информация:

    По технологии производства кирпич делится на керамическую и силикатную группы. В то же время оба вида имеют значительный материал, удельную теплоемкость и коэффициент теплопроводности. Сырье для изготовления керамического кирпича еще называют красным, это глина, в которую к ряду компонентов добавляют ряд компонентов. Сформированные сырцовые заготовки подвергаются обжигу в специальных печах.Удельная теплоемкость может варьироваться в пределах 0,7-0,9 кДж / (кг · к). Что касается средней плотности, то обычно она находится на уровне 1400 кг / м3.

    Среди сильных сторон керамического кирпича можно выделить:

    1. Гладкость поверхности. Это увеличивает его внешнюю эстетику и удобство укладки.
    2. Морозостойкость и влагостойкость. В обычных условиях стены не нуждаются в дополнительном увлажнении и теплоизоляции.
    3. Способность переносить высокие температуры. Это позволяет использовать керамический кирпич для возведения печей, мангалов, жаропрочных перегородок.
    4. Плотность 700-2100 кг / м3. Эта характеристика напрямую влияет на наличие внутренних пор. По мере увеличения пористости материала уменьшается его плотность и повышаются теплоизоляционные характеристики.

    Силикатный

    Что касается силикатного кирпича, то он бывает сплошным, пустотелым и парным. По размерам различают одинарный, одноразовый и двойной кирпич. В среднем силикатный кирпич имеет плотность 1600 кг / м3. Особенно ценятся шумопоглощающие характеристики силикатной кладки: даже если речь идет о стене небольшой толщины, ее звукоизоляция будет на порядок выше, чем в случае использования других видов кладочного материала.

    Облицовочный

    Отдельно стоит сказать облицовочный кирпич, который с таким же успехом при воде и воде увеличивается. Показатель удельной теплоемкости этого материала находится на уровне 0,88 кДж / (кг · к) при плотности до 2700 кг / м3. Облицовочный кирпич представлен в большом разнообразии оттенков. Они подходят как для облицовки, так и для укладки.

    Огнеупорный

    Представляет диназийный, карборундовый, магнезитовый и фацевый кирпич.Масса одного кирпича довольно большая, из-за значительной плотности (2700 кг / м3). Самая низкая теплоемкость при нагревании у карборундового кирпича 0,779 кДж / (кг · к) при температуре +1000 градусов. Скорость нагрева печи, выложенной из этого кирпича, значительно превышает нагрев фаски кладки, но охлаждение наступает быстрее.

    Из огнеупорного кирпича оборудованы печи с подогревом до +1500 градусов. Температура нагрева сильно влияет на удельную теплоемкость этого материала.Например, тот же шамотный кирпич при температуре +100 градусов имеет теплоемкость 0,83 кДж / (кг · к). Однако, если его нагреть до +1500 градусов, это вызовет высоту теплоемкости до 1,25 кДж / (кг · к).

    Зависимость от температуры эксплуатации

    На технические показатели кирпича сильно влияет температурный режим:

    • Trepal . При температуре от -20 до +20 плотность изменяется в пределах 700-1300 кг / м3. Показатель теплоемкости находится на стабильном уровне 0.712 кДж / (кг · к).
    • Силикат . При одинаковой температуре -20 — +20 градусов и плотности от 1000 до 2200 кг / м3 предусмотрена возможность различной удельной теплоемкости 0,754-0,837 кДж / (кг · к).
    • САМЕД . Когда идентичность температуры идентична предыдущему типу, имеется стабильная теплоемкость 0,753 кДж / (кг · k).
    • Красный . Его можно наносить при температуре 0-100 градусов. Его плотность может варьироваться от 1600-2070 кг / м3, а теплоемкость — от 0.От 849 до 0,872 кДж / (кг · к).
    • Желтый . Колебания температуры от -20 до +20 градусов и стабильная плотность 1817 кг / м3 дают такую ​​же стабильную теплоемкость 0,728 кДж / (кг · к).
    • Корпус . При температуре +20 градусов и плотности 800-1500 кг / м3 теплоемкость находится на уровне 0,8 кДж / (кг · к).
    • Облицовка . Тот же температурный режим +20, при плотности материала 1800 кг / м3 определяет теплоемкость 0.88 кДж / (кг · к).
    • Dynasy . Работа в высокотемпературном режиме от +20 до +1500 и плотности 1500-1900 кг / м3 предполагает последовательное увеличение теплоемкости с 0,842 до 1,243 кДж / (кг · к).
    • Карборунд . По мере нагрева от +20 до +100 градусов материал плотностью 1000-1300 кг / м3 постепенно увеличивает свою теплоемкость с 0,7 до 0,841 кДж / (кг · к). Однако если нагрев карборундового кирпича продолжается, то его теплоемкость начинает уменьшаться.При температуре +1000 градусов она составит 0,779 кДж / (кг · к).
    • Магнезит . Материал плотностью 2700 кг / м3 при повышении температуры от +100 до +1500 градусов постепенно увеличивает свою теплоемкость на 0,93-1,239 кДж / (кг · к).
    • Хромит . Нагревание продукта плотностью 3050 кг / м3 от +100 до +1000 градусов вызывает постепенное увеличение его теплоемкости с 0,712 до 0,912 кДж / (кг · к).
    • Чамотное .Имеет плотность 1850 кг / м3. При нагревании от +100 до +1500 градусов возникает теплоемкость материала от 0,833 до 1,251 кДж / (кг · к).

    Подбирайте кирпичи правильно, в зависимости от задач, которые ставит строительная площадка.

    Кирпич — ходовые строительные материалы при строительстве зданий и сооружений. Многие различают только красный и белый кирпич, но его виды гораздо разнообразнее. Они различаются как внешне (форма, цвет, размеры), так и такими свойствами, как плотность и теплоемкость.

    Традиционно различают керамический и силикатный кирпич, которые имеют разную технологию изготовления. Важно знать, что плотность кирпича, его удельная теплоемкость и каждый вид могут существенно различаться.

    Керамический кирпич изготавливается с применением различных добавок и проходит обжиг. Удельная теплоемкость керамического кирпича 700 … 900 Дж / (кг · град) . Средняя плотность керамического кирпича составляет 1400 кг / м 3. Достоинствами этого вида являются: гладкая поверхность, морозостойкость и водонепроницаемость, а также устойчивость к высоким температурам.Плотность керамического кирпича определяется его пористостью и может находиться в диапазоне от 700 до 2100 кг / м 3. Чем выше пористость, тем меньше плотность кирпича.

    Силикатный кирпич бывает следующих разновидностей: сплошной, пустотелый и страстный, имеет несколько размеров: одинарный, одночасовой и двойной. Средняя плотность силикатного кирпича составляет 1600 кг / м3. Плюсы силикатного кирпича в отличной звукоизоляции. Даже если уложить такой материал тонким слоем, звукоизоляционные свойства останутся на должном уровне. Удельная теплоемкость силикатного кирпича находится в диапазоне от 750 до 850 Дж / (кг · град) .

    Значения плотности кирпича разных типов и его удельная (массовая) теплоемкость при разных температурах представлены в таблице:

    Таблица плотности и удельной теплоемкости кирпича
    Вид кирпича Температура,
    ° С.
    Плотность,
    кг / м 3
    Теплоемкость,
    Дж / (кг · град)
    Trepal -20… 20 700… 1300 712
    силикат -20… 20 1000… 2200 754… 837
    САМЕД -20… 20 753
    Красный 0… 100 1600… 2070 840… 879
    Желтый -20… 20 1817 728
    Дом 20 800… 1500 800
    Облицовка 20 1800 880
    Dynasy 100 1500… 1900 842
    Dynasy 1000 1500… 1900 1100
    Dynasy 1500 1500… 1900 1243
    Карборунд 20 1000… 1300 700
    Карборунд 100 1000… 1300 841
    Карборунд 1000 1000… 1300 779
    Магнезит 100 2700 930
    Магнезит 1000 2700 1160
    Магнезит 1500 2700 1239
    Хромит 100 3050 712
    Хромит 1000 3050 921
    Чамотное 100 1850 833
    Чамотное 1000 1850 1084
    Чамотное 1500 1850 1251

    Следует отметить еще один популярный вид кирпича — облицовочный кирпич.Он не боится ни влаги, ни холода. Удельная теплоемкость облицовочного кирпича 880 Дж / (кг · град) . Облицовочный кирпич имеет оттенки от ярко-желтого до огненно-красного. Таким материалом можно производить отделочные и облицовочные работы. Плотность кирпича этой породы имеет значение 1800 кг / м 3.

    .

    Стоит отметить отдельный класс кирпича — кирпич огнеупорный. К этому классу относятся диназия, карборунд, магнезит и кирпич с фаской. Огнеупорный кирпич достаточно тяжелый — плотность кирпича этого класса может достигать значений 2700 кг / м 3.

    Наименьшей теплоемкостью при высоких температурах обладает карбарундовый кирпич — это значение 779 Дж / (кг · град) при температуре 1000 ° С. Кладка из такого кирпича нагревается намного быстрее, чем из шамота, но хуже. чем жара.

    Огнеупорный кирпич применяется при строительстве печей с температурой эксплуатации до 1500 ° С. Удельная теплоемкость огнеупорного кирпича существенно зависит от температуры. Например, удельная теплоемкость шамотного кирпича составляет 833 Дж / (кг · град) при 100 ° C, и 1251 Дж / (кг · град) при 1500 ° C.

    Источники:

    1. Франчук А.В. Таблицы тепловых показателей строительных материалов, М .: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
    2. Таблицы физических величин. Справочник. Эд. Акад. И. К. Кикоина. М .: Атомиздат, 1976. — 1008 с. Строительная физика, 1969 — 142 с.

    Изменение температуры и теплоемкость

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Наблюдать за теплопередачей, а также за изменением температуры и массы.
    • Рассчитайте конечную температуру после теплопередачи между двумя объектами.

    Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: нагрев увеличивает температуру, а охлаждение снижает ее. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что система не выполняет никаких работ. Эксперименты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов: изменения температуры, массы системы, а также вещества и фазы вещества.

    Рисунок 1.Тепло Q , передаваемое для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также от вещества и фазы. (а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m, вам нужно добавить в два раза больше тепла. (б) Количество передаваемого тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, вам нужно добавить в два раза больше тепла.(c) Количество передаваемого тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется количество тепла Q , чтобы вызвать изменение температуры Δ T в данной массе меди, потребуется в 10,8 раза больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды, при условии отсутствия фазы изменение любого вещества.

    Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Поскольку (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и количеству атомов или молекул.Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, тепло пропорционально массе вещества и изменению температуры. Передаваемое тепло также зависит от вещества, так что, например, количество тепла, необходимое для повышения температуры, меньше для спирта, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемое тепло также зависит от фазы (газ, жидкость или твердое тело).

    Теплопередача и изменение температуры

    Количественная связь между теплопередачей и изменением температуры включает в себя все три фактора: Q = mc Δ T , где Q — символ теплопередачи, м — масса вещества и Δ T — изменение температуры.Символ c обозначает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00 ° C. Удельная теплоемкость c — это свойство вещества; его единица СИ — Дж / (кг К) или Дж / (кг ºC). Напомним, что изменение температуры (Δ T ) одинаково в единицах кельвина и градусов Цельсия. Если теплопередача измеряется в килокалориях, то единицей удельной теплоемкости является ккал / (кг ⋅ ºC).

    Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их вычислить. Как правило, удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 приведены типичные значения теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, температурная и объемная зависимость удельной теплоемкости большинства веществ слабая. Из этой таблицы видно, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, что означает, что требуется в пять раз больше тепла, чтобы повысить температуру воды на такую ​​же величину, что и у стекла, и в десять раз больше. много тепла для повышения температуры воды, как для утюга.Фактически, вода имеет одну из самых высоких удельной теплоемкости из всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

    Пример 1. Расчет необходимого тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле

    Алюминиевая кастрюля массой 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 литра воды с 20,0 ° C до 80,0 ° C. а) Сколько тепла требуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (б) сковороды и (в) воды?

    Стратегия

    Кастрюля и вода всегда имеют одинаковую температуру.Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и кастрюли увеличивается на одинаковую величину. Мы используем уравнение теплопередачи для данного изменения температуры и массы воды и алюминия. Значения удельной теплоемкости воды и алюминия приведены в таблице 1.

    Решение

    Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, кастрюля и вода имеют одинаковую температуру.

    Рассчитать разницу температур:

    Δ T = T f T i = 60.0ºC.

    Рассчитайте массу воды. Поскольку плотность воды составляет 1000 кг / м 3 , один литр воды имеет массу 1 кг, а масса 0,250 литра воды составляет м w = 0,250 кг.

    Рассчитайте тепло, передаваемое воде. Используйте удельную теплоемкость воды в таблице 1:

    .

    Q w = м w c w Δ T = (0,250 кг) (4186 Дж / кгºC) (60,0ºC) = 62.8 кДж.

    Рассчитайте тепло, передаваемое алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия в таблице 1:

    .

    Q Al = м Al c Al Δ T = (0,500 кг) (900 Дж / кгºC) (60,0ºC) = 27,0 × 10 4 J = 27,0 кДж . <

    Сравните процент тепла, поступающего в сковороду, и тепла, уходящего в воду. Сначала найдите общее переданное тепло:

    Q Итого = Q w + Q Al = 62.8 кДж + 27,0 кДж = 89,8 кДж.

    Таким образом, количество тепла, идущего на нагревание сковороды, равно

    .

    [латекс] \ frac {27.0 \ text {kJ}} {89.8 \ text {kJ}} \ times100 \% = 30.1 \% \\ [/ latex]

    , а на нагрев воды —

    .

    [латекс] \ frac {62,8 \ text {кДж}} {89,8 \ text {кДж}} \ times100 \% = 69,9 \% \\ [/ latex].

    Обсуждение

    В этом примере тепло, передаваемое контейнеру, составляет значительную долю от общего переданного тепла. Хотя вес кастрюли в два раза больше, чем у воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия.Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевым поддоном.

    Пример 2. Расчет повышения температуры в результате работы, проделанной с веществом: перегрев тормозов грузовика на спуске

    Рис. 2. Дымящиеся тормоза этого грузовика — видимое свидетельство механического эквивалента тепла.

    Тормоза грузовика, используемые для контроля скорости на спуске, работают, преобразуя гравитационную потенциальную энергию в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала.Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной гравитационной энергии в кинетическую энергию грузовика. Проблема в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы тепло передавалось от тормозов в окружающую среду.

    Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж / кг ºC, если материал сохраняет 10% энергии от грузовика массой 10 000 кг, спускающегося 75.0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.

    Стратегия

    Если тормоза не применяются, потенциальная гравитационная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При срабатывании тормозов потенциальная гравитационная энергия преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), которую весь грузовик теряет при спуске, а затем находим повышение температуры, возникающее только в тормозном материале.

    Решение
    1. Рассчитайте изменение гравитационной потенциальной энергии при спуске грузовика с горы Mgh = (10,000 кг) (9.{\ circ} C \\ [/ латекс].
    Обсуждение

    Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик ехал какое-то время, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше, чем температура окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, приведет к повышению температуры тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод непрактичен. Однако та же самая идея лежит в основе недавней гибридной технологии автомобилей, в которой механическая энергия (гравитационная потенциальная энергия) преобразуется тормозами в электрическую энергию (аккумулятор).

    Таблица 1. Удельная теплоемкость различных веществ
    Вещества Удельная теплоемкость ( c )
    Твердые вещества Дж / кг ⋅ ºC ккал / кг ⋅ ºC
    Алюминий 900 0,215
    Асбест 800 0,19
    Бетон, гранит (средний) 840 0.20
    Медь 387 0,0924
    Стекло 840 0,20
    Золото 129 0,0308
    Человеческое тело (в среднем при 37 ° C) 3500 0,83
    Лед (в среднем, от −50 ° C до 0 ° C) 2090 0,50
    Чугун, сталь 452 0,108
    Свинец 128 0.0305
    Серебро 235 0,0562
    Дерево 1700 0,4
    Жидкости
    Бензол 1740 0,415
    этанол 2450 0,586
    Глицерин 2410 0,576
    Меркурий 139 0,0333
    Вода (15.0 ° С) 4186 1.000
    Газы
    Воздух (сухой) 721 (1015) 0,172 (0,242)
    Аммиак 1670 (2190) 0,399 (0,523)
    Двуокись углерода 638 (833) 0,152 (0,199)
    Азот 739 (1040) 0,177 (0,248)
    Кислород 651 (913) 0.156 (0,218)
    Пар (100 ° C) 1520 (2020) 0,363 (0,482)

    Обратите внимание, что Пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы, а не механически.

    Пример 3. Расчет конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: заливка холодной воды в горячую кастрюлю

    Допустим, вы залили 0,250 кг 20.0ºC воды (около чашки) в алюминиевую кастрюлю весом 0,500 кг, снятую с плиты, при температуре 150ºC. Предположим, что поддон стоит на изолированной подушке и выкипает незначительное количество воды. Какова температура, когда вода и поддон через короткое время достигают теплового равновесия?

    Стратегия

    Сковорода помещается на изолирующую подкладку так, чтобы теплоотдача с окружающей средой была незначительной. Изначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода.Затем теплообмен восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и поддон соприкасаются. Поскольку теплопередача между поддоном и водой происходит быстро, масса испарившейся воды незначительна, а величина тепла, теряемого поддоном, равна теплу, полученному водой. Обмен тепла прекращается, когда достигается тепловое равновесие между кастрюлей и водой. Теплообмен можно записать как | Q горячий | = Q холодный .

    Решение

    Используйте уравнение теплопередачи Q = mc Δ T , чтобы выразить тепло, теряемое алюминиевой сковородой, через массу сковороды, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру сковороды и конечная температура: Q горячий = м Al c Al ( T f — 150ºC).

    Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру: Q холодная = м W c W ( T f — 20,0 ° C).

    Обратите внимание, что Q горячий <0 и Q холодный > 0 и что они должны быть в сумме равными нулю, потому что тепло, теряемое горячей сковородой, должно быть таким же, как тепло, полученное холодной водой:

    [латекс] \ begin {array} {lll} Q _ {\ text {cold}} + Q _ {\ text {hot}} & = & 0 \\ Q _ {\ text {cold}} & = & — Q _ {\ text {hot}} \\ m _ {\ text {W}} c _ {\ text {W}} \ left (T _ {\ text {f}} — 20.{\ circ} \ text {C} \ end {array} \\ [/ latex]

    Обсуждение

    Это типичная проблема калориметрии — два тела при разных температурах контактируют друг с другом и обмениваются теплом до тех пор, пока не будет достигнута общая температура. Почему конечная температура намного ближе к 20,0ºC, чем к 150ºC? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и поэтому претерпевает небольшое изменение температуры при данной теплопередаче. Большой водоем, например озеро, требует большого количества тепла для значительного повышения температуры.Это объясняет, почему температура в озере остается относительно постоянной в течение дня, даже когда изменение температуры воздуха велико. Однако температура воды действительно меняется в течение длительного времени (например, с лета на зиму).

    Эксперимент на вынос: изменение температуры земли и воды

    Что нагревается быстрее, земля или вода?

    Для изучения разницы в теплоемкости:

    • Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в две небольшие банки.(Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза больше плотности воды, поэтому вы можете получить примерно равную массу, используя на 50% больше воды по объему.)
    • Нагрейте оба предмета (с помощью духовки или нагревательной лампы) одинаковое время.
    • Запишите конечную температуру двух масс.
    • Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
    • Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.

    Какой образец остывает быстрее всего? Эта деятельность воспроизводит явления, ответственные за дующий с суши и морской бриз.

    Проверьте свое понимание

    Если 25 кДж необходимо для повышения температуры блока с 25 ° C до 30 ° C, сколько тепла необходимо для нагрева блока с 45 ° C до 50 ° C?

    Решение

    Теплопередача зависит только от разницы температур. Поскольку разница температур в обоих случаях одинакова, во втором случае необходимы те же 25 кДж.

    Сводка раздела

    • Передача тепла Q , которая приводит к изменению Δ T температуры тела массой м составляет Q = mc Δ T , где c — удельная теплоемкость материала. Это соотношение также можно рассматривать как определение удельной теплоемкости.

    Концептуальные вопросы

    1. Какие три фактора влияют на теплопередачу, необходимую для изменения температуры объекта?
    2. Тормоза в автомобиле повышают температуру на Δ T при остановке автомобиля со скорости v .Насколько больше было бы Δ T , если бы автомобиль изначально имел вдвое большую скорость? Вы можете предположить, что автомобиль останавливается достаточно быстро, чтобы не отводить тепло от тормозов.

    Задачи и упражнения

    1. В жаркий день температура в бассейне объемом 80 000 л повышается на 1,50ºC. Какова чистая теплопередача при этом нагреве? Игнорируйте любые осложнения, такие как потеря воды из-за испарения.
    2. Докажите, что 1 кал / г · ºC = 1 ккал / кг · ºC.
    3. Для стерилизации 50.Стеклянная детская бутылочка 0 г, мы должны поднять ее температуру с 22,0 ° С до 95,0 ° С. Какая требуется теплопередача?
    4. Одинаковая передача тепла идентичным массам разных веществ вызывает разные изменения температуры. Рассчитайте конечную температуру, когда 1,00 ккал тепла передается 1,00 кг следующих веществ, первоначально при 20,0 ° C: (a) вода; (б) бетон; (в) сталь; и d) ртуть.
    5. Потирание рук согревает их, превращая работу в тепловую энергию. Если женщина трет руки взад и вперед в общей сложности 20 движений, на расстоянии 7.50 см на руб, а при средней силе трения 40,0 Н, что такое повышение температуры? Масса согреваемых тканей всего 0,100 кг, в основном в ладонях и пальцах.
    6. Блок чистого материала массой 0,250 кг нагревают с 20,0 ° C до 65,0 ° C за счет добавления 4,35 кДж энергии. Вычислите его удельную теплоемкость и определите вещество, из которого он, скорее всего, состоит.
    7. Предположим, что одинаковые количества тепла передаются различным массам меди и воды, вызывая одинаковые изменения температуры.Какое отношение массы меди к воде?
    8. (a) Количество килокалорий в пище определяется методами калориметрии, при которых пища сжигается и измеряется теплоотдача. Сколько килокалорий на грамм содержится в арахисе весом 5,00 г, если энергия его горения передается 0,500 кг воды, содержащейся в алюминиевой чашке весом 0,100 кг, что вызывает повышение температуры на 54,9 ° C? (b) Сравните свой ответ с информацией на этикетке, найденной на упаковке арахиса, и прокомментируйте, согласуются ли значения.
    9. После интенсивных упражнений температура тела человека весом 80,0 кг составляет 40,0 ° C. С какой скоростью в ваттах человек должен передавать тепловую энергию, чтобы снизить температуру тела до 37,0 ° C за 30,0 мин, если тело продолжает вырабатывать энергию со скоростью 150 Вт? 1 Вт = 1 Дж / с или 1 Вт = 1 Дж / с.
    10. Даже при остановке после периода нормальной эксплуатации большой промышленный ядерный реактор передает тепловую энергию со скоростью 150 МВт за счет радиоактивного распада продуктов деления.Эта теплопередача вызывает быстрое повышение температуры при выходе из строя системы охлаждения (1 Вт = 1 джоуль / сек или 1 Вт = 1 Дж / с и 1 МВт = 1 мегаватт). (a) Рассчитайте скорость повышения температуры в градусах Цельсия в секунду (ºC / с), если масса активной зоны реактора составляет 1,60 × 10 5 кг, а ее средняя удельная теплоемкость составляет 0,3349 кДж / кг ºC. (b) Сколько времени потребуется, чтобы получить повышение температуры на 2000 ° C, которое может привести к расплавлению некоторых металлов, содержащих радиоактивные материалы? (Начальная скорость повышения температуры будет больше, чем рассчитанная здесь, потому что теплопередача сосредоточена в меньшей массе.Позже, однако, повышение температуры замедлится, поскольку стальная защитная оболочка 5 × 10 5 кг также начнет нагреваться.)

    Рисунок 3. Бассейн с радиоактивным отработавшим топливом на атомной электростанции. Отработанное топливо долго остается горячим. (кредит: Министерство энергетики США)

    Глоссарий

    удельная теплоемкость: количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг вещества на 1,00 ºC

    Избранные решения проблем и упражнения

    1.5,02 × 10 8 Дж

    3. 3.07 × 10 3 Дж

    5. 0,171ºC

    7. 10,8

    9. 617 Вт


    Удельная тепловая энергия | ТЕПЛО ~ МИР ФИЗИКИ

    Теплоемкость и Удельная теплоемкость

    Количество тепловой энергии, необходимое для изменения температуры вещества, зависит от:
    (a) что представляет собой вещество
    (b) сколько его нагревается
    (c) какое повышение температуры происходит

    Тепловая энергия, необходимая для повышения температуры объекта на 1 К, называется ТЕПЛОЕМКОСТЬ объекта.

    УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ вещества — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 кг вещества на 1 K (или на 1 o C)

    Удельная теплоемкость обозначена символом c. Единицы измерения c: Дж / (кг · К) или Дж / (кг o C).
    Значения удельной теплоемкости некоторых распространенных веществ приведены в следующей таблице:

    Вещество Удельная теплоемкость (Дж / (кг · К)) Вещество Удельная теплоемкость (Дж / (кг · К))
    Вода 4200 Алюминий 913
    Чугун 500 Кирпич 2300
    Медь 385 Бетон 3350
    Свинец 126 Мрамор 880

    Помните, что вещества с высокой удельной теплоемкостью требуют много тепловой энергии и, следовательно, долго нагреваются, а также долго остывают.

    Один интересный эффект — это то, как земля нагревается быстрее, чем море — удельная теплоемкость морской воды больше, чем у суши, и поэтому требуется больше тепловой энергии, чтобы нагреть ее на столько же, сколько и суша. и так на это уходит больше времени. Также требуется больше времени, чтобы остыть.
    Тепловая энергия, необходимая для повышения температуры m кг вещества с удельной теплоемкостью c на определенную разницу температур, определяется уравнением:

    Тепловая энергия = масса x удельная теплоемкость x изменение температуры

    Давайте посмотрим на этот эксперимент :

    Например, удельная теплоемкость золота более чем в 30 раз меньше, чем у воды.Другими словами, температура килограмма золота повысится с 20 ° C до 90 ° C, а температура воды — с 20 ° C до 22 ° C, только если они оба нагреваются одинаково. Удельная теплоемкость золота составляет 0,031 калории на грамм на градус Цельсия (0,031 кал / г · ° C).

    Почему такая большая разница?

    Каждый металл и каждый материал имеют разную скорость нагрева. Здесь мы видим, что золото нагревается в 7 раз быстрее алюминия. Это означает, что все имеет свою удельную теплоемкость (также называемую теплоемкостью).Удельная теплоемкость алюминия составляет 0,216 кал / г · ° C, что примерно в 7 раз больше, чем у золота (0,031 кал / г · ° C).

    Формулы теплоемкости:

    Как это:

    Нравится Загрузка …

    Анализ теплового поведения и возможности экономии затрат для зданий из терракотового кирпича с интегрированным PCM

    Здания вносят большой вклад в глобальное использование и потребление энергии. Энергопотребление зданий является значительным из-за интеграции систем отопления, вентиляции и охлаждения.Очевидно, что использование материалов с фазовым переходом (PCM) в конструкции здания может адекватно снизить затраты на кондиционирование воздуха в зданиях за счет уменьшения притока и потерь тепла извне. Более того, использование натуральных, экологически чистых и экономичных материалов, таких как терракотовый кирпич, может быть ценным с экологической точки зрения. В этой статье мы оцениваем потенциал экономии затрат на кондиционирование воздуха с помощью нескольких конфигураций из терракотового кирпича с наполнителем из ПКМ. В связи с этим инкапсулированные ПКМ были заполнены пустотами из терракотового кирпича.Для целей настоящего исследования были рассмотрены пять различных типов ПКМ в зависимости от теплофизических свойств их твердого и жидкого состояния (OM18: органическая смесь, HS22: гидратированная соль, OM29, OM32 и OM37). Кроме того, были исследованы три конфигурации терракотового кирпича с наполнителем из PCM в отношении количества слоев PCM (PCMTB-A с одним слоем PCM, PCMTB-B с двумя слоями PCM и PCMTB-C с тремя слоями PCM). Таким образом, пятнадцать конфигураций терракотового кирпича с наполнителем из ПКМ были проанализированы численно, в зависимости от условий окружающей среды, которые относятся к двум различным сценариям в Индии (жаркий сухой и смешанный климат).Результаты показали, что блоки PCM OM32 показали лучшие термоэкономические характеристики по сравнению с другими типами PCM. Что касается наиболее выгодного количества слоев ПКМ, данные этого анализа показали, что случай PCMTB-C показал самую высокую годовую экономию затрат на кондиционирование воздуха и самые высокие ежегодные сокращения выбросов углерода в обоих климатах (Ахмадабад и Лакхнау). . В жарком засушливом климате PCMTB-C с OM32 PCM продемонстрировал самую высокую годовую экономию затрат на кондиционирование воздуха (74 доллара.7), самый высокий годовой показатель сокращения выбросов углерода (1,43 т / кВтч) и умеренный срок окупаемости (22,5 года) по сравнению с другими случаями. В заключение, результаты этого исследования предлагают подходящий способ улучшить процесс принятия решений при проектировании здания, устраняя при этом разрыв в производительности с точки зрения энергоэффективности и устойчивости.

    1. Введение

    Изменение климата и ухудшение состояния окружающей среды представляют собой фундаментальную угрозу для человечества. Коммерческие и жилые здания требуют большого количества энергии для систем отопления, вентиляции и охлаждения, в то же время они несут ответственность за глобальное потепление и истощение невозобновляемых ископаемых видов топлива.В развивающихся странах, таких как Индия, строительный сектор быстро растет благодаря экономическому прогрессу и росту городских сообществ. На здания приходится около 40% мирового потребления электроэнергии, при этом на жилые дома приходится три четверти общего потребления энергии и одна треть мировых выбросов парниковых газов [1]. Многие страны внедрили политику повышения энергоэффективности зданий за счет смягчения последствий изменения климата. Люди проводят более 90% своего времени в зданиях, уделяя особое внимание безопасной, чистой и комфортной внутренней среде [2].

    Традиционными средствами создания тепловых удобств в зданиях являются механические системы кондиционирования воздуха, которые являются энергоемкими и вредными для окружающей среды. В этом отношении энергоэффективными и экологически безопасными методами, применяемыми для повышения теплового комфорта при нулевом или низком потреблении энергии, являются пассивные системы отопления и охлаждения [3, 4]. Для достижения этой цели можно рассмотреть терракотовые кирпичи, которые сделаны из обожженной глины и имеют хорошую плотность, которая может обеспечить достаточное термическое сопротивление ограждающим конструкциям здания.

    Накопление тепловой энергии с использованием модулей PCM — приемлемый подход к пассивному охлаждению для умеренных тепловых потоков через ограждающие конструкции здания. ПКМ могут поглощать значительное количество тепла на стадии плавления (от твердого тела к жидкости), а также выделять поглощенное тепло на стадии затвердевания (от жидкости к твердому телу) [5]. Способность ПКМ обеспечивать высокий уровень накопления энергии и их характеристики сохранять накопление тепла при постоянной температуре делают их использование привлекательным для нескольких применений в зданиях [6].Как широко известно, ПКМ обычно подразделяются на органические, неорганические и эвтектические, при этом они должны иметь определенные характеристики, такие как нетоксичное и некоррозионное поведение, подходящую теплопроводность, желаемую скрытую теплоту и низкую стоимость, чтобы достичь фундаментальная цель устойчивого энергопотребления [7]. Органические ПКМ в основном проявляют некоррозионные свойства и соответствующие температуры плавления. В дополнение к этому температура плавления и теплота плавления некоторых органических ПКМ подходят для охлаждения / обогрева зданий [7].Метод внедрения ПКМ в герметизирующий материал с масштабом более 5 мм называется макроинкапсулированием ПКМ, при этом форма оболочки может быть различной (цилиндры, трубки, кубики, палочки и т. Д.). Макроинкапсулированные ПКМ могут использоваться в любом типе, размере и размере оболочки здания [8]. Активная система с модулями PCM имеет отдельную ячейку хранения внутри здания, которую необходимо урегулировать, что считается недостатком для конечных пользователей. Основное преимущество включения ПКМ в строительные материалы заключается в том, что требуется меньше места, в то время как они могут быть сформулированы с определенным поведенческим паттерном на самых ранних этапах строительства здания [9].В литературе рассматриваются различные материалы оболочки, обладающие потенциалом аккумулирования тепловой энергии при высоких температурах [10]. Более того, в нескольких исследованиях рассматривалась и рассматривалась тепловая эффективность зданий, интегрированных с PCM, как конфигураций стеновых панелей, которым способствовала работа блока HVAC [11–18]. Стеновые панели из ПКМ в зданиях зарегистрировали выгодное снижение коэффициента декремента и увеличение временного запаздывания в отношении распространения периодической волны тепла [19–22]. Чжоу и др.аналитически исследовали вентилируемую стену Trombe, интегрированную с двойной стеновой панелью PCM (внутри и снаружи), и сообщили об эффективности накопления и отдачи энергии 20,2% (снаружи) и 20,25% (внутри) при оптимальной толщине PCM (8 мм для внешней стороны и 28 мм для интерьер) [23].

    Yoon et al. [24] экспериментально изучили масштабированную модель интегрированной системы холодных крыш PCM и сообщили о лучших характеристиках сборки RT44 PCM для белой крыши по сравнению со сборкой Bio 26PCM для коричневой крыши.Jin et al. [25] провели эксперименты и сообщили, что размещение пакета PCM на расстоянии (1/5) L от внутренней поверхности стены улучшает общие условия теплового комфорта. Tunçbilek et al. [26] провели численное моделирование офисного здания, интегрированного с PCM, и сообщили об экономии энергии до 12,8% при использовании PCM толщиной 23 мм, расположенного на внутренней стороне стены. Подробно был представлен обзор использования макроинкапсулированных ПКМ для различных ограждающих конструкций [27].Тепловой КПД бетонной стены, интегрированной с ПКМ, был численно проанализирован Ли и др. Как видно, введение слоя ПКМ толщиной 10 мм в вертикальную стену приводит примерно к 20–30% снижению поступления тепла через здания, расположенные в жарком тропическом климате [28]. Тепловые характеристики интегрированного кирпича PCM были численно исследованы Tunçbilek et al. [29], и они сообщили, что оптимальные температуры плавления PCM составляют 18 ° C и 26 ° C, соответственно, для зимнего и летнего сезонов.

    Положение теплового экрана PCM модели здания было экспериментально исследовано и оптимизировано Lee et al. Результаты выявили оптимальное расположение слоев ПКМ с внутренней поверхности для различных ориентаций стенок [30]. Влияние PCM на энергопотребление в зданиях было смоделировано в течение одного года в пяти разных городах Китая с помощью Energy Plus. Результаты подчеркнули значительную экономию энергии в зданиях, интегрированных с ПКМ [31]. Интеграция PCM в зданиях была также смоделирована и смоделирована с точки зрения энергопотребления Yun et al.[32]. Результаты показали снижение затрат на охлаждение на 7,48%, при этом предполагаемый период окупаемости составляет шесть лет. Модель здания, интегрированная с PCM для экономического анализа, была выполнена с помощью программного обеспечения Energy Plus Сольджи и др .; как видно, использование ПКМ в зданиях снизило потребность в энергии для определенных требований теплового комфорта, хотя это нерационально с экономической точки зрения в Иране из-за высокой стоимости ПКМ и низкой стоимости электроэнергии [33].

    Литература показала, что нет существенной информации о потенциале экономии затрат на кондиционирование воздуха, сокращении выбросов углерода и сроке окупаемости за счет использования терракотовых кирпичей с наполнителем из ПКМ в зданиях.В этом отношении настоящее исследование направлено на численный анализ трех различных конфигураций терракотовых кирпичей с наполнителем из ПКМ; кроме того, пять различных типов PCM, таких как OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37, были оценены для двух различных сценариев в Индии (жаркий сухой и сложный климат). Теплофизические свойства предполагаемых ПКМ были измерены экспериментально как для твердой, так и для жидкой фаз. В этой статье исследуются неустойчивые тепловые характеристики терракотовых кирпичей с наполнителем из ПКМ и используется методика нестационарного коэффициента теплопередачи для определения экономии затрат на кондиционирование воздуха в зданиях.В этом документе также представлены меры по сокращению выбросов углерода и соответствующие сроки окупаемости для всех проанализированных зданий из терракотового кирпича, набитых ПКМ. Результаты этого исследования помогают в проектировании энергоэффективных зданий из терракотового кирпича из ПКМ.

    2. Материалы и методы
    2.1. Материалы

    Терракотовые кирпичи — это натуральные материалы из глины, которые проявляют экологичность. В терракотовых кирпичах формуются полости для размещения ПКМ, и их обжигают при 1000–1200 ° C в течение четырех часов для получения определенной прочности; после обжига они могут получить прочность на сжатие более 3.5 Н / мм 2 . Кроме того, терракотовые кирпичи легче обычных кирпичей, а их абсорбционная способность находится в пределах 15–20%. В данной работе рассматривались полнотелые и пустотелые терракотовые кирпичи, а пустоты терракотовых кирпичей были заполнены различными коммерчески доступными материалами ПКМ. Проанализированные PCM относятся к HS22 (гидратированная соль), OM18, OM29, OM32 и OM37 (органические смеси) для проведения термоэкономического анализа. Число приведенных выше сокращений показывает значение температуры плавления каждого ПКМ.

    2.2. Методика эксперимента

    Теплофизические свойства терракотовых кирпичей (в твердом состоянии) и ПКМ (в твердом и жидком состоянии) были измерены с использованием экспериментальной установки, как показано на рисунке 1. Вискозиметр состоит из охлаждающих и нагревательных элементов для охлаждения и нагрева ПКМ. при измерении теплопроводности как в твердом, так и в жидком состоянии. Со стабильностью до ± 0,04 ° C система работает в диапазоне температур от -20 ° C до 170 ° C. В этом отношении соответствующая температура была установлена ​​с помощью цифрового дисплея.Он состоит из бака для ванны, который нагревает или охлаждает воду до соответствующей температуры. ПКМ были окружены снаружи, вокруг чашки, горячей или холодной водой. Горячая или холодная вода передавалась извне из бака ванны в измерительную систему по замкнутому контуру. PCM, такие как OM18, HS22 и OM29, охлаждаются в вискозиметре при расчете их теплопроводности с низкой температурой замерзания ниже температуры окружающей среды в твердом состоянии. С другой стороны, такие PCM, как OM32 и OM37, легко плавятся выше температуры воздуха; в связи с этим ПКМ нагревали в вискозиметре для проверки теплопроводности жидкости.


    Анализатор тепловых свойств KD2 (метод зонда с горячей проволокой) использовался для измерения теплопроводности ПКМ в соответствии со стандартом ASTM [34, 35]. Он состоит из кабеля, зонда и монитора для отображения соответствующих данных. На щупе есть два контакта; первый используется как источник нагрева электрическим импульсом, а второй действует как приемник. Штифты имеют диаметр 1,3 мм и длину 3 см при расстоянии 6 мм друг от друга. Теплопроводность твердого и жидкого состояний ПКМ определяется полученными температурами во временной области.Коэффициент теплопроводности в диапазоне от 0,02 Вт / (м · К) до 2,00 Вт / (м · К) может быть определен с точностью ± 10%. Объемная удельная теплоемкость также может быть определена в диапазоне от 0,50 до 4,00 МДж / (м 3 · K) с точностью ± 10%.

    Плотность PCM была измерена с точностью с точностью ± 1% путем применения метода бутылки с удельным весом. Объем ПКМ в жидком состоянии измеряли в контейнере, а его вес измеряли на весах.Разница между весом бутылки и весом бутылки с PCM обеспечивает вес PCM в жидком состоянии. Плотность, вес и объем жидкого ПКМ измеряли по удельному весу. Тем не менее, неопределенности были отмечены для каждого ПКМ в отношении оценки их теплопроводности и удельной теплоемкости [36]. В таблице 1 приведены значения теплопроводности и удельной теплоемкости штукатурки, терракотового кирпича и исследованных ПКМ как в твердом, так и в жидком состоянии (с погрешностями).Температуры фазовых переходов ПКМ были измерены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии [37, 38] и представлены в таблице 1.


    Диапазон фазового перехода Темп. k (Вт / (м · K)) Температура жидкости PCM. Cp (кДж / (кг · К)) ρ (кг / м 3 )

    PCM (° C) (° C) Твердый Жидкость (° C) Твердый Жидкий Твердый Жидкий
    OM18 14–20 14 0.182 ± 0,002 0,176 ± 0,003 28 2,93 ± 0,02 2,70 ± 0,02 907 ± 6 871 ± 5
    HS22 18–28 15 1,14 ± 0,001 0,57 ± 0,005 28 2,28 ± 0,06 2,53 ± 0,03 1651 ± 3 1556 ± 4
    OM29 24–33 20 0,293 ± 0,004 0,173 ± 0,007 33 2.33 ± 0,02 2,72 ± 0,01 976 ± 5 880 ± 3
    OM32 28–38 28 0,219 ± 0,002 0,145 ± 0,002 40 3,13 ± 0,01 2,82 ± 0,02 926 ± 4 875 ± 2
    OM37 33–40 33 0,17 ± 0,003 0,14 ± 0,002 45 2,56 ± 0,04 2,63 ± 0,02 974 ± 2 865 ± 3
    Гипс 0.721 ± 0,005 1,76 ± 0,04 840 ± 3
    Кирпич терракотовый 0,62 ± 0,004 0,816 ± 0,04 1950 ± 5

    2.3. Методология проектирования

    Схема анализируемых терракотовых кирпичей и их соответствующие размеры изображены на Рисунке 2: (i) Рисунки 2 (a) и 2 (b) иллюстрируют конструкцию сплошного терракотового кирпича размером 0.29 м в длину × 0,14 м в ширину × 0,09 м в высоту. (Ii) На рисунках 2 (c) и 2 (d) показана конструкция терракотового кирпича, объединенного с одним слоем ПКМ (PCMTB-A). (Iii) Рисунки 2 (e) ) и 2 (f) показан дизайн терракотового кирпича, объединенного с двумя слоями PCM (PCMTB-B). (iv) На рисунках 2 (g) и 2 (h) показан дизайн терракотового кирпича, объединенного с тремя слоями PCM ( PCMTB-C).

    Каждый слой ПКМ в терракотовом кирпиче имеет размер 0,29 м × 0,06 м × 0,01 м. На рисунке 3 (а) показана модель здания в форме куба (3.00 м × 3,00 м × 3,00 м), рассматриваемых для целей данной работы. Терракотовые кирпичи закладываются и связываются штукатуркой; соответственно, связь кирпича и штукатурки равна 0,0125 м. Кроме того, толщина обычной железобетонной кровли (RCC) составляет 0,15 м, в то время как, как показано на Рисунке 3 (b), обе стороны ее конструкции покрыты штукатуркой толщиной 0,0125 м.

    2.4. Аналитическая методология

    Как хорошо известно, охлаждающие нагрузки через ограждающие конструкции зданий можно уменьшить, регулируя их тепловую массу, а также увеличивая их тепловое сопротивление.Набивной терракотовый кирпич ПКМ позволяет значительно улучшить тепловую массу и термическое сопротивление строительной конструкции.

    Установившийся коэффициент пропускания ( U s ) зависит исключительно от теплопроводности используемых материалов. Следовательно, стационарный коэффициент пропускания означает только тепловое сопротивление. Напротив, нестационарный коэффициент пропускания ( U t ) является мерой как теплового сопротивления, так и тепловой массы строительных элементов (стен, перекрытий, крыш и т. Д.).), поскольку он одновременно учитывает теплопроводность, удельную теплоемкость и плотность в периодических тепловых условиях. Более низкое значение нестационарного коэффициента теплопередачи означает более высокое тепловое сопротивление и тепловую массу [39–43]. Коэффициент теплопередачи в установившемся режиме U s указывает скорость теплопередачи через конфигурацию здания. Более низкое значение установившегося коэффициента пропускания означает лучшее термическое сопротивление его сборки.Он задается следующим уравнением:

    Для определения нестационарного коэффициента пропускания, коэффициента затухания (коэффициента декремента) и временной задержки (временного запаздывания) каменных стен, уложенных полнотелыми терракотовыми кирпичами и терракотовыми кирпичами, набитыми ПКМ, один -мерное уравнение диффузии тепла было решено с применением метода адмиттанса для вычисления нестационарных параметров: где T e — циклическая температура, q e — циклический тепловой поток, α указывает на температуропроводность (), а м означает циклическую толщину ( м = x · z ).Кроме того, x указывает толщину элемента, в то время как z относится к конечной толщине элемента (), а n — это циклический период.

    Характеристическая проводимость элемента определяется как ( c ) = и, следовательно, составляет

    Более того, это

    Матрицы для внутреннего и внешнего поверхностного сопротивления представлены как

    Матрица пропускания для обычных стен с конвекцией Сопротивление дается формулой, где м и n обозначают различные строительные материалы:

    Коэффициент пропускания в нестабильном состоянии U t — тепловой поток на внутренней поверхности, когда внешняя поверхность подвергается периодическому изменению температуры , при этом комнатная температура поддерживается постоянной.Его можно вычислить по следующему уравнению:

    Затухание синусоидальной тепловой волны через стену / крышу называется коэффициентом декремента ( f ) или коэффициентом затухания. Это отношение нестационарного коэффициента пропускания к устойчивому коэффициенту пропускания:

    Затем задержка по времени ( φ ) определяет время, которое требуется для распространения тепловой волны от внешней к внутренней поверхности по отношению к пикам температуры. . Его значение равно

    Код MATLAB был разработан для вычисления нестационарного коэффициента пропускания, коэффициента декремента и временной задержки для различных каменных стен, уложенных терракотовыми кирпичами.На втором этапе определенное значение коэффициента пропускания в нестабильном состоянии использовалось для оценки потенциала экономии затрат на кондиционирование воздуха и снижения выбросов углерода, а также сроков окупаемости зданий.

    2,5. Методология оценки затрат

    Разница температур между внешней средой и постоянной эталонной температурой внутри внутреннего пространства зоны здания определяет тепловые и охлаждающие нагрузки через ограждающие конструкции здания. Подход «градус-часы» — это возможный метод расчета годового энергопотребления.Годовая экономия энергии ограждающих конструкций зданий для отопления и охлаждения может быть оценена с помощью градусо-часов нагрева (HDH) и градусо-часов охлаждения (CDH). Согласно требованиям ASHRAE, 18 ° C принимается в качестве базовой температуры как для охлаждения, так и для обогрева зданий. Метеорологические данные ASHRAE использовались для определения градусо-часов охлаждения и нагрева в Ахмедабаде (23,07 ° с.ш. 72,63 ° в.д.) и Лакхнау (26,75 ° с.ш. 80,88 ° в.д.) в Индии [44]. На Рисунке 4 показаны месячные градусо-часы охлаждения и обогрева для обоих упомянутых городов.В таблице 2 показаны элементы, рассматриваемые для соответствующего термоэкономического анализа. Температура золь-воздуха — это температура, которая дает комбинированный эффект распределения температуры наружного воздуха и падающего солнечного излучения. CDH можно вычислить, умножив количество часов охлаждения на разницу между температурой золь-воздуха и базовой температурой. Аналогичным образом, HDH можно вычислить, умножив количество часов нагрева на разницу в температуре золь-воздуха и базовой температуре, как показано в уравнениях (10) и (11), соответственно: где N C и N H — количество часов охлаждения и нагрева, T b — постоянная базовая температура и T s — температура золь-воздуха.



    S. No. Элементы Значение

    1 Годовая степень охлаждения в часах (000 CDH 4 o C ) (° C-часы) в Ахмедабаде и Лакхнау 82440 и 6614
    2 Годовые градусы-часы нагрева ( HDH 18 C ) (° C-часы) в Ахмедабаде и Лакхнау 264 и 4512
    3 Коэффициенты теплоотдачи снаружи и внутри ( h o 37 и h i ) (Вт / м 2 K)
    25.00 и 7,70
    4 Коэффициент полезного действия ( COP ) 2,50
    5 Удельная стоимость электроэнергии ( C e ) (долл. США / кВтч) 0,082
    6 Себестоимость единицы природного газа ( C n ) ($ / кВтч) 0,014
    7 КПД ( η ) 0,80
    8 Масса CO 2 нормы выбросов на единицу потребления электроэнергии ( p 1 ) (кг / кВтч) 0.98 x 1,60
    9 Масса CO 2 нормы выбросов на единицу расхода природного газа ( p 2 ) (кг / кВтч) 0,18
    10 Стоимость материалов PCM ( C i ) ($ / кг) C OM18, C HS22 , C OM29 , C OM32 и C OM37 3,75, 1,26 4,29, 2,68 и 2,86
    11 Уровень инфляции ( i ) 7.6%
    12 Ставка дисконтирования ( d ) 6,6%

    Термоэкономический анализ может быть выполнен для расчета таких параметров, как экономия затрат на охлаждение и обогрев ( C c и C h ), общая экономия затрат на кондиционирование воздуха ( C т ), срок окупаемости (PB) и снижение выбросов углерода (CM) [45–47]. Выводы по экономии затрат на охлаждение и отопление предоставляют информацию о положительном влиянии вставки ПКМ в терракотовые кирпичи по сравнению с традиционными сборками из полнотелого терракотового кирпича в зданиях.Их можно вычислить с помощью следующих уравнений:

    Более того, общая экономия затрат на кондиционирование воздуха может быть получена из следующего уравнения:

    Следует отметить, что C h и C c относится к экономии затрат на отопление и охлаждение, а ∆U t — это разница в нестационарном коэффициенте теплопередачи между сценарием из полнотелого терракотового кирпича и сценарием из терракотового кирпича с наполнением из PCM.

    Экономия электроэнергии приводит к желаемому эффекту снижения выбросов углерода. Этот эффект может быть получен откуда: масса выбросов углерода на единицу выработки энергии угольной электростанцией и масса выбросов углерода на единицу выработки энергии природным газом.

    Наконец, период окупаемости показывает время, которое требуется PCM для возврата вложенных средств (первоначальных инвестиционных затрат). Он выводится по следующему уравнению:

    Значения уровня инфляции ( i ) и ставки дисконтирования ( d ) рассматриваются в соответствии с индийским сценарием.Этот метод периода окупаемости учитывает уровень инфляции и ставки дисконтирования, но не учитывает темпы роста потребления энергии.

    3. Результаты и обсуждение
    3.1. Нестабильные параметры различных терракотовых кирпичей с наполнителем из ПКМ

    Уравнения (1) и (7) применяются для оценки устойчивого и нестационарного коэффициентов пропускания кирпичей соответственно. На рисунке 5 (а) показаны устойчивые и неустойчивые коэффициенты пропускания полнотелого и терракотового кирпича, набитого ПКМ. Из этих результатов следует, что нестационарное пропускание ниже, чем установившееся пропускание для всех исследованных кирпичей.С другой стороны, нестационарный коэффициент пропускания зависит от фундаментальных теплофизических свойств кирпича, таких как теплопроводность, удельная теплоемкость и плотность. Нестабильный коэффициент пропускания — лучший показатель для оценки тепловой массы и теплового сопротивления конструкции, в то же время он позволяет точно рассчитать потенциал экономии затрат на кондиционирование воздуха при использовании различных терракотовых кирпичей, заполненных ПКМ. Как уже упоминалось, более низкое значение нестационарного коэффициента пропускания указывает на лучшие тепловые характеристики терракотового кирпича (по отношению к тепловой массе и тепловому сопротивлению).ПКМ в жидкой фазе обеспечивают наименьшие значения устойчивого и нестационарного пропускания по сравнению с твердой фазой из-за их превосходных теплофизических свойств в этом состоянии. В целом, среди всех изученных конфигураций терракотового кирпича (TB, PCMTB-A, PCMTB-B и PCMTB-C) конфигурация PCMTB-C показала лучшее тепловое поведение из-за самого низкого значения нестабильного коэффициента пропускания. Кроме того, в отношении оптимального PCM (OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37) обнаружено, что OM32 показывает самые низкие устойчивые и нестабильные значения коэффициента пропускания.Порядок предпочтения исследуемых ПКМ от наименее устойчивого и нестационарного пропускания к самому высокому устойчивому и нестационарному пропусканию — OM32

    Уменьшение коэффициента декремента, а также увеличение временного лага при выборе терракотового кирпича может существенно повлиять на условия теплового комфорта внутри зданий; в этом отношении пики температуры, вызванные волной тепла, могут быть ослаблены и перенесены с часов пик на часы непиковой нагрузки.Чтобы оценить коэффициент декремента и значения временной задержки, можно применить уравнения (8) и (9) соответственно. Чтобы улучшить тепловые характеристики терракотового кирпича, коэффициент затухания должен быть как можно меньше, а временной лаг должен получить высокое значение. Рисунок 5 (b) показывает коэффициент затухания и его временную задержку для различных терракотовых кирпичей, набитых PCM. PCM в жидкой фазе приводят к самым низким значениям коэффициента затухания и самым высоким значениям запаздывания по сравнению с твердой фазой.Конфигурации PCMTB-A и PCMTB-B разработаны с одним и двумя уровнями PCM соответственно. PCMTB-C разработан с тремя слоями PCM, и поэтому PCMTB-C предлагает самую высокую тепловую массу по сравнению с PCMTB-A и B. Как и ожидалось, в отношении всех проанализированных конфигураций терракотового кирпича (TB, PCMTB-A , PCMTB-B и PCMTB-C), конфигурация PCMTB-C показала самый низкий коэффициент затухания и самые высокие значения временного запаздывания из-за повышенной тепловой массы. Кроме того, для оптимального PCM (OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37) видно, что OM32 показывает самый низкий коэффициент затухания и самую большую задержку по времени.В заключение, тепловые характеристики всех проанализированных стен из терракотового кирпича, заполненных определенным ПКМ, уточняются по формуле f OM32 < f OM37 < f OM29 < HS22 < f OM18 и φ OM32 > φ OM37 > 000 4

    > φ OM18 .

    3.2. Экономия затрат на охлаждение и обогрев зданий из терракотового кирпича Интеграция с ПКМ

    Уравнения (12) и (13) применяются для расчета экономии затрат на охлаждение и обогрев зданий из терракотового кирпича с наполнителем из ПКМ по сравнению со зданиями из сплошного терракотового кирпича. Рисунки 6 (a) и 6 (b) иллюстрируют экономию затрат на охлаждение и обогрев различных зданий, устроенных с каменными стенами (твердые терракотовые стены и терракотовые стены, интегрированные с PCM) в климатических условиях Ахмедабада и Лакхнау.

    В Ахмедабаде конфигурации с терракотовой кирпичной стеной PCMTB-A, наполненные определенным PCM из OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37, показали экономию затрат на охлаждение в размере 59,92 долларов США, 61,34 доллара США, 62,00 доллара США, 63,34 доллара США и 62,35 доллара США. , соответственно. Точно так же экономия на отоплении составляет 0,1, 0,1, 0,1, 0,11 и 0,1 доллара США. Очевидно, что среди всех исследованных PCM в сборке PCMTB-A, OM32 показывает самую высокую экономию затрат на охлаждение и обогрев. Кроме того, конфигурация стены из терракотового кирпича PCMTB-B с наполнителем OM32 PCM показывает самую высокую экономию затрат на охлаждение и обогрев — 69 долларов.27 и 0,11 доллара соответственно. Аналогичным образом, что касается всех смоделированных конфигураций стен из терракотового кирпича, PCMTB-C, наполненный OM32, показал самую высокую экономию затрат на охлаждение и обогрев — 74,58 доллара и 0,12 доллара соответственно.

    Точно так же в Лакхнау конфигурация с терракотовой кирпичной стеной PCMTB-C, наполненная PCM OM32, показывает самую высокую экономию затрат на охлаждение и обогрев — 59,8 и 2,04 доллара соответственно. Как видно, экономия затрат на охлаждение более очевидна в Ахмедабаде, чем в Лакхнау, из-за жарких засушливых климатических условий.Тем не менее, в Лакхнау преобладает экономия на отоплении по сравнению с Ахмедабадом из-за его открытого сложного климата.

    Самая важная тепловая характеристика для увеличения экономии затрат на охлаждение и обогрев — это неустойчивый коэффициент пропускания терракотовых кирпичей из керамики PCM. Более низкое значение нестабильного коэффициента пропускания способствует более высокой экономии затрат на охлаждение и обогрев. Наилучший заказ модулей PCM с точки зрения максимальной экономии затрат на охлаждение и обогрев — OM32> OM37> OM29> HS22> OM18.Предпочтительный порядок конфигурации терракотового кирпича с наполнителем из PCM с точки зрения максимальной экономии затрат на охлаждение и обогрев — PCMTB-C> PCMTB-B> PCMTB-A.

    3.3. Общая экономия затрат на кондиционирование воздуха в зданиях из терракотового кирпича, интегрированных с PCM

    Уравнение (14) используется для оценки общей экономии затрат на кондиционирование здания в зданиях из терракотового кирпича, интегрированных с PCM, по сравнению с обычными зданиями из терракотового кирпича. На Рисунке 7 показана общая экономия затрат на кондиционирование воздуха в зданиях из терракотового кирпича, заполненных PCM, по сравнению со зданиями из сплошного терракотового кирпича в климатических условиях Ахмедабада и Лакхнау.


    В Ахмедабаде конфигурации терракотовой кирпичной стены PCMTB-A, заполненные модулями PCM OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37, показали общую экономию затрат на кондиционирование воздуха в здании в размере 60,02 доллара США, 61,44 доллара США, 62,1 доллара США, 63,45 доллара и 62,63 доллара соответственно. Среди всех PCM в PCMTB-A OM32 демонстрирует самую высокую общую экономию затрат на кондиционирование воздуха в здании. Конфигурация с терракотовой кирпичной стеной PCMTB-B с наполнителем OM32 PCM показывает самую высокую общую экономию затрат на кондиционирование воздуха в здании — 69 долларов.4 среди всех рассмотренных конфигураций в этой категории. В целом, среди всех предполагаемых конфигураций стен из терракотового кирпича, заполненных PCM (PCMTB-A, PCMTB-B и PCMTB-C), конфигурация PCMTB-C с PCM, соответствующая OM32, показывает максимальную общую экономию затрат на кондиционирование воздуха в здании в размере $ 74,7.

    В Лакхнау, среди всех рассмотренных конфигураций стен из терракотового кирпича, PCMTB-C с наполнителем OM32 показывает самую высокую общую экономию затрат на кондиционирование воздуха в здании — 61,9 доллара. В Ахмедабаде и Лакхнау конфигурация стены из терракотового кирпича PCMTB-B с OM32 показывает 9.Увеличение общей экономии затрат на кондиционирование воздуха в здании на 35% по сравнению с PCMTB-A с OM32. Конфигурация с терракотовой кирпичной стеной PCMTB-C с OM32 показывает увеличение общей экономии затрат на кондиционирование здания на 17,73% по сравнению с PCMTB-A с OM32.

    3.4. Потенциал снижения выбросов углерода от зданий из терракотового кирпича, интегрированный с ПКМ

    Уравнение (15) использовалось для определения снижения выбросов углерода зданиями из терракотового кирпича, заполненными ПКМ, по сравнению со зданиями из сплошного терракотового кирпича.На Рисунке 8 показан потенциал сокращения выбросов углерода терракотовыми кирпичными зданиями, интегрированными с PCM, в климатических условиях Ахмедабада и Лакхнау.


    В Ахмедабаде конфигурации с терракотовой кирпичной стеной PCMTB-A, наполненные PCM из OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37, показали снижение выбросов углерода на 1,15 тонны / кВтч, 1,17 тонны / кВтч, 1,19 тонны / кВтч, 1,21 тонны / кВтч и 1,20 тонны / кВтч соответственно. Среди всех PCM в сборке PCMTB-A OM32 демонстрирует самый высокий уровень снижения выбросов углерода; результаты привели к 1.Эффект смягчения на 21 тонну / кВт · ч благодаря значительной экономии затрат на кондиционирование воздуха для этого выбора. Конфигурация терракотовой кирпичной стены PCMTB-B, наполненная OM32, показывает самый высокий уровень снижения выбросов углерода 1,33 т / кВтч среди всех исследованных PCM. В рамках всех проанализированных конфигураций стен из терракотового кирпича, заполненных PCM (PCMTB-A, PCMTB-B и PCMTB-C), конфигурация PCMTB-C с PCM, соответствующая OM32, показывает максимальное снижение выбросов углерода 1,43 т / кВтч.

    С другой стороны, в Лакхнау, среди всех конфигураций терракотовых кирпичных стен (PCMTB-A, PCMTB-B и PCMTB-C), заполненных PCM, пласты PCMTB-C с PCM, соответствующие OM32, подчеркивают самое высокое снижение выбросов углерода. 1.17 т / кВтч. В Ахмедабаде и Лакхнау конфигурация терракотовой кирпичной стены PCMTB-B с OM32 показывает увеличение на 9,35% снижения выбросов углерода по сравнению с PCMTB-A с OM32. Конфигурация с терракотовой кирпичной стеной PCMTB-C с OM32 показывает увеличение на 17,73% снижения выбросов углерода по сравнению с PCMTB-A с OM32.

    3.5. Сроки окупаемости зданий из терракотового кирпича, интегрированных с ПКМ

    Уравнение (16) использовалось для расчета срока окупаемости зданий из терракотового кирпича, заполненных ПКМ.На Рисунке 9 показаны сроки окупаемости зданий из терракотового кирпича, интегрированных с ПКМ, по сравнению с традиционными терракотовыми кирпичами в Ахмедабаде и Лакхнау.


    В Ахмедабаде конфигурации кирпичной терракотовой стены PCMTB-A, заполненные модулями PCM из OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37, привели к сроку окупаемости 13,6 года, 8,1 года, 15 лет, 9,4 года и 10 лет. , соответственно. Среди всех PCM в сборке PCMTB-A HS22 показывает наименьший срок окупаемости 8,1 года, за которым следуют 9 лет.4 года для OM32. Сроки окупаемости увеличиваются от конфигураций PCMTB-A к PCMTB-C из-за увеличения стоимости включения PCM в терракотовые кирпичи. Соответственно, конфигурации PCMTB-A и PCMTB-B более прибыльны с экономической точки зрения, в то время как они имеют рациональные сроки окупаемости в отличие от PCMTB-C. Для более низких сроков окупаемости предпочтительны следующие материалы ПКМ по порядку: HS22, OM32, OM37, OM18 и OM29. Предпочтительный последовательный порядок PCM такой же, как последовательный порядок затрат на материалы для PCM от низкой стоимости до высокой.Стоимость материала ПКМ является самым важным параметром в сроке окупаемости интегрированного терракотового кирпича ПКМ. С точки зрения минимального срока окупаемости конфигурации PCMTB-A и PCMTB-B предпочтительнее, чем PCMTB-C.

    Результаты вышеуказанных исследований применимы к жарко-сухим и сложным климатическим условиям. Исследование может быть распространено и на другие климатические регионы. В будущем могут быть проведены исследования энергоэффективных ограждающих конструкций зданий, интегрированных с различными комбинациями новых PCM.

    4. Выводы

    В этой работе оцениваются нестабильные характеристики теплопередачи, экономия затрат на кондиционирование воздуха, снижение выбросов углерода и сроки окупаемости различных терракотовых кирпичей с наполнителем из ПКМ по сравнению с обычными терракотовыми кирпичами. В этом отношении были измерены теплофизические свойства пяти различных ПКМ (OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37) как в твердой, так и в жидкой фазах. В данной статье представлена ​​математическая модель для расчета нестационарных тепловых параметров, которые в дальнейшем используются для расчета потенциала экономии затрат на кондиционирование воздуха в зданиях из терракотового кирпича с наполнителем из ПКМ в жарком сухом и сложном климате Индии.(i) Здания конфигурации PCMTB-C, наполненные OM32, экономят самые высокие ежегодные затраты на кондиционирование воздуха в размере 74,70 и 61,9 доллара соответственно в жарком и сухом климате Индии среди всех трех конфигураций из терракотового кирпича (PCMTB-A, B и C) с пятью изученными PCM (OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37). (Ii) Здания конфигурации PCMTB-C, наполненные OM32, обеспечивают максимальное снижение выбросов углерода: 1,43 тонны / кВт · ч и 1,17 тонны / кВтч, соответственно, в жарком сухом и сложном климате Индии среди всех трех конфигураций терракотового кирпича (PCMTB-A, B и C) с пятью изученными модулями PCM (OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37).(iii) Устойчивый и неустойчивый коэффициенты пропускания уменьшаются с увеличением слоев ПКМ в терракотовых кирпичах. Конфигурация PCMTB-C, наполненная PCM OM32, дает наименее устойчивый и нестабильный коэффициент пропускания из-за его улучшенной тепловой массы и теплового сопротивления по сравнению со всеми изученными конфигурациями с пятью PCM. (Iv) Коэффициент затухания уменьшается, а временная задержка увеличивается с увеличением PCM слои в терракотовом кирпиче. Конфигурация PCMTB-C, наполненная PCM OM32, дает наименьший коэффициент затухания и наибольшую задержку по времени благодаря улучшенной тепловой массе и тепловому сопротивлению по сравнению со всеми изученными конфигурациями с пятью PCM.(v) Наилучший порядок PCM в соответствии с желаемыми нестабильными параметрами, максимальной экономией затрат на кондиционирование воздуха, наивысшим потенциалом снижения выбросов углерода — OM32> OM37> OM29> HS22> OM18. Предпочтительный порядок конфигурации терракотового кирпича с наполнителем из PCM в соответствии с желаемыми нестабильными параметрами, максимальной экономией затрат на кондиционирование воздуха и наивысшим потенциалом снижения выбросов углерода: PCMTB-C> PCMTB-B> PCMTB-A. (Vi) Срок окупаемости здание увеличивается с увеличением слоев ПКМ в терракотовом кирпиче.PCMTB-A, заполненный зданиями HS22 в жарком сухом климате, показывает наименьший срок окупаемости — 8,1 года среди всех трех конфигураций терракотового кирпича (PCMTB-A, B и C) с пятью модулями PCM (OM18, HS22, OM29, OM32 и OM37. ) учился. Для более низких периодов окупаемости в жарком и засушливом климате предпочтительны следующие материалы PCM в последовательности: HS22, OM32, OM37, OM18 и OM29. С точки зрения наименьшего срока окупаемости конфигурации PCMTB-A и PCMTB-B предпочтительнее, чем PCMTB-C. (Vii) Рекомендуется использовать конфигурацию PCMTB-B с OM32 для зданий, которые имеют желаемые неустойчивые параметры, более высокую стоимость кондиционирования воздуха. -экономия, более высокий потенциал снижения выбросов углерода и приемлемые сроки окупаемости.Не рекомендуется использовать конфигурацию PCMTB-C из-за длительного срока окупаемости, составляющего около 20 лет.

    Результаты этого исследования полезны при проектировании энергосберегающих зданий из терракотовых кирпичей, интегрированных с ПКМ.

    Номенклатура
    9002 4
    C c : Экономия затрат на охлаждение (долл. США)
    C e : Удельная стоимость электроэнергии (долл. США / кВтч)
    C h : Экономия затрат на отопление ($)
    C i : Стоимость материала PCM ($ / кг)
    C n : Себестоимость единицы природного газа ($ / кВтч)
    C p : Удельная теплоемкость (кДж / (кг · К))
    C т : Годовая экономия затрат на кондиционирование воздуха ($)
    d : Ставка дисконтирования (%)
    f : Коэффициент уменьшения (-)
    h : Коэффициент теплопередачи (Вт / (м 2 · K))
    i : Скорость накачки (%)
    k : Термический проводимость (Вт / (м · К))
    M c : Масса CO 2 Сокращение выбросов (т / кВтч)
    N C : Количество часов охлаждения (ч)
    N H : Количество часов нагрева (ч)
    p 1 , p 2 : Масса CO 2 Выбросы в результате производства энергии (кг / кВтч)
    T b : Базовая температура (° C)
    T с 900 04 : Температура солнечного воздуха (° C)
    U : Коэффициент теплопередачи (Вт / (м 2 · K))
    U т : Нестабильный коэффициент пропускания (Вт / (м 2 · K))
    X : Толщина строительного материала (м)
    Греческие буквы
    α : Температуропроводность
    η : Эффективность выработки электроэнергии на природном газе
    φ : Время задержки (ч)
    ρ : Плотность (кг / м 3 )
    Сокращения
    CDH: Степень охлаждения-часы (° C-часы)
    COP: Коэффициент производительности
    HDH: Степень нагрева-час rs (° C-часы)
    HS: Гидратированная соль
    OM: Органическая смесь
    P: Штукатурка
    PP: Простой срок окупаемости
    PCM: Материал фазового перехода
    PCMTB: Терракотовый кирпич с наполнителем из PCM
    TB: Терракотовый кирпич.
    Доступность данных

    Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

    Раскрытие информации

    Это исследование не получало специального гранта от какого-либо финансирующего агентства (государственного / коммерческого).

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Строительство моей кирпичной печи на дровах — Часть 4 — Подготовка к постройке купола

    Это четвертая часть моей серии постов «Построим мою кирпичную печь на дровах», в которой рассказывается об укладке кирпичей, образующих купол, в кирпичной печи на дровах в стиле Помпеи.Купол содержит огнеупорные кирпичи средней плотности, которые будут накапливать, удерживать и излучать тепло, необходимое для приготовления пищи. Конструкция должна быть самонесущей, а ваша ручная работа должна быть достаточно хорошей, чтобы не требовать частого ремонта: доступ внутрь конструкции ограничен размером двери, а ремонт внутри кирпичного купола домашнего размера вызывает клаустрофобию и беспорядок. Этот пост следует за предыдущим постом о «накрытии стола из блоков».

    В прошлом посте я немного ограничился характером горизонтальной бетонной плиты, которую сейчас немного опишу.После того, как я положил блоки, у меня было три стороны конструкции. Следующая часть — это «столешница», которая является вершиной той конструкции, на которой построен купол. Чтобы залить бетонную столешницу, нужно немного аккуратно опалубить. Моя столешница имеет глубину около 9 см, что, вероятно, немного чрезмерно, и эта избыточная масса отводит больше тепла от конструкции, расположенной над ней, чем идеально.

    Я вырезал большой лист древесноволокнистого картона средней плотности для поддержки бетонной плиты и поддерживал его с помощью отдельно стоящих блоков, а также обрешетки, прикрученной к внутренней части блочной конструкции.Я прикрепил доски для строительных лесов и старый плинтус в качестве опалубки, чтобы предотвратить вытекание бетона, обеспечив стороны, которые я ненадолго покрасил парафином для лампы, чтобы бетон не прилипал к ним. Они были грубо прикреплены друг к другу винтами в форме квадрата. Чтобы сделать очень прочную конструкцию, я кладу слой арматурной сетки толщиной 6 мм, четыре бетонных перемычки, равномерно расположенных (1200 x 100 x 65 мм), и еще несколько слоев арматурной сетки толщиной 6 мм внутри формы. Так как мои бетонные блоки полые, и я не заливал их, мне пришлось закрыть их крышкой, чтобы «заливка стола» не протекала внутри них.Для этого я затолкнул дюбели из шлакоблоков — нарезал их по размеру стандартной пилой по дереву.

    Первое, что нужно учитывать при выборе столешницы — насколько прочна бетонная смесь для заливки. Я использовал C35Pmix, который представляет собой цемент: песок: заполнитель 1: 2: 2, и его объем составлял около 0,175 м3. Это был первый пункт проекта, на котором я нанял бетономешалку. Поскольку в итоге я заливал его в холодную погоду, я добавил антифриз и ускоритель, которые здесь не буду описывать. После заливки столешницы я оставил бетон на 2-3 часа и накрыл брезентом, обвязанным несколькими метрами эластичной веревки.Бетон не затвердевает при испарении, вода становится частью структуры и прочности, но мы не хотим добавлять больше воды. В Англии идет дождь, и дождь также может ослабить его.

    Следующим шагом, через несколько дней, была укладка изоляционного слоя. Столешница весит около 500 кг, а удельная теплоемкость бетона составляет 880 Дж / кг. K, требуется 220 МДж, чтобы нагреть его на 500 ° C (наша целевая температура для купола, если мы готовим пиццу). Таким образом, при нормальной эффективности сжигания дров достигается около 9.4 ГДж / тонну, мы будем сжигать 23 кг древесины твердых пород только для того, чтобы нагреть столешницу. Большим недостатком является то, что столешница не сделана из материалов, которые должны выдерживать эти температуры, поэтому мы не можем позволить ей приблизиться к такой температуре. Итак, мы должны его изолировать.

    Ответ — не менее 6 дюймов вермикулита: цемент (5: 1) в качестве изоляционного слоя. В первую очередь намочите вермикулит, затем добавьте цемент. В моем случае я добавил еще немного цемента. Я засыпал влажную смесь в опалубку и разгладил ее штукатурным соколом.Вермикулит также является садовым материалом и в небольших количествах может стоить немалые деньги. Вы должны иметь возможность приобрести его по цене 20-30 фунтов стерлингов за 100-литровый мешок в Великобритании. Четыре года спустя, оглядываясь назад, я буду использовать изоляционные плиты для своей следующей печи. Для более эффективной термоизоляции попробуйте изоляционные плиты из силиката кальция или микропористые изоляционные плиты от таких специалистов, как Kiln Linings в Великобритании или эквивалентные в вашей стране. После нескольких часов обжига мой бетонный стол нагревается.Даже если купол нагревается до 300ºC, я все равно использовал ценные породы дерева для нагрева бетона, что не требуется для современных материалов. Кроме того, вермикулитовый бетон оставался слегка мягким, что не идеально, учитывая массивный вес купола, на котором вы собираетесь построить.

    Следующий этап — первый слой кирпича, что очень интересно. Я купил огнеупорный кирпич средней плотности (42GD — 230 x 114 x 76 мм, 42% глинозема) в компании Kiln Linings в Великобритании. Думаю, я использовал около 140.Я заплатил около 1,30 фунта стерлингов за огнеупорный кирпич, не считая доставки, что будет много из-за массы (3-5 кг за кирпич). Помимо основания, большую часть купола я построил из полукирпичей. Вы можете купить много разных размеров, но их несложно разделить на две части с помощью кирпичной подушки, поэтому я предпочитаю покупать специальные размеры для арки (например, отверстия в духовке). Есть много других, описывающих использование красного проволочного кирпича, который вы можете получить бывшим в употреблении на мелиоративном складе, или за 0,40-0,50 фунтов стерлингов за каждый новый у торговца строителями.Я подозреваю, что инженерный кирпич подходит для малоиспользуемых печей, а стандартные кирпичи из мягкой глины для печей для вечеринок, но я бы не стал использовать их для выпечки хлеба.

    Первая кладка кирпича — кирпичный пол печи в елочку («очаг»). Лучше всего класть кирпичи так, чтобы их края находились под углом 45º к тому месту, где будет дверь. Это связано с тем, что металлическая корка может зацепиться за неровную поверхность, например, если один кирпич немного выше или другой утонет на 1 мм. Я начал процесс с того, что выложил кирпичи по шаблону, который я бы использовал, чтобы лучше его визуализировать.Я использовал 230-миллиметровую угловую шлифмашину, чтобы разрезать кирпичи по краю, пометив их красивым мягким карандашом B и надев маску, защитное снаряжение и негорючую одежду. Прежде чем использовать угловую шлифовальную машину, обязательно изучите аспекты безопасности в течение достаточного времени — у вас всего восемь пальцев и два больших пальца …

    Когда я был готов начать закладку очага огня, я смешал небольшую партию «огненный миномет» . Это действительно классный раствор, которым вы также будете склеивать купольные кирпичи.Он обладает огнеупорными свойствами при нагревании и не разваливается при сотнях обжигов, как обычный строительный раствор для кирпича.

    Огненный раствор изготовлен из трудно добываемой «огненной глины». Для своего проекта я получил 50 кг футеровки обжиговой печи, этого было более чем достаточно.

    Я использовал рецепт Форнобраво для огнестрельного оружия, но их форум и веб-сайт определенно интересны. Я смешал только то, что мог использовать, примерно в течение часа, но обнаружил, что в жаркие дни мне нужно слегка полить смесь лейкой, чтобы она приобрела приятную скользкую консистенцию.

    Смешивание огнестойкого раствора — довольно изнурительная работа, которую я проделал на квадратном листе МДФ 1,5 м (глубиной около 2 см)
    1 часть портландцемента
    3 части песка (мягкий строительный песок, так как это раствор, а не острый песок)
    1 часть извести (гашеная известь — не используйте негашеную известь, слишком опасна для домашнего использования)
    1 часть огнеупорной глины (из футеровки печи)

    Безопасность: Это работа с маской, я использовал респиратор и защитные очки.

    Я обычно начинал с песка, затем шамота, цемента и извести, смешивал их вместе до высыхания, а затем добавлял воду с помощью лейки.Чем быстрее вы покроете цемент и известь песком, тем лучше — с точки зрения удержания пыли. Поскольку я живу в Великобритании, песок всегда был слегка влажным, поэтому, возможно, стоит немного намочить песок, чтобы минимизировать количество пыли, если при засыпке она превышает 25ºC. Только для этого я держал под рукой полную лейку с форсункой для полива.

    Моя максимальная партия началась с 6 лопат, заполненных песком, по 2 на каждую.

    Я нашел складную военную лопату для окопных работ (широко доступную), подходящую для измерения небольшими партиями.В противном случае — лопата с квадратным вырезом. Не идите слишком дешево, потому что с ним вы будете перемещать сотни фунтов материала, а по-настоящему дешевые материалы намного весят вдобавок к этому. Позже моя спина страдала от использования этих относительно коротких лопат, и я прибегал к ирландской лопате с длинной ручкой, чтобы замешивать раствор, а затем и слои штукатурки.

    Нравится:

    Нравится Загрузка …

    Связанные

    О Джоне Рисе

    Я увлеченный любитель, «научный» повар и пекарь, а также бывший ученый, и мне нравится привносить научное мышление в свою кулинарию: думать о том, что может происходить на химическом или биологическом уровне во время приготовления пищи (включая ее рост и сохранение ), и применяя точные методы массы и объема к основным рецептам, прежде чем изменять их.Я использую точные весы (до 0,1 г). Я люблю выращивать свои собственные травы, строить свои собственные приподнятые грядки и строить свою собственную печь для пиццы на дровах. Я привношу на кухню определенный уровень ОКР, и поэтому моя выпечка включает в себя закваску, а мое приготовление пиццы включает «ссылку» на защищенные спецификации для настоящей пиццы. Если я смогу найти «правильные» ингредиенты для блюда, я буду искать их практически в любом месте (в пределах разумного) — прежде чем найду эквивалентного поставщика в стране. Поэтому — если вы никогда не ели ланкаширский сыр, купленный на рынке Бери недалеко от Манчестера, — вы никогда не ели ланкаширский сыр.Я попытаюсь включить ссылки на те же продукты, которые использую в своем блоге, чтобы мои читатели не использовали нестандартные альтернативы — «экспериментальное воспроизведение» является ключом к научному приготовлению пищи. Я родился на севере Англии, живу на юге, хотя предпочел бы жить на острове в Ионическом море. Удельная теплоемкость кирпича

  • Калькулятор удельной теплоемкости

    · Этот калькулятор удельной теплоемкости представляет собой инструмент, который определяет теплоемкость нагретого или охлажденного образца.Удельная теплоемкость — это количество тепловой энергии, которое необходимо подать на образец весом 1 кг, чтобы повысить его температуру на 1 К. Прочтите, чтобы узнать, как правильно применить формулу теплоемкости для получения достоверного результата.

  • 11.2 Удельная теплоемкость и физика теплообмена

    · Q = m c Δ T 11.7. где m — масса вещества, а Δ T — изменение его температуры в единицах Цельсия или Кельвина. Символ c обозначает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы.Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00 ºC.

  • Типы процессов производства кирпичей.

    · Процесс изготовления кирпича осуществляется в несколько этапов. Они перечислены ниже. Каждый этап имеет свое особое значение. Этап 1. Выбор подходящего типа кирпичной земли. Этап 2. Приготовление и закалка грязи. Этап 3. Формовка или формовка блоков из кирпича.

  • Коэффициент теплопроводности изоляционного кирпича

    · 3.1.3. Изменение удельной теплоемкости в зависимости от размера частиц. Удельная теплоемкость образцов от A 1 до A 5 обычно ниже, чем у образцов от B 1 до B 5 (рисунки 5 и 6). Это означает, что более низкая температуропроводность может быть достигнута за счет использования опилок большего размера.

  • В таблице показана удельная теплоемкость четырех веществ кирпича

    · Ответ 2 📌📌📌 вопрос В таблице показана удельная теплоемкость четырех веществ кирпича, сухого грунта, бумаги и воды. Если бы все четыре вещества подвергались воздействию солнечного света в течение одного и того же времени, какое вещество нагревается быстрее всего, ответы на вопрос estudyassistant

  • Удельная теплоемкость Designing Buildings Wiki

    Кирпич / блок 840 Дж / кг ° C Бетон 880 Дж / кг ° C Мрамор 880 Дж / кг ° C Сталь 480 Дж / кг ° C Древесина 1200 Дж / кг ° C Удельная теплоемкость — одно из свойств, влияющих на тепловую массу материала, то есть количество тепла, которое он может хранить.Вода с очень высокой удельной теплоемкостью очень эффективно сохраняет тепло.

  • Удельная теплоемкость всех элементов в Периодической таблице

    Удельная теплоемкость всех элементов в Периодической таблице в формате графика и таблицы Полная информация обо всех свойствах элементов с использованием графиков и таблиц Интерактивная динамическая периодическая таблица элементов периодической таблицы Элемент сравнения Тенденции свойств и полная информация об элементе Факты Как найти в Периодической таблице История Изобилие Физические свойства Термический

  • Теплопроводность огнеупоров

    топка печи и измерение скорости теплового потока через определенный участок стены с помощью водяной рубашки, приложенной к холодной стороне.Измерения температуры производятся в различных точках кирпича на основе данных

  • Изоляционные материалы и их тепловые свойства

    Удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость материала — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 кг материала на 1К (или на 1 ° C). Хороший изолятор имеет более высокую удельную теплоемкость, потому что требуется время, чтобы поглотить больше тепла, прежде чем он действительно нагреется (температура повысится) для передачи тепла.

  • Определенная теплоемкость веществ bartleby

    Удельная теплоемкость веществ Вещество Удельная теплоемкость (кал / г⋅ ° C) Кирпич 0,20 Этанол 0,58 Древесина 0,10 Рассчитайте количество тепла в калориях, которое необходимо добавить, чтобы нагреть 21,6 г кирпича этанол и древесина от 21,9 ° C до 45,7 ° C.

  • Brick and Tile Industry International

    Zi Brick and Tile Industry International считается экспертами в этой области ведущим журналом для всего сектора тяжелой глиняной промышленности глиняные кирпичи и черепица керамические керамические трубы огнеупорная и конструкционная керамика отрасли.Следовательно, оценка удельной теплоемкости сырья и его

  • Теплопроводность огнеупоров

    · писатель состоит из 11eatil1g стены кирпича, испытываемого с помощью специально сконструированной коксовой печи и измерения скорости тепловой поток через определенный участок стены с помощью водяной рубашки, приложенной к холодной стороне. Измерения температуры производятся в различных точках кирпича и на основе данных

  • Типы процессов производства кирпичей.

    · Процесс изготовления кирпича осуществляется в несколько этапов. Они перечислены ниже. Каждый этап имеет свое особое значение. Этап 1. Выбор подходящего типа кирпичной земли. Этап 2. Приготовление и закалка грязи. Этап 3. Формовка или формовка блоков из кирпича.

    Какова удельная теплоемкость кирпича

    Удельная теплоемкость вещества — это количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 кг вещества на 1 ° C.Примеры Рассчитайте энергию, необходимую для повышения температуры 2 кг воды с 20 ° C до 100 ° C. Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж / кг ° C.

  • Коэффициент теплопроводности изоляционного кирпича

    · 3.1.3. Изменение удельной теплоемкости в зависимости от размера частиц. Удельная теплоемкость образцов от A 1 до A 5 обычно ниже, чем у образцов от B 1 до B 5 (рисунки 5 и 6). Это означает, что более низкая температуропроводность может быть достигнута за счет использования опилок большего размера.

  • Удельная теплоемкость некоторых жидкостей и жидкостейEngineering ToolBox

    · Удельная теплоемкость аммиака при различных температуре и давлении Данные онлайн-калькулятора и таблицы, показывающие удельную теплоемкость CP и CV газообразного и жидкого аммиака в диапазоне температур от -73 до 425 ° C (-100 до 800 ° F) при давлении от 1 до 100 бар (14,51450 psia)

    Какова удельная теплоемкость кирпича

    Удельная теплоемкость вещества — это количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 кг вещество на 1 ° C.Примеры Рассчитайте энергию, необходимую для повышения температуры 2 кг воды с 20 ° C до 100 ° C. Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж / кг ° C.

  • НАБОР ПРОБЛЕМЫ УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ Имя

    · килограммовый кирпич (по составу похож на песок) или 10-килограммовый кувшин с горячей водой той же температуры. Объясните свои рассуждения, используя соответствующие научные термины. Я выбираю воду, потому что у нее более высокая удельная теплоемкость. При нагревании кирпича и воды воде требовалось гораздо больше тепла для повышения ее температуры, чем кирпичу.

  • Решено В таблице перечислены значения удельной теплоемкости кирпича

    Вопрос В таблице перечислены значения удельной теплоемкости кирпича, этанола и дерева. Удельная теплоемкость веществ Вещество Кирпич Этанол Дерево Удельная теплоемкость 0,20 0,58 0,10 Рассчитайте количество тепла в калориях, которое необходимо добавить, чтобы нагреть 83,8 г кирпича от 20,7 ° C до 43,9 ° C.

  • 11.2 Удельная теплоемкость и физика теплообмена

    · Q = m c Δ T 11.7. где m — масса вещества, а Δ T — изменение его температуры в единицах Цельсия или Кельвина.Символ c обозначает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00 ºC.

    Какова удельная теплоемкость кирпича

    Удельная теплоемкость вещества — это количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 кг вещества на 1 ° C. Примеры Рассчитайте энергию, необходимую для повышения температуры 2 кг воды от 20 ° C до 100 ° C. Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж / кг ° C.

  • Свойства кирпичей Полное руководство. CivilSeek

    · РЕЗЮМЕ (Свойства кирпичей). 1. Он должен иметь правильную поверхность прямоугольной формы и иметь красный цвет. 2. Он должен соответствовать указанным размерам (19 x 9 x 9 см). 3. Он должен быть правильно сожжен. В этом можно убедиться, удерживая

  • Материал значения коэффициента теплопроводности кирпича

    Удельная теплоемкость дерева намного ниже, чем у кирпича.Дома в этом районе построены из массива хвойных пород дуба, а также из древесно-стружечной плиты. При распиловке дерева поперек волокон теплопроводность материала не превышает 0,25 Вт / м К. Низкий показатель и ДСП 0,15.

  • Удельная теплоемкостьDesigning Buildings Wiki

    Кирпич / блок 840 Дж / кг ° C Бетон 880 Дж / кг ° C Мрамор 880 Дж / кг ° C Сталь 480 Дж / кг ° C Древесина 1200 Дж / кг ° C Удельная теплоемкость Емкость — это одно из свойств, которое определяет тепловую массу материала, то есть количество тепла, которое он может хранить.Вода с очень высокой удельной теплоемкостью очень эффективно сохраняет тепло.

  • GreenSpec Тепловые характеристики Тепловая масса в зданиях

    Удельная теплоемкость Теплопроводность Плотность Эффективность вода 4200 0,60 1000 высокий камень 1000 1,8 2300 высокий кирпич 800 0,73 1700 высокий бетон 1000 1,13 2000 высокоплотный глиняный кирпич 1000 0,21 700 бетонный блок высокой плотности 1000 1,63 2300 гипсовая штукатурка высокая 1000 0,5 1300 бетонная плита высокая 1000 0,15 600 средняя сталь 480 45 7800 низкая древесина 1200 0.14 650 низкая

  • Удельная теплоемкость Энергетическая температура и изменение

    · Удельная теплоемкость кирпича составляет 840 Дж / кг ° C. Рассчитайте изменение температуры при передаче 400 кДж тепловой энергии на кирпич весом 3,50 кг. Раскройте ответ.

  • Удельная теплоемкость материалов The Engineering Mindset

    51 строка · · 9. Таблица удельной теплоемкости. Удельная теплоемкость материалов в пределах

    Алюминий 8870,212887 Асфальт9150.Bone4400.105440Boron11060. См. Все 51 строку в наборе инженеров.
  • Решено В таблице перечислены значения удельной теплоемкости кирпича

    В таблице приведены значения удельной теплоемкости для кирпича, этанола и дерева. Удельная теплоемкость веществ Удельная теплоемкость вещества Кирпич 0,20 Этанол Древесина 0,10 Рассчитайте количество тепла в калориях, которое необходимо добавить, чтобы нагреть 55,9 г кирпича с 21,1 ° C до 42,6 ° C.

  • Кирпичные пассивные солнечные системы отопления Часть 4 Материал

    · = Удельная теплоемкость кирпича во внутренней кирпичной кладке в британских тепловых единицах / фунтах / F.т. g = Номинальная толщина раствора в дюймах. c. g = удельная теплоемкость раствора в британских тепловых единицах / фунт / F. Рассмотрим 14-дюйм. толстая кирпичная стена для хранения тепла, построенная из 4-дюйм. лицевой кирпич 4-в. залитое пространство и 6 дюймов.

  • Свойства кирпичей Полное руководство. CivilSeek

    · РЕЗЮМЕ (Свойства кирпичей). 1. Он должен иметь правильную поверхность прямоугольной формы и иметь красный цвет. 2. Он должен соответствовать указанным размерам (19 x 9 x 9 см). 3. Он должен быть правильно сожжен.В этом можно убедиться, удерживая

  • Кирпичные пассивные солнечные системы отопления, Часть 4Материал

    · = Удельная теплоемкость кирпича во внутренней кирпичной кладке в британских тепловых единицах / фунт / фут. g = Номинальная толщина раствора в дюймах. c. g = удельная теплоемкость раствора в британских тепловых единицах / фунт / F. Рассмотрим 14-дюйм. толстая кирпичная стена для хранения тепла, построенная из 4-дюйм. лицевой кирпич 4-в. залитое пространство и 6 дюймов.

  • Таблица показывает удельную теплоемкость четырех веществ — кирпича

    · Таблица показывает удельную теплоемкость четырех веществ — кирпичной сухой грунтовой бумаги и воды.Если бы все четыре вещества подвергались воздействию солнечного света в течение одного и того же времени, какое вещество нагревается медленнее всего 2 См. Ответы blazerboy234 blazerboy234 Вода — правильный ответ. спасибо quintonhagennp0az7n quintonhagennp0az7n ответ может быть.

  • Удельная теплоемкость солей стол. Что означает удельная теплоемкость бетона и как она изменяется

    Кирпич — это ходовой строительный материал при строительстве зданий и сооружений. Многие различают только красный и белый кирпич, но его виды гораздо разнообразнее.Они различаются как внешне (форма, цвет, размер), так и по таким свойствам, как плотность и теплоемкость.

    Традиционно выделяют керамический и силикатный кирпич, которые имеют разную технологию изготовления. Важно знать, что плотность кирпича, его удельная теплоемкость и для каждого вида могут существенно различаться.

    Керамический кирпич изготавливается с применением различных добавок и обжигается. Удельная теплота сгорания керамического кирпича равна 700 … 900 Дж / (кг · град) .Керамический кирпич средней плотности имеет показатель 1400 кг / м3. Достоинствами этого типа являются: гладкая поверхность, морозо- и водостойкость, а также устойчивость к высоким температурам. Плотность керамического кирпича определяется его пористостью и может составлять от 700 до 2100 кг / м 3. Чем выше пористость, тем меньше плотность кирпича.

    Силикатный кирпич бывает следующих разновидностей: полнотелый, пустотелый и пористый, имеет несколько размеров: одинарный, полуторный и двойной. Силикатный кирпич средней плотности составляет 1600 кг / м 3.Плюсы силикатного кирпича в отличной звукоизоляции. Даже если уложить такой материал тонким слоем, звукоизоляционные свойства останутся на должном уровне. Удельная теплоемкость силикатного кирпича находится в пределах от 750 до 850 Дж / (кг · град) .

    Значения плотности кирпича разного типа и его удельной (массовой) теплоемкости при различных температурах представлены в таблице:

    Таблица плотности и теплоемкости кирпича
    Тип кирпича Температура,
    ° C
    Плотность,
    кг / м 3
    Теплоемкость,
    Дж / (кг
    Трепидный -20… 20 700… 1300 712
    силикат -20… 20 1000… 2200 754… 837
    Adobe -20… 20 753
    Красный 0… 100 1600… 2070 840… 879
    Желтый -20… 20 1817 728
    Дом 20 800… 1500 800
    Облицовка 20 1800 880
    Динасовый 100 1500… 1900 842
    Динасовый 1000 1500… 1900 1100
    Динасовый 1500 1500… 1900 1243
    Карборунд 20 1000… 1300 700
    Карборунд 100 1000… 1300 841
    Карборунд 1000 1000… 1300 779
    Магнезит 100 2700 930
    Магнезит 1000 2700 1160
    Магнезит 1500 2700 1239
    Хромит 100 3050 712
    Хромит 1000 3050 921
    шамот 100 1850 833
    шамот 1000 1850 1084
    шамот 1500 1850 1251

    Следует отметить еще один популярный вид кирпича — облицовочный кирпич.Он не боится ни влаги, ни холода. Удельная теплоемкость такого кирпича составляет 880 Дж / (кг · град). Облицовочный кирпич имеет оттенки от ярко-желтого до огненно-красного. Такой материал можно использовать для отделочных и облицовочных работ. Плотность этого вида кирпича 1800 кг / м 3.

    Стоит отметить отдельный класс кирпича — кирпич огнеупорный. К этому классу относятся динасовый, карборундовый, магнезитовый и шамотный кирпич. Огнеупорный кирпич довольно тяжелый — плотность кирпича этого класса может достигать 2700 кг / м 3.

    Карборундовый кирпич имеет самую низкую теплоемкость при высоких температурах — она ​​составляет 779 Дж / (кг · град) при температуре 1000 ° С. Кладка из такого кирпича прогревается намного быстрее, чем из шамота, но хуже сохраняет тепло.

    Огнеупорный кирпич используется при строительстве печей с рабочей температурой до 1500 ° C. Удельная теплоемкость огнеупорного кирпича существенно зависит от температуры. Например, удельная теплоемкость шамотных кирпичей имеет значение 833 Дж / (кг · град) при 100 ° C, и 1251 Дж / (кг · град) при 1500 ° C.

    Источники:

    1. Франчук А.Ю. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М .: Научно-исследовательский институт строительной физики, 1969 — 142 с.
    2. Таблицы физических величин. Справочник. Эд. Акад. И.К. Кикоина. М .: Атомиздат, 1976. — 1008 с. строительная физика, 1969 — 142 с.
    3. Печи промышленные. Справочное руководство по расчетам и проектированию. Издание 2-е, переработанное и переработанное, Казанцев Е.И. М., «Металлургия», 1975. — 368 с.

    Способность материала сохранять тепло оценивается его удельной теплоемкостью , г.е. количество тепла (в кДж), необходимое для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость 4,19 кДж / (кг * К). Это означает, например, что 4,19 кДж требуется для повышения температуры 1 кг воды на 1 ° К.

    Таблица 1. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов
    Материал Плот-
    ност, кг / м 3
    Тепло-
    мощность, кДж / (кг * К)
    Koeffi-
    heat
    Проволока-
    Вт / (м * К)
    ТАМ масса для тепла
    аккумуляторов
    1 ГДж тепла при Δ = 20 К, кг
    Относительно
    села
    там масса
    к массе воды, кг / кг
    ТАМ объем для тепла
    аккумуляторов
    1 ГДж тепла при Δ = 20 К, м 3
    Относительный
    пос.
    объем ТАМ относительно
    к объему воды, м 3 / м 3
    Гранит, галька 1600 0,84 0,45 59500 5 49,6 4,2
    Вода 1000 4,2 0,6 11900 1 11,9 1
    Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия) 14600
    1300
    1,92
    3,26
    1,85
    1,714
    3300 0,28 2,26 0,19
    Парафин 786 2,89 0,498 3750 0,32 4,77 0,4

    Для систем водяного отопления и жидкостного отопления лучше всего использовать воду как теплоаккумулятор, а для воздушных солнечных систем — гальку, гравий и т. Д.При этом следует учитывать, что галечный аккумулятор тепла при том же энергозатратности по сравнению с водяным тепловым аккумулятором имеет в 3 раза больший объем и занимает большую площадь в 1,6 раза. Например, водяной аккумулятор тепла диаметром 1,5 м и высотой 1,4 м имеет объем 4,3 м 3, а тепловой аккумулятор из гальки в виде куба со стороной 2,4 м имеет объем 13,8 м. 3.

    Плотность аккумулирования тепла во многом зависит от способа аккумулирования и типа материала аккумулирующего тепло.Он может накапливаться в химическом связанном топливе. В данном случае плотность хранения соответствует теплотворной способности, кВт * ч / кг:

    • масло — 11,3;
    • уголь (условное топливо) — 8,1;
    • водород — 33,6;
    • дерево — 4.2.

    При термохимическом аккумулировании тепла в цеолите (адсорбционно-десорбционные процессы) может аккумулироваться 286 Вт * ч / кг тепла при разнице температур 55 ° C. Плотность аккумулирования тепла в твердых материалах (скала, галька, гранит, бетон). , кирпич) при перепаде температур 60 ° С составляет 14… 17 Вт * ч / кг, а в воде — 70 Вт * ч / кг. При фазовых переходах вещества (плавление — затвердевание) плотность накопления намного выше, Вт * ч / кг:

    • лед (тающий) — 93;
    • парафин — 47;
    • гидраты солей неорганических кислот — 40 … 130.

    К сожалению, лучший из строительных материалов, перечисленных в Таблице 2, — это бетон, удельная теплоемкость которого составляет 1,1 кДж / (кг * К), он удерживает только от количества тепла, которое хранит вода такого же веса.Однако плотность бетона (кг / м 3) значительно превышает плотность воды. Во втором столбце таблицы 2 показана плотность этих материалов. Умножая удельную теплоемкость на плотность материала, получаем теплоемкость на кубический метр. Эти значения приведены в третьем столбце таблицы 2. Следует отметить, что вода, хотя и имеет самую низкую плотность из всех указанных материалов, имеет теплоемкость на 1 м 3 выше (2328,8 кДж / м 3). по сравнению с другими материалами в таблице из-за его гораздо большей удельной теплоемкости.Низкая удельная теплоемкость бетона в значительной степени компенсируется его большой массой, благодаря которой он сохраняет значительное количество тепла (1415,9 кДж / м 3).

    • Использование различных материалов в строительстве

    Создание оптимального микроклимата и расход тепловой энергии на обогрев частного дома в холодное время года во многом зависит от теплоизоляционных свойств строительных материалов, из которых построено это здание. Одна из этих характеристик — удельная теплоемкость.Это значение необходимо учитывать при выборе стройматериалов для строительства частного дома. Поэтому в дальнейшем будет учитываться теплоемкость некоторых строительных материалов.

    Определение и формула теплоемкости

    Каждое вещество в той или иной степени способно поглощать, накапливать и удерживать тепловую энергию. Для описания этого процесса вводится понятие теплоемкости, которая представляет собой свойство материала поглощать тепловую энергию при нагревании окружающего воздуха.

    Для того, чтобы нагреть материал массы m от температуры t нач до температуры t con, необходимо будет потратить определенное количество тепловой энергии Q, которая будет пропорциональна массе и разности температур ΔT (t con -t begin ). Следовательно, формула теплоемкости будет выглядеть так: Q = c * m * ΔТ, где c — коэффициент теплоемкости (удельное значение). Его можно рассчитать по формуле: c = Q / (м * ΔТ) (ккал / (кг * ° C)).

    Условно положив массу вещества 1 кг, а ΔТ = 1 ° C, можно получить, что c = Q (ккал).Это означает, что удельная теплоемкость равна количеству тепловой энергии, затрачиваемой на нагрев материала массой 1 кг на 1 ° C.

    Вернуться к содержанию

    Практическое использование теплоемкости

    Строительные материалы с высокой теплоемкостью используются для возведения жаропрочных конструкций. Это очень важно для частных домов, в которых люди живут постоянно. Дело в том, что такие конструкции позволяют хранить (накапливать) тепло, благодаря чему в доме длительное время поддерживается комфортная температура.Сначала утеплитель нагревает воздух и стены, после чего сами стены прогревают воздух. Это позволяет сэкономить на отоплении и сделать пребывание более комфортным. Для дома, в котором люди живут периодически (например, по выходным), высокая теплоемкость строительного материала будет иметь обратный эффект: такое строение будет сложно быстро отапливать.

    Теплоемкости строительных материалов приведены в СНиП II-3-79. Ниже представлена ​​таблица основных строительных материалов и их удельной теплоемкости.

    Таблица 1

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

    Говоря о теплоемкости, следует отметить, что отопительные печи рекомендуется строить из кирпича, так как значение его теплоемкости довольно велико. Это позволяет использовать духовку как своеобразный аккумулятор тепла. Аккумуляторы тепла в системах отопления (особенно в системах водяного отопления) с каждым годом используются все чаще. Такие устройства удобны тем, что их достаточно один раз нагреть интенсивным твердотопливным котлом, и тогда они будут отапливать ваш дом целый день и более.Это значительно сэкономит ваш бюджет.

    Вернуться к содержанию

    Теплоемкость строительных материалов

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

    На первый взгляд можно сказать, что древесина более теплопотребляющий материал, чем бетон.Это действительно так, потому что древесина содержит почти в 3 раза больше тепловой энергии, чем бетон. Чтобы нагреть 1 кг древесины, нужно потратить 2,3 кДж тепловой энергии, но когда она остынет, то в пространство также отдаст 2,3 кДж. При этом 1 кг бетонной конструкции способен накапливаться и соответственно давать всего 0,84 кДж.

    Но не торопитесь с выводами. Например, нужно узнать, какой теплоемкостью будет 1 м 2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно рассчитать вес таких конструкций.1 м 2 этой бетонной стены будет весить: 2300 кг / м 3 * 0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 деревянной стены будет весить: 500 кг / м 3 * 0,3 м 3 = 150 кг.

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

    Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м 3 древесины будет аккумулировать тепла почти в 2 раза меньше, чем бетон. Промежуточным материалом для теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единичном объеме которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии.При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать всего 3326 кДж, что будет значительно меньше древесины. Однако на практике толщина деревянной конструкции может составлять 15-20 см, когда пенобетон можно укладывать в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

    Самым распространенным материалом считается песок. , который используется во всех сферах деятельности человека, особенно в строительстве. Вряд ли будет современное здание, где бы в качестве составляющего материала использовался песок.Применяется для бетонной смеси или обычного раствора для кладки кирпичной стены.

    Преимущества

    Sand имеет ряд преимуществ , благодаря которым здание эксплуатируется много лет. К основным относятся:

    • сейсмостойкость;
    • хорошо переносит резкие перепады температур, от сильных морозов до жаркого климата;
    • материал с низкой степенью сжатия, помогает разместить на нем тяжелую основу, и в то же время дополнительно поглощает всю конструкцию.Это особенно актуально в районах с частыми землетрясениями;
    • водопроницаемость, что позволяет очищать многие жидкости;
    • широкий спектр применения в других областях.

    Для удобства определения теплоемкости материала, в данном случае песка, используются готовые таблицы, в которых приведены расчеты. Их используют строители для проведения расчетов.

    Теплопроводность также важна. учитывается при планировании теплоизоляционных работ.Выбор подходящего материала очень важен, это зависит от того, сколько тепловой энергии вам придется потратить на обогрев готового помещения.

    Основная проблема — низкая теплоемкость песчаного материала и готовое помещение, особенно если это жилой дом, требует дополнительной теплоизоляции. Теплопроводность зависит от плотности самого материала. Еще один важный момент — влажность песка.

    Как указано в таблице ниже, с ее увеличением увеличивается и теплопроводность песчаного материала.

    Табличное выражение основных параметров теплопроводности песка

    Данная таблица поможет как начинающим строителям, так и тем, кто не новичок в этом деле, быстро и точно рассчитать необходимое количество песчаного материала для будущей застройки.


    Если используется строительный песок по стандартному образцу ГОСТ, то при массе 1600 кгм3 теплопроводность будет 0,35 Вт м * град., и удельная теплоемкость 840 Джкг * град.

    Если используется влажный речной песок, то параметры будут следующими: масса 1900 кгм3 имеет теплопроводность 0,814 Вт · м * град, а теплоемкость 2090 Джкг * град.

    Все эти данные взяты из различных пособий по физическим величинам и теплотехнических таблиц, где многие показатели приведены специально для строительных материалов. Так что будет полезно иметь дома такую ​​книжку.

    Какой песок лучше всего использовать для изготовления бетона?

    Широкое использование песка в строительных работах позволяет расширить область применения. — универсальный инструмент для приготовления различных видов растворов:

    • для бетонных смесей;
    • г .;
    • стен;
    • кладка стен из блоков или кирпича ;
    • заливной подшипник пли;
    • изготовление монолита.

    Еще можно перечислить, главное понять суть. Но при возведении разного рода конструкций используется песок с разным составом и свойствами.

    Уникальное свойство, переход от рыхлого состояния к плотному. Позволяет использовать этот материал для защитной и естественной амортизации фундамента здания.

    Если выбрать производственную составляющую бетона, то здесь строительные организации и частные застройщики предпочитают речной песок. Его свойства позволяют приступить к использованию без дополнительных манипуляций, таких как стирка, например карьерная.

    Самый чистый из добываемых песков — тот, который добывают со дна существующих рек.Он проходит дополнительную стирку и может быть использован сразу по назначению. Однородная масса и отсутствие лишних примесей делают этот вид песка самым популярным, несмотря на стоимость.

    Материал особый и требует точного расчета пропорций компонентов, а его качество зависит от наличия в песке глинистых пород. Ведь свойства глины в обволакивании песчинок добываемого материала, что напрямую влияет на качественное сцепление песка с другими компонентами бетонной смеси, в том числе и с цементом.

    По характеристикам песок по-прежнему делится на классы :

    • первый сорт;
    • второго класса;
    • пески специальные.

    Каждая из этих групп используется для бетонных изделий, но только для узкого круга. Так, например, для заливки бетона используется первый класс, основные характеристики которого:

    • качество;
    • высокая устойчивость к внешним воздействиям;
    • резкие перепады температур, в том числе морозостойкость.

    Пески, относящиеся ко второму классу, используются только для изготовления материалов, не требующих повышенной влагостойкости, например, для плитки или облицовочных конструкций.

    Специальные песчаные смеси необходимы для строительства бетонных или железобетонных конструкций. Такие смеси позволяют усилить ряд показателей на сжатие и устойчивость к атмосферным изменениям.

    Подробнее о свойствах и применении песка смотрите на видео:

    Заключение

    Песок — уникальный природный материал, который помогает решить многие строительные вопросы. Свойства материала позволяют использовать его при возведении сложных конструкций.

    А благодаря невысокой теплоемкости этот материал идеально подходит для строительства помещений, где требуется поддерживать низкие температуры без резких перепадов.

    С незапамятных времен песок использовался человеком и считался самым надежным строительным материалом, созданным природой. Разнообразие видов и сфер применения позволяет заранее продумать, какими свойствами будет построенное здание.

    Принято считать, что для строительных работ подходит любой песок. Но это не так. Во-первых, только особые типы построек. Во-вторых, необходимо учитывать их индивидуальные особенности.

    Удельный вес и теплоемкость этого материала играют важную роль при выборе одного из его типов, и они будут рассмотрены в этой статье.

    Его конкретные характеристики зависят от типа материала. Есть несколько его разновидностей.По происхождению он делится на натуральный и искусственный. Первый вид в зависимости от места производства имеет следующие разновидности:

    Карьера

    Карьерный песок добывается в результате разрушения горных пород. Его зерна могут быть от 0,16 до 3,2 мм. Из-за особенностей производства он получается некачественный, так как содержит много примесей в виде глины и пыли.

    Дробленый

    Получается за счет разрушения и измельчения горных пород.Этот процесс происходит на специальном оборудовании, поэтому добыча этого песка отражается на его высокой стоимости. Из-за полученной неправильной формы песчинки хорошо сцепляются друг с другом и с другими строительными материалами. Добавление такого материала снижает расход бетона.

    Приложение : Применяется для бетонных конструкций, при заливке дорог и тропинок, а также в качестве наполнителя для сухих смесей.

    Перечисленные выше разновидности песка различаются по цвету. Так, карьер имеет желто-коричневый оттенок, а речной кремово-серый.

    Искусственный

    Считается таковым, поскольку проходит специальную обработку, после которой получается материал, отличающийся по свойствам от оригинала. Он создается путем измельчения натуральных камней.

    Кварц

    Это самый популярный из всех искусственных видов. Его получают путем измельчения белого кварца. После определенной обработки получается однородный состав без примесей. Эта его особенность дает возможность рассчитать точные размеры будущей конструкции.

    Заявка : имитация кварца широко применяется в отделочных и декоративных работах, иногда его добавляют при создании цементного раствора, но это крайне редко. Обычно он входит в состав красок, наполнителей и дренажных фильтров.

    Есть еще формовочный песок, он используется при литье в металлических моделях.

    Определение стоимости

    Это значение равно массе, помещенной в единицу объема. Проще говоря — плотность. Чаще всего в справочной литературе измеряется в г / см 3 или кг / м 3.

    Удельный вес песка зависит от количества содержащихся в нем примесей и влажности материала. Высокое содержание воды увеличивает удельный вес на единицу объема. Также этот показатель будет зависеть от места хранения песка, которое бывает:

    • естественное месторождение;
    • насыпное расположение материала;
    • пломба искусственная.

    Один и тот же тип песка в этих условиях будет иметь разное значение.

    По ГОСТ 8736-77 указано, что удельный вес строительного песка может составлять от 1150 до 1700 кг / м 3.

    В таблице для примера приведены несколько значений его отдельных разновидностей.

    Тип песка Удельный вес в кг / 1 м 3
    Облицовка реки 1200-1700
    1650
    1590
    Карьера 1500
    Морской 1620
    Кварц 1600-1700
    Мокрая 1920

    Тепловая мощность

    Это способность материала получать, накапливать и удерживать энергию.Теплоемкость — показатель теплофизических свойств песка. Способность нагреваться зависит от химического состава, структуры и количества используемого материала. Поэтому общий показатель будет зависеть от его сухости. Это важно для цементных составов и для бетонирования стен.

    Вид песка Удельная теплоемкость в кДж / кг на 1 0
    Мокрый кварц 2,09
    Сухая река 0,8
    Карьера 0,84
    Морской 0,88

    Строительный песок — универсальный материал, без которого не обходится ни одно строительство.Это экологически чистый компонент растворов и смесей. Устойчив к горению и не подвержен гниению. При выборе его типа с высокой удельной теплопроводностью бетонная конструкция с ним начнет накапливать тепло и в помещении будет создан оптимальный микроклимат.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *