Удельная теплоемкость меди и алюминия: Теплоотдача меди и алюминия

Содержание

Теплоемкость меди и алюминия

Химиков д. Обратная связь. Главная Услуги Оборудование Сосуды Дьюара Криохранилища средней емкости для оперативного хранения средней и большой емкости для длительного хранения Программные замораживатели модели программных замораживателей оборудование для организации схема планировки рекомендации для планировки криопротекторы и протоколы программное обеспечение рекомендации для работ по криоконсервации pdf—формат, англ. Удельная теплоемкость расплавленных металлов и сжиженных газов. Оборудование Сосуды Дьюара типы сосудов Дьюара Криохранилища средней емкости для оперативного хранения средней и большой емкости для длительного хранения Программные замораживатели Модели программных замораживателей Криобанки: оборудование для организации схема планировки рекомендации для планировки криопротекторы и протоколы программное обеспечение рекомендации для работ по криоконсервации pdf-формат, англ.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: МНОГО МЕДИ И АЛЮМИНИЯ В СЧЕТЧИКАХ

Какова удельная теплоёмкость меди, стали, свинца, алюминия?


Представлена сводная таблица теплопроводности алюминиевых сплавов. По данным таблицы видно, что теплопроводность алюминиевых сплавов в основном увеличивается с ростом температуры. Плотность алюминиевых сплавов с кремнием и цинком наиболее высока. Из легких сплавов можно отметить сплавы, содержащие магний. По данным таблицы видно, что чем больше содержится алюминия в сплаве, тем выше его теплопроводность.

При нагревании алюминиевых сплавов, их теплопроводность, как правило, увеличивается. Даны значения коэффициента теплопроводности сплава алюминия с литием при комнатной температуре. В таблице указана плотность, теплопроводность, теплоемкость следующих сплавов алюминия: Амц, Амг1, Амг2, Д1, Д Удельное электрическое сопротивление рассматриваемого сплава увеличивается по мере роста его температуры.

В таблице представлены значения температурных коэффициентов линейного расширения КТР алюминиевого сплава Т. В таблице представлены теплофизические свойства алюминиевых сплавов, содержащих медь и марганец. В таблице представлены следующие теплофизические свойства сплавов алюминия с магнием и кремнием :. Следует отметить, что удельная теплоемкость сплавов увеличивается при нагревании. С ростом температуры сплава его теплоемкость увеличивается.

Источники: 1. Физические величины. Бабичев, Н. Бабушкина, А. Братковский и др. Григорьева, Е. Чиркин В. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.

Белецкий, Г. Алюминиевые сплавы состав, свойства, технология, применение. Под общей ред. Фридляндера — К. Богданов С.

Холодильная теника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ. Ваш e-mail не будет опубликован. Поставьте этот флажок, чтобы первым узнавать о появлении новых статей на сайте. Подписаться, не комментируя Все комментарии модерируются. Спам будет удален!

Теплопроводность алюминиевых сплавов Представлена сводная таблица теплопроводности алюминиевых сплавов. Температура в таблице в градусах Кельвина! Теплопроводность сплава алюминия с литием Даны значения коэффициента теплопроводности сплава алюминия с литием при комнатной температуре. Температурные коэффициенты линейного расширения КТР сплава Т В таблице представлены значения температурных коэффициентов линейного расширения КТР алюминиевого сплава Т.

Теплофизические свойства алюминиевых сплавов системы Al-Cu-Mn В таблице представлены теплофизические свойства алюминиевых сплавов, содержащих медь и марганец. Удельная теплоемкость высокопрочных сплавов алюминия В93, сплав , В95, сплав , В96 и др. Теплопроводность высокопрочных сплавов алюминия В93, сплав , В95, сплав , В96 и др.

Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован.


О теплопроводности меди и ее сплавов

Медь почти в четыре раза тяжелее алюминия и железа. Эти металлы будут плавать на поверхности жидкой меди. Зависимость плотности меди от ее температуры представлена в таблице. Следует отметить, что плотность меди при ее нагревании снижается как у твердого металла, так и у жидкой меди. Уменьшение значения плотности этого металла обусловлено его расширением при нагревании — объем меди увеличивается.

Теплоёмкость алюминия марки a5n, его сплавов с кремнием, медью и редкоземельными металлами Текст научной статьи по специальности.

Свойства алюминия

Все изделия, используемые человеком, способны передавать и сохранять температуру прикасаемого к ним предмета или окружающей среды. Способность отдачи тепла одного тела другому зависит от вида материала, через который проходит процесс. Свойства металлов позволяют передавать тепло от одного предмета другому, с определенными изменениями, в зависимости от структуры и размера металлической конструкции. Теплопроводность металлов — один из параметров, определяющих их эксплуатационные возможности. Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части — к той, которая меньше нагрета. Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве.

Свойства меди: плотность, теплоемкость, вес, температура плавления

Содержание: Немного о теплопроводности Алюминий и медь — что лучше? Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов Можно ли повысить теплопроводность меди? Высокая теплопроводность меди и другие ее полезные характеристики послужили одной из причин раннего освоения этого металла человеком. И по сей день медь и медные сплавы находят применение почти во всех областях нашей жизни. Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым.

Выбор кастрюль и сковородок может быть довольно сложной задачей. Форма посуды и рукоятки, используемые материалы, дизайн и назначение — все это факторы, влияющие на выбор.

Теплопроводность цветных металлов, теплоемкость и плотность сплавов

Свойства алюминия, одного металлов, принадлежащих к й группе согласно периодической таблице химических элементов, достаточно обширны. Основные группы свойств: физические и химические. Этот легкий металл сочетает сразу множество физических характеристик относительно плотности, теплопроводности, коррозийной стойкости и пластичности. Физические свойства алюминия зависят, как и у множества металлов, от степени чистоты металла. Именно благодаря высоким показателям металл отлично поддается ковке, штамповке и другим видам обработки.

Удельная теплоёмкость

Представлена сводная таблица теплопроводности алюминиевых сплавов. По данным таблицы видно, что теплопроводность алюминиевых сплавов в основном увеличивается с ростом температуры. Плотность алюминиевых сплавов с кремнием и цинком наиболее высока. Из легких сплавов можно отметить сплавы, содержащие магний. По данным таблицы видно, что чем больше содержится алюминия в сплаве, тем выше его теплопроводность. При нагревании алюминиевых сплавов, их теплопроводность, как правило, увеличивается. Даны значения коэффициента теплопроводности сплава алюминия с литием при комнатной температуре. В таблице указана плотность, теплопроводность, теплоемкость следующих сплавов алюминия: Амц, Амг1, Амг2, Д1, Д

Ключевые слова: алюминий, медь, кремний, магний, цинк, теплоёмкость. К числу важных теплофизических параметров систем относится теплоёмкость.

Соблюдение Правил конференции строго обязательно! Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона! Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения в т.

В таблице представлены теплофизические свойства алюминия Al в зависимости от температуры. Кроме алюминия, высокой теплопроводностью обладает также медь. Значения таких свойств, как температуропроводность, плотность алюминия и его теплопроводность значительно уменьшаются. Плотность алюминия в основном определяется его температурой и имеет зависимость от агрегатного состояния этого металла. Снижение плотности алюминия с ростом температуры обусловлено его расширением при нагревании. Ниже приведена сравнительная таблица значений удельной теплоемкости этих металлов.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность при комнатной температуре имеют магниевые сплавы и никель.

Сварка изделий из алюминиевых сплавов имеет ряд особенностей, зависящих от свойств алюминия. Высокая теплопроводность и теплоемкость алюминия обусловливает необходимость обеспечения достаточно интенсивного и концентрированного нагрева при сварке и выбор соответствующих источников нагрева. На самом деле теплоемкость алюминия при низких температурах изменяется весьма значительно. Для температурного перепада, имеющегося в регенераторе, теплоемкость алюминия изменяется почти в 2 раза. Раманом была получена формула, которой он воспользовался для вычисления теплоемкости по спектроскопически определяемым частотам колебаний атомов и получил хорошее совпадение с опытом во всем интервале температур от 0 К до высоких температур. Эта формула была успешно применена Раманом для вычисления теплоемкостей алюминия, ме.

Алюминий и алюминиевые сплавы v Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и линейного расширения алюминия некоторых марок. Благородные металлы и соединения на их основе Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и линейного расширения металлов платиновой группы и их сплавов. Кобальт и его сплавы Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и линейного расширения кобальта.


Теплоемкость алюминия и меди

Соблюдение Правил конференции строго обязательно! Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона! Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения в т. Для регистрации перейдите по ссылке, указанной ниже.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Почему нельзя соединять медные и алюминиевые провода вместе.

Свойства алюминия: плотность, теплопроводность, теплоемкость Al


По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность при комнатной температуре имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

В таблице указаны значения удельного электрического сопротивления и КТР металлической проволоки, выполненной из различных металлов и сплавов.

Как видно из таблицы, нихромовая проволока имеет высокое удельное электрическое сопротивление и успешно применяется в качестве спиралей накаливания нагревательных элементов множества бытовых и промышленных устройств.

В таблице приведены величины удельной массовой теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от до К. Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Представлена таблица значений плотности сплавов при комнатной температуре. Плотность сплавов в таблице указана в степени 10 Не забудьте умножить на ! Ваш e-mail не будет опубликован. Поставьте этот флажок, чтобы первым узнавать о появлении новых статей на сайте. Подписаться, не комментируя Все комментарии модерируются. Спам будет удален! Удельная теплоемкость цветных сплавов В таблице приведены величины удельной массовой теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от до К.

Плотность сплавов Представлена таблица значений плотности сплавов при комнатной температуре. Источники: Михеев М. Основы теплопередачи. Физические величины. Бабичев, Н. Бабушкина, А. Братковский и др. Григорьева, Е. Таблицы физических величин.

Под ред. Шелудяк Ю. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. Казанцев Е. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован.


Шаг пятый. Медь vs алюминий

Алюминий и алюминиевые сплавы v Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и линейного расширения алюминия некоторых марок. Благородные металлы и соединения на их основе Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и линейного расширения металлов платиновой группы и их сплавов. Кобальт и его сплавы Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и линейного расширения кобальта. Магний и магниевые сплавы Теплоемкость и коэффициент линейного расширения магния. Медь и медные сплавы Теплоемкость, коэффициенты теплопроводности н линейного расширения меди некоторых марок.

Теплоемкость выше у меди Не говори глупостей всё совсем наоборот, для справки теплоёмкость воды гораздо больше, чем у алюминия.

Вы точно человек?

Если необходимо рассчитать количество теплоты, которое понадобится для изменения состояния вещества, физиками используют понятие удельной теплоемкости. При расчете показателя необходимо иметь в виду начальную температуру вещества, а также величину постоянного давления и постоянного объема. В промышленности наряду с чистым металлолом, довольно широко применяют различные сплавы, дополняя друг друга, вещества улучшают свои характеристики. В чистом виде медь используют для проводников электричества, такой вид металла называют электролитом и классифицируют маркой МО. В остальных областях применения меди, ее используют с добавлением различного рода примесей. Для получения однородного состава необходимо подвергнуть металл термической обработке, вот на этом этапе и необходимы знания удельной теплоемкости. У разных веществ она имеет различные показатели, разрабатывая технологический процесс необходимо учитывать, что металлы будут подвергаться различной степени нагрева, а смешивание производить, когда они достигнут одинакового состояния.

Что такое теплоемкость и ее показатель для меди

Удельная теплоёмкость обычно обозначается буквами c или С , часто с индексами. На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. Приведены значения удельной теплоёмкости при постоянном давлении C p. Материал из Википедии — свободной энциклопедии.

Свойства алюминия, одного металлов, принадлежащих к й группе согласно периодической таблице химических элементов, достаточно обширны.

Физические свойства металлов.

Медь почти в четыре раза тяжелее алюминия и железа. Эти металлы будут плавать на поверхности жидкой меди. Зависимость плотности меди от ее температуры представлена в таблице. Следует отметить, что плотность меди при ее нагревании снижается как у твердого металла, так и у жидкой меди. Уменьшение значения плотности этого металла обусловлено его расширением при нагревании — объем меди увеличивается.

Теплопроводность цветных металлов, теплоемкость и плотность сплавов

В таблице представлены теплофизические свойства алюминия Al в зависимости от температуры. Кроме алюминия, высокой теплопроводностью обладает также медь. Значения таких свойств, как температуропроводность, плотность алюминия и его теплопроводность значительно уменьшаются. Плотность алюминия в основном определяется его температурой и имеет зависимость от агрегатного состояния этого металла. Снижение плотности алюминия с ростом температуры обусловлено его расширением при нагревании. Ниже приведена сравнительная таблица значений удельной теплоемкости этих металлов. По данным таблицы видно, что величина удельной теплоемкости алюминия значительно выше значения этого свойства у меди и железа , поэтому такое свойство алюминия, как возможность хорошо накапливать тепло, широко применяется в промышленности и теплотехнике, делая этот металл незаменимым. Ваш e-mail не будет опубликован.

Теплоёмкость алюминия марки a5n, его сплавов с кремнием, медью и редкоземельными металлами Текст научной статьи по специальности.

Справочник химика 21

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность при комнатной температуре имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Удельная теплоёмкость

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Проба плавки меди в домашних условиях

Приведенные здесь данные приняты в стандартных условиях, и будут меняться, с изменением температуры металла, а так же прочих факторов. Поэтому в каждом конкретном случае удельная теплоемкость определяется по формуле:. А формула, в которой более четко можно проследить зависимости от температуры выглядит следующим образом:. Так же следует сказать, что удельная теплоемкость зависит и от давления, а так же еще от многих факторов под влиянием которых происходит изменение температуры, поэтому в каждом конкретном случае необходимо производить расчеты. Но в нашем случае, мы можем применять данные по стандартным условиям, в которых по умолчанию уже приняты определенные параметры применительно ко всем веществам данного агрегатного состояния. Удельную теплоёмкость для каждого из данных веществ мы можем найти в специальной табличке удельных теплоёмкостей для твёрдых тел.

Регистрация Вход. Ответы Mail.

Какова удельная теплоёмкость меди, стали, свинца, алюминия?

Целью работы является определение удельной и молярной теплоемкостей алюминия , проверка закона Дюлонга и Пти. Приводится краткая теория явления стационарной теплопроводности. Дано описание экспериментальной установки, а также порядок выполнения работы , способ расчета и графического представления результатов, сформулировано задание для учебно-исследовательской работы. Цель работы : определение удельной и молярной теплоемкостей алюминия, проверка закона Дюлонга и Пти. Приборы и принадлежности : электропечь, трансформатор, милливольтметр, термопара, секундомер, образцы. Удельной теплоемкостью вещества называется величина, численно равная теплоте, которую надо сообщить единице массы этого вещества для нагревания его на один кельвин: 1. Молярной теплоемкостью , называется величина, численно равная теплоте, которую надо сообщить I молю вещества для нагревания его на I К.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Среди огромного количества полезных ископаемых медь не является наиболее распространенным элементом. Однако ее физические и химические свойства нашли применение во многих областях промышленности и народного хозяйства. Существуют различные виды медных сплавов, которые активно используются.


АЛЮМИНИЙ Теплоемкость — Энциклопедия по машиностроению XXL

Масса калориметра М,- = 0,25 кг. В калориметр опускают 0,2 кг алюминия при температуре = 100° С. В результате этого температура воды повышается до t» = == 19,24° С. Определить теплоемкость алюминия.  [c.49]

Обозначим массу алюминия, помещаемого в калориметр, через Л4а, а теплоемкость алюминия — через с . Тогда уравнение теплового баланса для калориметра будет иметь вид  [c.49]

На фиг. 4.13 показано изменение локального числа Нуссельта в осевом направлении при различных содержаниях твердой фазы, полученное по результатам численных расчетов [713]. Значения чисел Рейнольдса 27 000 и 13 500 были выбраны, чтобы сопоставить результаты расчетов с экспериментальными данными [212]. Отношение удельных теплоемкостей Ср с = 1,2 соответствует случаю движения смеси частиц окиси алюминия и двуокиси кремния в воздухе при стандартных условиях (1 атм, 15,5° С). Как видно из фиг. 4.14, выполненный нами анализ подтверждает выводы работы [212] о линейной зависимости между средним числом  [c.177]


Зависимость удельной теплоемкости технического алюминия  [c.12]

Однако пока не разработаны дешевые способы прочного и плотного соединения меди с алюминием или текстолитом. Поэтому индукторы такого типа, изготовленные из различных материалов, используются редко (рис. 8-6). Как правило, индукторы используются для нагрева большого количества однотипных деталей. Поэтому они должны обладать достаточной прочностью и жесткостью, а также теплоемкостью, чтобы при случайных ударах, перегрузках по току, затягивании нагрева или при случайных колебаниях расхода охлаждающей жидкости — неизбежных в производственных условиях нарушениях нормального режима работы — индуктор не выходил из строя.  [c.94]

Алюминии является вторым по значению (после меди) проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов (т. е. металлов с плотностью менее 5 Мг/м ) плотность литого алюминия около 2,6, а прокатанного —2,7 Мг/м . Таким образом, алюминий приблизительно в 3,5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения (см. рис. 7-9), удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата теплоты, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.  [c.201]

Температура покрываемой поверхности металла зависит от массы детали, на которую наносится покрытие, значений теплоемкости и коэффициента теплопроводности как металла, так и покрова, и от условий напыления. На рис. 3 для покрытий из окиси алюминия и двуокиси циркония приведены найденные экспериментальным путем значения температур покрываемой  [c.236]

Температурный козффициент изменения удельной теплоемкости а интервале — 73- 627°С практически не зависит от состава сплавов, но может существенно снизиться в области Низких температур при образовании а Ф зь . Соответственно изменяется и дебаевская температура, У чистого титана она равна 148°С, у сплавов Т1 — А1 она тем выше, чем больше алюминия, т.е. чем вероятнее образование пред-выделений -фазы и чем больше ковалентных связей.  [c.7]

Зависимость удельной теплоемкости технического алюминия марок АД и АД1 от температуры  [c.11]

Пайка крупногабаритных изделий из алюминия и его сплавов, ввиду его высокой удельной теплоемкости, требует длительного нагрева в процессе пайки. При этом флюс, обычно более легкоплавкий, чем припой, будучи продолжительное время в жидком состоянии, взаимодействует с паяемым металлом, вызывая иногда сквозную эрозию и снижение пластических характеристик последнего. В связи с этим возникла необходимость изучения процесса взаимодействия флюса с паяемым металлом в зависимости от технологических факторов, уточнения роли и влияния отдельных компонентов флюса на процесс пайки, выяснения причин, вызы-  [c.404]


Теплоемкость алюминия в зависимости от температуры  [c.241]

Для реализации изложенного метода необходимо, прежде всего, располагать термостатом — воздушным или газовым. В качестве такового можно применить камеру спокойного воздуха», описанную в гл. XII, Для работ при температурах выше комнатной следует применить электрический нагрев. Весьма целесообразно поместить внутрь камеры дополнительную цилиндрическую стенку из красной меди или алюминия она повысит теплоемкость всей установки и создаст, благодаря хорошей теплопроводности металла, изотермическую поверхность, что, в свою очередь, обеспечит равномерность температуры воздуха внутри камеры.  [c.268]

Зависимости атомной теплоемкости хрома и алюминия от температуры процесса приведены в гл. I. Температурная зависимость молекулярной теплоемкости окиси хрома и глинозема в твердом состоянии определяется следующими уравнениями [25]  [c.46]

Удельная теплоемкость алюминия при О °С составляет  [c.13]

Электролизер для получения алюминия — сложный электрометаллургический агрегат. Конструктивное и технологическое состояние процесса оценивается параметрами — геометрическими (длина, ширина, площадь, объем и т.д.), электрическими (напряжение, сила тока, мощность, электрическое сопротивление), магнитными (напряженность и индукция магнитного поля электромагнитная сила и т.д). Тепловые характеристики определяются тепловыми и энергетическими параметрами — температурой, теплопроводностью, теплоемкостью и пр. Значение каждого из этих параметров позволяет оценить те или иные особенности работы электролизера. Для измерения каждого из этих параметров применяются различные методы, специальные приборы и приспособления.  [c.355]

Теплопроводность алюминия в три раза выше, чем у низколегированной стали, у него больше теплоемкость и скрытая теплота плавления. Для расплавления алюминия нужно больше теплоты, чем для такого же объема стали, поэтому для его сварки требуется повышенная тепловая мощность и более высокая ее концентрация.  [c.190]

Высокие теплоемкость, теплопроводность, скрытая теплота плавления требуют более высокого и концентрированного тепловложения, чем при сварке стали. Так, при дуговой сварке алюминия необходим ток в 1,2. .. 1,5 раз больше, чем при сварке стали, несмотря на более низкую температуру плавления алюминия.  [c.438]

В работе [21] релаксационные свойства вакансий исследовали в условиях небольших отклонений от равновесия (в [21] концентрация вакансий в алюминии отличалась от равновесного значения на несколько процентов), в дальнейшем это отклонение было доведено до 40%. Новым в этой методике было измерение теплоемкости при различных длительностях нагрева (At), т. е. при пропускании импульса тока различной продолжительности. В случае продолжительного нагрева (А Td) в кристалле успевает установиться равновесная концентрация вакансий пр и теплоемкость равна сумме теплоемкостей решетки и вакансий. При кратковременном нагреве (Д [c.62]

Алюминий представляет собой серебристо-белый пластичный металл. В воздушной среде он быстро покрывается окис-ной пленкой, которая надежно защищает его от коррозии. Алюминий химически стоек против воздействия азотной и органических кислот, но разрушается щелочами, а также соляной и серной кислотами. Важнейшее свойство алюминия — небольшая плотность (2,7 г/см ), т. 8. он в три раза легче железа. Температура плавления 660 °С, теплоемкость 0,222 кал/г, теплопроводность при 20 °С 0,52 кал/(см с °С), удельное электрическое сопротивление при 0°С 0,286 Ом/(мм м). Механические свойства алюминия невысоки сопротивление на разрыв 50-90 МПа (5-9 кгс/мм ), относительное удлинение 25-45 %, твердость 13-28 НВ. Высокая пластичность (максимальная пластичность достигается отжигом при температурах 350-410 °С) этого металла позволяет прокатывать его в очень тонкие листы (фольга имеет толщину до 0,003 мм). Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабатывается резанием, имеет большую линейную усадку — 1,8 %. Для повышения прочности в алюминий вводят кремний, марганец, медь и другие компоненты. Кристаллическая решетка алюминия — куб с центрированными гранями, а = 0,404 Н м (4,04 А).  [c.240]


Как для натрия, так и для алюминия значения 0к, определяемые по электрическому сопротивлению, не намного превышают значения, найденные по измерениям теплоемкости.  [c.218]

Сварка изделий из алюминиевых сплавов имеет ряд особенностей, зависящих от свойств алюминия. Высокая теплопроводность и теплоемкость алюминия обусловливает необходимость обеспечения достаточно интенсивного и концентрированного нагрева при сварке и выбор соответствующих источников нагрева. При проведении сварки плавлением дуга должна быть надежно защищена инертным газом.  [c.621]

Бериллий отличается высокой электро- и теплопроводностью, приближающейся к теплопроводности алюминия, а по удельной теплоемкости [ 2500 Дж/(кг град)] превосходит все остальные металлы. Бериллий стоек к коррозии. Подобно алюминию, при взаимодействии бериллия с воздухом на поверхности его образуется тонкая оксидная пленка, защищающая металл от действия кислорода даже при высокой температуре. Лишь при температуре вьппе 700 °С обнаруживаются заметные признаки коррозии, а Щ5И 1200 С металлический бериллий сгорает, превращаясь в белый порошок оксида бериллия.  [c.637]

Литейные бериллиевые сплавы (ЛБС), состав которых приведен в табл. 15.2, используют для деталей корпусов оснований, рам, кронштейнов и др. Бериллиевые сплавы характеризуются высокими значениями теплоемкости, которые в 1,6 раза выше, чем у сплавов алюминия.  [c.639]

Теплоемкость бериллия превышает теплоемкость алюминия в 2 раза, железа — в 3 раза и титана — в 3,5 раза. В то же время теплопроводность бериллия примерно такая же, как у алюминия. Благодаря этим свойствам, а также высокой жаропрочности, его используют в теплозащитных конструкциях ракет и космических кораблей. Из сплава бериллия с алюминием была изготовлена обшивка управляемых снарядов.  [c.640]

Температура плавления алюминия технической чистоты (99,5% А1) 658° С. С повышением степени чистоты температура плавления алюминия возрастает и для металла высокой чистоты (99,996% А1) составляет 660,24° С. Скрытая теплота плавления алюминия около 93 кал/г, теплоемкость при 0° С 0,21 кал/(г °С), При переходе алюминия из жидкого состояния в твердое объем его уменьшается на 6,6% (99,75% А1). Кипит алюминий при 2500° С.  [c.8]

Порядок проведения опытов был следующим. После достижения установившегося значения температуры в центре контрольного шарика по показанию термопары, э.д. с. которой непрерывно регистрировалась на самопишущем потенциометре (грубо) и периодически на низкоомном потенциометре (точно), навеска испытуемого материала выдерживалась в электропечи еще 10—15 мин, а затем сбрасывалась в калориметрический прибор. Одновременно с регистрацией начальной и конечной температур калориметрической жидкости фиксировалась на диаграммной ленте температура контрольного шарика. Поскольку последняя отличалась от конечной температуры калориметрической жидкости не более чем на 1.5— 2,0 град, то впоследствии конечную температуру насадки принимали по температуре калориметрической жидкости в конце опыта. Погрешность, обусловленная этим, как показали расчеты, даже при температуре 7 = 1200° не превосходит 0,1%. Тепловое значение калориметрической системы определялось опытным путем при введении в калориметр тепла с контрольной навеской из 99%-ной окиси алюминия, теплоемкость которой принята в соответствии с [3]. Полная теплоемкость пустого прибора составляла 440 дж1град.  [c.172]

Некоторые металлы (медь, магний, алюминий) обладают сравнительно вьгсокими теплопроводностью и удельной теплоемкостью, что способствует б1.1строму охлаждению места сварки, требует применения более мощных источников теплоты при сварке, а в ряде случаев предварительного подогрева детали.  [c.340]

Высокие теплопроводность и теплоемкость алюминия требуют применения мощных источников тепла, а в ряде случаев подогрева. Высокий коэффициент линейного расширения и малый модуль упругости способствуют появлению значительных сварочных деформаций, что требует применения надежных зажимных приспособлений и устранения деформаций после свар Ки в ответственных конструкциях. В алюминии отсутствует пластическое состояние при нагреве и переходе из твердого в жидкое соетояние, при этом алюминий не меняет своего цвета, а в области температур более 400—450 С имеется провал прочности и пластичности, поэтому рекомендуется сварка на подкладках,  [c.134]

Группа III6. а) Алюминий. Результаты Кеезома и Кока при температурах между 1 и 20° К неплохо описываются суммой линейного и кубического членов со значениями и у, приведенными в табл. 6. Если, однако, обработать результаты только между 1 и 4° К, то получится несколько отличное значение величин и [, а именно вд=511° К и у=1,56 мджоулъ/молъ-град . Последнее значение довольно неопределенно вследствие очень большой электронной теплоемкости. Хотя обычно при определении Н не следует комбинировать данные для водородных и гелиевых температур, однако в этом случае первую величину Нц следует считать более предпочтительной.  [c.343]

Эксперименты были повторены де-Клерком и Полдером [116], которые исследовали порошкообразный образец, имевший форму эллипсоида и содержавший одни ион хрома на 13 ионов алюминия. Результаты приведены в табл. 5. При расчете теоретических значений Ттеор. иреднолагалось, что магнитным взаимодействием можно полностью пренебречь (t = 0). Трз Д-ность вычисления энтропии состояла в определении поправки на теплоемкость решетки. Поскольку эффективное значение решеточной теило-  [c.478]

Опубликованы изотермы газов при низких температурах, таблицы и кривые теплоемкостей газов и твердых тел, таблицы удельных электрических сопротивлений. Оннес измерил удельные электрические сопротивления большинства хороших электропроводников (медь, алюминий, серебро) и приступил к исследованию сопротивления твердой (конечно, твердой — ведь температура всего лишь на несколько градусов выше абсолютного нуля ) ртути. И вот тут-то его ол идал сюрприз, да еще какой  [c.148]


Сплавы алюминия и магния в значительной степени способствовали успеху битвы 1за килограммы. Ведь маг,ний легче алюминия, его удельный вес всего 1,74 г/см . Самому магнию было трудно состязаться с алюминием из-за невысокой коррозионной стойкости, возможного брака при литье и относительно небольшого температурного потолка эксплуатации. Однако сплавы магния, легированные торием, иттрием, неодимом и другими присадками, из-за высокой теплоемкости оказались прекрасными конструкционными материалами, особенно для кратковременной эксплуатации в температурном интервале 350— 450°. Они нашли применение в ракетостроении. Их использовали для обшивки корпуса, топливных и кислородных баков, баллонов пневмосистем, стабилизаторов и других частей американских ракет Юпитер , Атлас , Титан , Поларвс и спутников Авангард и Дискаверер .  [c.113]

Чугунные элементы обладают такими положительными свойствами, как дешевизна, легкость отливки, хорошая акку.муляция тепла на поверхностях трения, меньшее расширение при нагреве и, следовательно, меньшие искажения геометрических размеров, высокая температура. плавления, излучательная способность и износостойкость самого чугуна и меньшее изнашивание фрикционного материала. В некоторых отраслях машиностроения применение чугунных элементов было ограничено опасностью разрыва его центробежными силами. Однако в связи с успехами, достигнутыми в металлургии чугуна в отношении повышения его механических свойств, а также в связи с развитием средств дефектоскопии чугун в настоящее время приобретает все большее распространение, постепенно вытесняя сталь. Чем выше теплоемкость металлического элемента, тем лучше тепло аккумулируется в нем и быстрее рассеивается в окружающей среде. Поэтому было бы желательно делать металлические элементы из сплавов меди, алюминия и магния, обладающих большей теплоемкостью. Но эти сплавы по своей механической прочности и низкой износоустойчивости не могут служить металлическим элементом. Поэтому в последнее время  [c.571]

Алюминий — серебристо-белый пластичный металл. Плотность, г/см при 20° С —2,7, расплава при 800° С —2,3. Температура плавления 658—660, 24= С, кипения 2200° С, скрытая теплота плавления 976 кал/г, теплоемкость при 20° С 0,222 кал/г, при 100° С — 0,226 кал/г и при 700° С — 0,808 кал/г, теплопроводиость при 20°С 0,52 Кал/(СМ С-°С) и до 100°С 0,57 кал/(см с °С), удельное элек-  [c.132]

В табл. 3-24 приведены опытные данные по теплоемкости четы реххлористого алюминия и бромистого алюминия, находящихся в трех агрегатных состояниях.  [c.165]

Температура кипения жидкого алюминия составляет 2740° К-Теплота испарения при температуре кипения равна 291400 16700 дж1г-атом. Удельная теплоемкость алюм1иния при комнатной температуре 0,9458 дж1г град. Зависимость атомной теплоемкости алюминия от температуры в интервале температур 273° К — 7 пл выражается уравнением [25]  [c.13]

Теплоемкость жидкого алюминия равна 29,3 дж г-атом — град, или 1,09 дж1г град. Вязкость алюминия уменьшается от 4,5-  [c.14]

Приведенные на рис. 20 кривые Боголюбов предложил использовать для оценки температуры алюминотермнческо-го восстановления не только окиси железа, но и других окислов. Распространение этой зависимости на другие алюмино-термические процессы может дать удовлетворительные результаты только в том случае, когда удельные теплоемкости продуктов реакции близки к удельным теплоемкостям продуктов восстановления окиси железа алюминием в противном случае расчет может иметь существенную погрешность. Например, представленная на рис. 20 зависимость может удовлетворительно характеризовать реакцию алюминотермического восстановления окиси хрома в связи с те.м, что удельные теплоемкости хрома и железа являются близкими величинами, однако в случае использования при проведении этого процесса заметных количеств флюса или термитных добавок расчет оказывается неверным.  [c.72]

За некоторыми исключениями, все сведения об алюминии, сурьме, свинце, магиии, ртути, калии, натрии, олове и цинке заимствованы нз справочника [8 . Для других металлов основными источниками данных о температурах плавления, температурах кипения, скрытых теплотах и удельных теплоемкостях служили ценные критические обзоры 13—7, 10, 13]. Значения плотности взяты из данных Бюро стандартов 111 и Американского общества металлов 19]. Все эти источники включены в список литературы, в том числе ссылки на оригинальные работы, из которых были заимствованы данные.  [c.33]

Однако очень небольшой минимум теплопроводности с глубиной в 3—5% наблюдался для натрия [52] и для алюминия [193]. Для натрия минимум появляется вблизи 70 К, т. е. как раз ниже половины дебаевской температуры 9о, определяемой по низкотемпературным измерениям теплоемкости (153 К) для алюминия минимум достигается при 180 К, что опять же лишь немного меньше половины 0о (426 К). Кук и др. [52] указали, что для натрия температура Дебая, соответствующай только продольным колебаниям решетки, составляет 260—300 К, так что наблюдаемому минимуму на самом деле соответствует температура 0/4, отвечающая тем фононам, которые, как принято в модели Блоха, взаимодействуют с электронами.  [c.218]


Плотность меди в кг м3 в физике


Медь и ее свойства.

Относительно невысокая температура плавления меди позволила древним людям использовать этот металл для своих нужд одним из самых первых. Железная руда попадалась им чаще, но выплавить из нее железо было труднее. Причина в том, что плавится медь при температуре 1083 °С, а железо — при 1539 °C.

Медь — не самый распространенный элемент среди полезных ископаемых, занимает она 23 место среди наиболее востребованных в промышленности элементов. Обычно добывается в виде сульфидных руд и их разновидностей: колчедана, малахитовой руды и медного блеска.

В виде самородков медь встречается крайне редко, их самые большие месторождения находятся в Чили.

В России и Казахстане встречаются медные месторождения в виде осадочных пород — медистых песчаников и сланцев.

Основная информация о меди

Медь является наиболее распространенным цветным металлом. Свое название на латинском языке – Cuprum – она получила в честь острова Кипр. Там ее добывали древние греки тысячи лет назад. Историки даже придумали Медный Век, который длился с IV по V столетие до н. э. В то время люди делали из популярного металла:

В таблице Д.И. Менделеева она занимает 29 место. Этот элемент имеет уникальные свойства -физические, химические и механические. В древние времена в естественной среде можно было найти медь в виде самородков, порой очень больших размеров. Люди нагревали породу на открытом огне, а затем резко охлаждали. В результате она растрескивалась, что позволяло выполнять восстановление металла. Такая нехитрая технология позволила начать освоение популярного элемента.

Свойства

Медь — это цветной металл красноватого цвета с розовым отливом, наделенный высокой плотностью. В природе насчитывается более 170 видов минералов, имеющих в своем составе Cuprum. Только из 17 ведется промышленная добыча этого элемента. Основная масса этого химического элемента содержится в составе рудных металлов:

  • халькозина — до 80%;
  • бронита — до 65%;
  • ковелина — до 64%.

Из этих минералов осуществляется обогащение меди и ее выплавка. Высокая теплопроводность и электропроводность являются отличительными свойствами цветного металла. Он начинает плавиться при температуре 1063 о С, а закипает при 2600 о С. Марка Cuprum будет зависеть от способа производства. Металл бывает:

Для каждого типа есть свои специальные параметрические расчеты, характеризующие степень сопротивления сдвигу, деформацию под воздействием нагрузок и сжатия, а также показатель упругости при растяжении материала.

Цветной металл активно окисляется в процессе нагревания. При температуре 385 о С формируется оксид меди. Ее содержание снижает теплопроводность и электропроводность других металлов. При взаимодействии с влагой металл образует куприт, с кислой средой – купорос.

Удельная плотность меди

Благодаря своим свойствам этот химический элемент активно используется в производстве электрических и электронных систем и многих других изделий другого назначения. Важнейшим свойством является его плотность в 1 кг на м 3 , поскольку с помощью этого показателя определяется вес производимого изделия. Плотность показывает отношение массы к общему объему.

Самой распространенной системой измерения единиц плотности является 1 килограмм на м 3 . Этот показатель для меди равняется 8,93 кг/м 3 . В жидком виде плотность будет на уровне 8,0 г/см 3 . Общий показатель плотности может меняться в зависимости от марки металла, имеющего различные примеси. Для этого используется удельный вес вещества. Он является очень важной характеристикой, когда речь идет о производстве материалов, в составе которых есть медь. Удельный вес характеризует отношение массы меди в общем объеме сплава.

Читать также: Станок для производства бумажных пакетов цена

Удельный вес меди будет равняться 8,94 г/см 3 . Параметры удельной плотности и веса у меди совпадают, однако такое совпадение не характерно для других металлов. Удельная масса очень важна не только при производстве изделий с ее содержанием, но и при переработке лома. Существует много методик, с помощью которых можно рационально подобрать материалы для формирования изделий. В международных системах СИ параметр удельного веса выражается в ньютонах на 1 единицу объема.

Очень важно все расчеты производить в стадии проектирования устройств и механизмов. Удельная плотность и вес являются разными значениями, но они обязательно используются для определения массы заготовок для различных деталей, в составе которых есть Cuprum.

Если сравнить плотность меди и алюминия, мы увидим большую разницу. У алюминия этот показатель составляет 2698,72 кг/м 3 в состоянии при комнатной температуре. Однако с повышением температуры параметры становятся другими. При переходе алюминия в жидкое состояние при нагревании плотность у него будет в пределах 2,55−2,34 г/см 3 . Показатель всегда зависит от содержания легирующих элементов в алюминиевых сплавах.

Удельная теплоемкость металлов при различных температурах. Теплоемкость меди и алюминия

Удельная теплоемкость металлов при различных температурах

Алюминий Al-173…27…127…327…527…661…727…1127…1327483…904…951…1037…1154…1177…1177…1177…1177
Барий Ba-173…27…127…327…527…729…927…1327177…206…249…290…316…300…292…278
Бериллий Be-173…27…127…327…527…727…927…1127…1287…1327203…1833…2179…2559…2825…3060…3281…3497…3329…3329
Ванадий V27…127…327…527…727…927…1127…1527…1947484…503…531…557…585…617…655…744…895
Висмут Bi27…127…272…327…527…727122…127…146…141…135…131
Вольфрам W-173…27…127…327…727…1127…1527…2127…2527…3127…342287…132…136…141…148…157…166…189…208…245…245
Гадолиний Gd27…127…327…527…727…1127…1312236…179…185…196…207…235…179
Галлий Ga-173…27…30…127…327…527…727266…384…410…394…382…378…376
Гафний Hf27…127…327…527…727…927…1127…1527…2127…2233144…147…156…165…169…183…192…211…202…247
Гольмий Ho27…127…327…527…727…927…1127…1327…1470…1527165…169…172…176…193…218…251…292…266…266
Диспрозий Dy27…127…327…527…727…927…1127…1327…1409…1527173…172…174…188…210…230…274…296…307…307
Европий Eu27…127…327…527…727…826…1127179…184…200…217…250…251…251
Железо Fe-173…27…127…327…527…727…1127…1327…1537216…450…490…572…678…990…639…670…830
Золото Au27…127…327…527…727…927…1105…1127129…131…135…140…145…155…170…166
Индий In-223…-173…27…127…157…327…527…727162…203…235…250…256…245…240…237
Иридий Ir27…127…327…527…727…927…1127…1327…2127…2450130…133…138…144…153…161…168…176…206…218
Иттербий Yb27…127…427…527…727…820…927155…159…175…178…208…219…219
Иттрий Y27…127…327…527…727…1127…1327…1522298…305…321…338…355…389…406…477
Кадмий Cd27…127…321…327…527231…242…265…265…265
Калий K-173…-53…0…20…63…100…300…500…700631…690…730…760…846…817…775…766…775
Кальций Ca-173…27…127…327…527…727…842…1127500…647…670…758…843…991…774…774
Кобальт Co27…127…327…527…727…1127…1327…1497…1727421…451…504…551…628…800…650…688…688
Лантан La27…127…327…527…727…920195…197…200…218…238…236
Литий Li-187…20…100…300…500…8002269…3390…3789…4237…4421…4572
Лютеций Lu27…127…327…527…727…1127…1327…1650153…153…156…163…173…207…229…274
Магний Mg-173…27…127…327…527…650…727…1127648…1025…1070…1157…1240…1410…1391…1330

pellete.ru

Технические показатели сплавов металлов

Наиболее распространенными сплавами на основе меди считаются латунь и бронза. Их состав формируется также из других элементов:

Все сплавы различаются между собой структурой. Наличие олова в составе позволяет делать бронзовые сплавы отменного качества. В более дешевые сплавы входит никель либо цинк. Производимые материалы на основе Cuprum обладают следующими характеристиками:

  • высокая пластичность и износостойкость;
  • электропроводность;
  • устойчивость к агрессивной среде;
  • низкий коэффициент трения.

Сплавы на основе меди находят широкое применение в промышленном производстве. Из них производят посуду, ювелирные украшения, электропровода и системы отопления. Материалы с Cuprum часто используют для декорирования фасадной части домов, изготовления композиций. Высокая устойчивость и пластичность являются основными качествами для применения материала.

Плотность материала – это физическая величина определяющая отношения массы материала к занимаемому объему. Единицей измерения плотности в системе СИ принята размерность кг/м 3 .

Величины усредненные, не являются эталонными, величины указанных плотностей варьируются от среды и условий измерения.

Одним из наиболее распространенных цветных металлов, используемых в промышленности, является медь, ее название на латинском Cuprum, в честь острова Кипра, где ее добывали греки много тысяч лет назад. Это один из семи металлов, которые были известны еще в глубокой древности, из него делали украшения, посуду, деньги, орудия. Историками даже назван период (с IV по III тысячелетие до нашей эры) Медным Веком. Д. И. Менделеев поставил этот металл на 29-е место в своей таблице, после водорода, поскольку медь не вытесняет его из кислотной среды. Медь — цветной металл, который имеет уникальные физические, механический, химические свойства. Плотность меди в кг м³ является одной из важнейших характеристик, с ее помощью определяется вес будущего изделия.

Таблица теплоемкости

Таблица удельной теплоемкости показывает способность веществ аккумулулирость тепловую энергию. Чем больше коэфициент теплоемкости, тем больше энергии неодходимо, чтобы нагреть тело. И, соответственно, чем больше коэфициент теплоемкости, чем больше энергии способно отдать тело при охлаждении. Теплоемкость измеряется в Дж/(кг*К). Т.е. удельная теплоемкость — это количество Джоулей, необходимых для нагрева тела массой 1 кг на 1 градус по Кельвину.

Ниже представлена краткая таблица с самыми частоиспользуемыми веществами:

Как видно из таблицы теплоемкости веществ, водород имеет самый большой коэфициент. Но и обычная вода имеет неплохой показатель.

Показатель теплоемкости веществ используется, когда нужно сохранить тепло или холод, например, в системах кондиционирования и отопления. Чем больше теплоемкость вещества, тем труднее нагреть его, но и охладить его тоже сложно. Вещества с небольшой теплоемкостью используются так, где нужнен быстрый нагрев или охлаждение.

Золото129
Свинец130
Иридий134
Вольфрам134
Платина134
Ртуть139
Олово218
Серебро234
Цинк380
Латунь380
Медь385
Константан410
Железо444
Сталь460
Высоколегированная сталь480
Чугун500
Никель500
Алмаз502
Флинт (стекло)503
Кронглас (стекло)670
Кварцевое стекло703
Сера ромбическая710
Кварц750
Гранит770
Фарфор800
Цемент800
Кальцит800
Базальт820
Песок835
Графит840
Кирпич840
Оконное стекло840
Асбест840
Кокс (0…100 °С)840
Известь840
Волокно минеральное840
Земля (сухая)840
Мрамор840
Соль поваренная880
Слюда880
Нефть880
Глина900
Соль каменная920
Асфальт920
Кислород920
Алюминий930
Трихлорэтилен930
Абсоцемент960
Силикатный кирпич1000
Полихлорвинил1000
Хлороформ1000
Воздух (сухой)1005
Азот1042
Гипс1090
Бетон1130
Сахар-песок1250
Хлопок1300
Каменный уголь1300
Бумага (сухая)1340
Серная кислота (100%)1340
Сухой лед (твердый CO2)1380
Полистирол1380
Полиуретан1380
Резина (твердая)1420
Бензол1420
Текстолит1470
Солидол1470
Целлюлоза1500
Кожа1510
Бакелит1590
Шерсть1700
Машинное масло1670
Пробка1680
Толуол1720
Винилпласт1760
Скипидар1800
Бериллий1824
Керосин бытовой1880
Пластмасса1900
Соляная кислота (17%)1930
Земля (влажная)2000
Вода (пар при 100 °C)2020
Бензин2050
Вода (лед при 0 °C)2060
Сгущенное молоко2061
Деготь каменноугольный2090
Ацетон2160
Сало2175
Парафин2200
Древесноволокнистая плита2300
Этиленгликоль2300
Этанол (спирт)2390
Дерево (дуб)2400
Глицерин2430
Метиловый спирт2470
Говядина жирная2510
Патока2650
Масло сливочное2680
Дерево (пихта)2700
Свинина, баранина2845
Печень3010
Азотная кислота (100%)3100
Яичный белок (куриный)3140
Сыр3140
Говядина постная3220
Мясо птицы3300
Картофель3430
Тело человека3470
Сметана3550
Литий3582
Яблоки3600
Колбаса3600
Рыба постная3600
Апельсины, лимоны3670
Сусло пивное3927
Вода морская (6% соли)3780
Грибы3900
Вода морская (3% соли)3930
Вода морская (0,5% соли)4100
Вода4183
Нашатырный спирт4730
Столярный клей4190
Гелий5190
Водород14300

energy.clcnet.ru

Как определяется плотность

Плотность любого вещества — показатель отношения массы к общему объему. Наиболее распространенной системой измерения величины плотности является килограмм на кубический метр. Для меди этот показатель равен 8,93 кг/м³. Поскольку существуют различные марки металла, которые различаются в зависимости от примесей других веществ, общий показатель плотности может изменяться. В данном случае уместней использовать другую характеристику — удельный вес. В измерительных системах этот показатель выражается в разных величинах:

Читать также: Оборудование для вальцовки труб

Формула определения плотности вещества

  • система СГС — дин/см³;
  • система СИ — н/м³;
  • система МКСС — кг/м³

При этом для перевода величин можно использовать следующую формулу:

1 н/м³ = 1 дин/см³ = 0,102 кг/м³.

Удельный вес — важный показатель при производстве различных материалов, содержащих медь, особенно когда речь идет о ее сплавах. Это величина отношения массы меди в общем объеме сплава.

Рассмотреть как применяется этот показатель на практике, можно на примере расчета веса 25 медных листов, размером 2000*1000 мм, толщиной 5 мм. Для начала определим объем листа — 5 мм * 2000 мм * 1000 мм = 10000000 мм3 или 10 000 см³.

Удельный вес меди 8, 94 гр/см³

Рассчитываем вес меди в одном листе — 10 000 * 8,94 = 89 400 гр или 89, 40 кг.

Масса медного проката в общем количестве материала — 89, 40 * 25 = 2 235 кг.

Эта схема расчета применяется и при переработке лома металла.

Основные свойства

Выплавка меди из руды

Медь, как металл, получается при выплавке руды, в природе сложно найти чистые самородки в основном обогащение и добыча осуществляется из:

  • халькозиновой руды, в которой содержание меди около 80%, этот вид часто называют медным блеском;
  • бронитовой руды, здесь содержание металла до 65%
  • ковеллиновой руды — до 64%.

По своим физическим свойствам медь представляет собой красного цвета металл, в разрезе может присутствовать розовый отлив, относится к тяжелым металлам, поскольку имеет высокую плотность.

Отличительной характеристикой является электропроводность. Благодаря этому металл широко применяется при изготовлении кабелей и электропроводов. По этому показателю медь уступает только серебру, кроме того, имеется ряд других физических характеристик:

  • твердость — по шкале Бринделя равняется 35 кгс/мм²;
  • упругость — 132000 Мн/м²;
  • линейное термическое расширение — 0,00000017 единицы;
  • относительное удлинение — 60%;
  • температура плавления — 1083 ºС;
  • температура кипения — 2600 ºС;
  • коэффициент теплопроводности — 335 ккал/м*ч*град.

К основным свойствам меди относят показатель модулей упругости, которые рассчитываются различными методами:

Марка медиМодуль сдвигаМодуль ЮнгаКоэффициент Пуассона
Медь холоднотянутая4900 кг/мм²13000 кг/мм²
Медь прокатная400011000 кг/мм²0,31 — 0,34
Медь литая8400

Модуль сдвига полезно знать при производстве материалов для строительной отрасли — это величина, которая характеризует степень сопротивление сдвигу и деформации под воздействием различных нагрузок. Модуль, рассчитанный по методике Юнга, показывает как будет вести себя металл при одноосном растяжении. Модуль сдвига характеризует отклик металла на сдвиговую нагрузку. Коэффициент Пуассона показывает как ведет себя материал при всестороннем сжатии.

Читать также: Схема подключения двухфазного выключателя

Разработка рудников по добычи меди и других металлов

Химические свойства меди описывают соединение с другими веществами в сплавы, возможные реакции на кислотную среду. Наиболее значимой характеристикой является окисление. Этот процесс активно проявляется во время нагревания, уже при температуре 375 ºС начинает формироваться оксид меди, или как его называют окалина, которая может влиять на проводниковые функции металла, снижать их.

При взаимодействии меди с раствором соли железа она переходит в жидкое состояние. Этот метод используют для того чтобы снять медное напыление на различных изделиях.

Долгое пребывание в воде вызывает куприт

При длительном воздействии на медь влажной среды на ее поверхности образуется куприт — зеленоватый налет. Это свойство меди учитывают при использовании метала для покрытия крыш. Примечательно, что куприт выполняет защитную функцию, металл под ним совершенно не портится, даже на протяжении ста лет. Единственными противниками крыш из медного материала являются экологи. Свою позицию они объясняют тем, что при смыве куприта меди дождевыми водами в почву или водоемы, он загрязняет ее своими токсинами, особенно это пагубно влияет на микроорганизмы, живущие в реках и озерах. Но для решения этой проблемы строители используют водосточные трубы из специального металла, который поглощает медные частицы в себя и накапливает, при этом вода стекает очищенной от токсинов.

Медный купорос — еще один результат химического воздействия на металл. Это вещество активно используют агрономы для удобрения почвы и стимулирования роста различных сельскохозяйственных культур. Однако бесконтрольное использование купороса может также пагубно влиять на экологию. Токсины проникают глубоко в слои земли и накапливаются в подземных водах.

Теплоемкость стали

Ромашкин А.Н.

Удельная теплоёмкость — это количество тепла, которое требуется затратить, чтобы нагреть 1 килограмм вещества на 1 градус по шкале Кельвина (или Цельсия).

Физическая размерность удельной теплоемкости: Дж/(кг·К) = Дж·кг-1·К-1 = м2·с-2·К-1.

В таблице приводятся в порядке возрастания значения удельной теплоемкости различных веществ, сплавов, растворов, смесей. Ссылки на источник данный приведены после таблицы.

При пользовании таблицей 1 следует учитывать приближенный характер данных. Для всех веществ удельная теплоемкость зависит от температуры и агрегатного состояния. У сложных объектов (смесей, композитных материалов, продуктов питания) удельная теплоемкость может значительно варьироваться для разных образцов.

Таблица 1. Теплоемкость чистых веществ

ВеществоАгрегатное состояниеУдельная теплоемкость, Дж/(кг·К)
Золототвердое129
Свинецтвердое130
Иридийтвердое134
Вольфрамтвердое134
Платинатвердое134
Ртутьжидкое139
Оловотвердое218
Серебротвердое234
Цинктвердое380
Латуньтвердое380
Медьтвердое385
Константантвердое410
Железотвердое444
Стальтвердое460
Высоколегированная стальтвердое480
Чугунтвердое500
Никельтвердое500
Алмазтвердое502
Флинт (стекло)твердое503
Кронглас (стекло)твердое670
Кварцевое стеклотвердое703
Сера ромбическаятвердое710
Кварцтвердое750
Граниттвердое770
Фарфортвердое800
Цементтвердое800
Кальциттвердое800
Базальттвердое820
Песоктвердое835
Графиттвердое840
Кирпичтвердое840
Оконное стеклотвердое840
Асбесттвердое840
Кокс (0…100 °С)твердое840
Известьтвердое840
Волокно минеральноетвердое840
Земля (сухая)твердое840
Мрамортвердое840
Соль повареннаятвердое880
Слюдатвердое880
Нефтьжидкое880
Глинатвердое900
Соль каменнаятвердое920
Асфальттвердое920
Кислородгазообразное920
Алюминийтвердое930
Трихлорэтиленжидкое930
Абсоцементтвердое960
Силикатный кирпичтвердое1000
Полихлорвинилтвердое1000
Хлороформжидкое1000
Воздух (сухой)газообразное1005
Азотгазообразное1042
Гипствердое1090
Бетонтвердое1130
Сахар-песок1250
Хлопоктвердое1300
Каменный угольтвердое1300
Бумага (сухая)твердое1340
Серная кислота (100%)жидкое1340
Сухой лед (твердый CO2)твердое1380
Полистиролтвердое1380
Полиуретантвердое1380
Резина (твердая)твердое1420
Бензолжидкое1420
Текстолиттвердое1470
Солидолтвердое1470
Целлюлозатвердое1500
Кожатвердое1510
Бакелиттвердое1590
Шерстьтвердое1700
Машинное масложидкое1670
Пробкатвердое1680
Толуолтвердое1720
Винилпласттвердое 1760
Скипидаржидкое1800
Бериллийтвердое1824
Керосин бытовойжидкое1880
Пластмассатвердое1900
Соляная кислота (17%)жидкое1930
Земля (влажная)твердое2000
Вода (пар при 100 °C)газообразное2020
Бензинжидкое2050
Вода (лед при 0 °C)твердое2060
Сгущенное молоко2061
Деготь каменноугольныйжидкое2090
Ацетонжидкое2160
Сало2175
Парафинжидкое2200
Древесноволокнистая плитатвердое2300
Этиленгликольжидкое2300
Этанол (спирт)жидкое2390
Дерево (дуб)твердое2400
Глицеринжидкое2430
Метиловый спиртжидкое2470
Говядина жирная2510
Патока2650
Масло сливочное2680
Дерево (пихта)твердое2700
Свинина, баранина2845
Печень3010
Азотная кислота (100%)жидкое3100
Яичный белок (куриный)3140
Сыр3140
Говядина постная3220
Мясо птицы3300
Картофель3430
Тело человека3470
Сметана3550
Литийтвердое3582
Яблоки3600
Колбаса3600
Рыба постная3600
Апельсины, лимоны3670
Сусло пивноежидкое3927
Вода морская (6% соли)жидкое3780
Грибы3900
Вода морская (3% соли)жидкое3930
Вода морская (0,5% соли)жидкое4100
Водажидкое4183
Нашатырный спиртжидкое4730
Столярный клейжидкое4190
Гелийгазообразное5190
Водородгазообразное14300

Источники:

  • ru.wikipedia.org — Википедия: Удельная теплоемкость;
  • alhimik.ru — средняя удельная теплоемкость некоторых твердых материалов при 0…100 °С, кДж/(кг·К) по данным пособия «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» под ред. Романкова;
  • school.uni-altai.ru — табличные значения наиболее распространенных жидкостей;
  • school.uni-altai.ru — табличные значения наиболее распространенных твердых тел;
  • dink.ru — удельная теплоемкость при 20 °С;
  • mensh.ru — теплоаккумулирующая способность материалов;
  • vactekh-holod.ru — удельная теплоемкость твердых веществ и некоторых жидкостей;
  • xiron.ru — данные по теплоемкости пищевых продуктов;
  • aircon.ru — теплоемкость всяких разных [пищевых] продуктов;
  • masters.donntu.edu.ua — теплоемкость углей;
  • nglib.ru — средняя удельная теплоемкость твердых тел при комнатной температуре — таблица в книге С.Д. Бескова «Технохимические расчеты» в электронной библиотеке «Нефть и газ» (требуется регистрация). Это наиболее подробный из доступных в интернете справочников.

Таблица 2. Удельная теплоемкость углеродистых сталей марок Сталь 20 и Сталь 40 при высоких температурах (Дж/(кг∙ºC)) От 50 ºC до заданной температуры

Температура, ºCСталь 20Сталь 40
100486486
150494494
200499503
250507511
300515520
350524528
400532541
450545549
500557561
550570574
600582591
650595608
700608629
750679670
800675704
850662704
900658704
950654700
1000654696
1050654691
1100649691
1150649691
1200649687
1250654687
1300654687

Источник: Теплофизические свойства веществ, Справочник. Под ред. Н.Б.Варгафтика. Ленинград: Государственное энергетическое издательство. 1956 — 367 с.
steelcast.ru

Области использования меди

Благодаря своим механическим свойствам медь нашла широкое применение в разных отраслях промышленности, но наиболее часто ее можно встретить как составную часть электропровода, в системах отопления, а также охлаждения воздуха, в производстве компьютерной техники, теплообменниках.

В промышленности используют тысячи тонн меди ежегодно

В строительстве этот металл применяется при изготовлении различных конструкций, основным преимуществом здесь является небольшой объемный вес меди. Как уже было отмечено выше, широкое применение цветной металл нашел при кровельных работах, а также в изготовлении тр. Трубы получаются легковесные, поддающиеся трансформации, что особенно актуально при проектировании водопровода и канализации.

Основная доля производства изделий из меди — проволока, используемая как жила для электрического или коммуникационного кабеля. Благодаря основной характеристике меди — электропроводности, она оказывает высокое сопротивление току, а также обладает уникальными магнитными качествами — в отличие от других металлов ее частицы не реагируют на магнит, что иногда затрудняет процесс ее очистки. Стоит отметить, что практически все производство изделий базируется на переработке вторичного сырья, руду используют крайне редко.

Удельная теплоёмкость — урок. Физика, 8 класс.

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

Пример:

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

Удельная теплоёмкость вещества — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой \(1\) кг для того, чтобы его температура изменилась на \(1~°C\).
\([c]=1\frac{Дж}{кг \cdot °C}\).

Пример:

По таблице удельной теплоёмкости твёрдых веществ находим, что удельная теплоёмкость алюминия составляет \(c(Al)=920 \frac{Дж}{кг \cdot °C}\). Поэтому при охлаждении \(1\) килограмма алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)) выделяется \(920\) джоулей энергии. Столько же необходимо для нагревания \(1\) килограмма на алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)).

Ниже представлены значения удельной теплоёмкости для некоторых веществ.

 

Твёрдые вещества

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°С)

Алюминий

\(920\)

Бетон

\(880\)

Дерево

\(2700\)

Железо,

сталь

\(460\)

Золото

\(130\)

Кирпич

\(750\)

Латунь

\(380\)

Лёд

\(2100\)

Медь

\(380\)

Нафталин

\(1300\)

Олово

\(230\)

Парафин

\(3200\)

Песок

\(970\)

Платина

\(130\)

Свинец

\(120\)

Серебро

\(240\)

Стекло

\(840\)

Цемент

\(800\)

Цинк

\(400\)

Чугун

\(550\)

Сера

\(710\)

 

Жидкости

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°C)

Вода

\(4200\)

Глицерин

\(2400\)

Железо

\(830\)

Керосин

\(2140\)

Масло

подсолнечное

\(1700\)

Масло

трансформаторное

\(2000\)

Ртуть

\(120\)

Спирт

этиловый

\(2400\)

Эфир

серный

\(2300\)

 

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

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°C)

Азот

\(1000\)

Аммиак

\(2100\)

Водород

\(14300\)

Водяной

пар

\(2200\)

Воздух

\(1000\)

Гелий

\(5200\)

Кислород

\(920\)

Углекислый

газ

\(830\)

 

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

 

Обрати внимание!

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

Пример:

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

Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. Но самое интересное, что теплоёмкость воды снижается при температуре от \(0\) °С до \(37\) °С и снова растёт при дальнейшем нагревании (рис. 1).

 

Рис. 1. График удельной теплоемкости воды

 

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. Данное явление оказывает на климат данного региона. Летом здесь нет изнуряющей жары, а зимой — лютых морозов.

 

Высокая удельная теплоёмкость воды нашла широкое применение в различных областях: от медицинских грелок до систем отопления и охлаждения.

 

Не задумывались ли вы, почему воду используют при тушении пожаров? Из-за большой теплоемкости. При соприкосновении с горящим предметом вода забирает у него большое количество теплоты. Оно значительно больше, чем при использовании такого же количества любой другой жидкости.

 

Помимо непосредственного отвода тепла, вода гасит пламя ещё и косвенным образом. Водяной пар, образующийся при контакте с огнём, окутывает горящее тело, предотвращая поступление кислорода, без которого горение невозможно.

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

Источники:

Рис. 1. Автор: Epop — собственная работа, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10750129.

меди, латуни и алюминия, теплопередача

Перед тем как работать с различными металлами и сплавами, следует изучить всю информацию, касающуюся их основных характеристик. Сталь является самым распространенным металлом и применяется в различных отраслях промышленности. Важным ее показателем можно назвать теплопроводность, которая варьируется в широком диапазоне, зависит от химического состава материала и многих других показателей.

Что такое теплопроводность

Данный термин означает способность различных материалов к обмену энергией, которая в этом случае представлена теплом. При этом передача энергии проходит от более нагретой части к холодной и происходит за счет:

  1. Молекул.
  2. Атомов.
  3. Электронов и других частиц структуры металла.

Теплопроводность нержавеющей стали будет существенно отличаться от аналогичного показателя другого металла — например, коэффициент теплопроводности меди будет иным, нежели у стали.

Для обозначения этого показателя используется специальная величина, именуемая коэффициентом теплопроводности. Она характеризуется количеством теплоты, которое может пройти через материал за определенную единицу времени.

Показатели для стали

Теплопроводность может существенно отличаться в зависимости от химического состава металла. Коэффициент данной величины у стали и меди будет разным. Кроме этого, при повышении или уменьшении концентрации углерода изменяется и рассматриваемый показатель.

Существуют и другие особенности теплопроводности:

  1. Для стали, которая не имеет примесей, значение составляет 70 Вт/(м* К).
  2. У углеродистых и высоколегированных сталей проводимость намного ниже. За счет увеличения концентрации примесей она существенно снижается.
  3. Само термическое воздействие также может оказывать воздействие на структуру металла. Как правило, после нагрева структура меняет значение проводимости, что связано с изменением кристаллической решетки.

Коэффициент теплопроводности алюминия значительно выше, что связано с более низкой плотностью этого материала. Теплопроводность латуни также отличается от соответствующего показателя стали.

Влияние концентрации углерода

Концентрация углерода в стали влияет на величину теплопередачи:

  1. Низкоуглеродистые стали имеют высокий показатель проводимости. Именно поэтому они используются при изготовлении труб, которые затем применяются при создании трубопровода системы отопления. Значение коэффициента варьирует в пределе от 54 до 47 Вт/(м* К).
  2. Средним коэффициентом для распространенных углеродистых сталей является значение от 50 до 90 Вт/(м* К). Именно поэтому подобный материал используется при изготовлении деталей различных механизмов.
  3. У металлов, которые не содержат различных примесей, коэффициент составляет 64 Вт/(м* К). Это значение несущественно изменяется при термическом воздействии.

Таким образом, рассматриваемый показатель у легированных сплавов может меняться в зависимости от температуры эксплуатации.

Значение в быту и производстве

Почему важно учитывать коэффициент теплопроводности? Подобное значение указывается в различных таблицах для каждого металла и учитывается в нижеприведенных случаях:

  1. При изготовлении различных теплообменников. Тепло является одним из важных носителей энергии. Его используют для обеспечения комфортных условий проживания в жилых и иных помещениях. При создании отопительных радиаторов и бойлеров важно обеспечить быструю и полную передачу тепла от теплоносителя к конечному потребителю.
  2. При изготовлении отводящих элементов. Часто можно встретить ситуацию, когда нужно провести не подачу тепла, а отвод. Примером назовем случай отвода тепла от режущей кромки инструмента или зубьев шестерни. Для того чтобы металл не терял свои основные эксплуатационные качества, обеспечивается быстрый отвод тепловой энергии.
  3. При создании изоляционных прослоек. В некоторых случаях материал не должен проводить передачу тепловой энергии. Для подобных условий эксплуатации выбирается металл, который обладает низким коэффициентом проводимости тепла.

Определяется рассматриваемый показатель при проведении испытаний в различных условиях. Как ранее было отмечено, коэффициент проводимости тепла может зависеть от температуры эксплуатации. Поэтому в таблицах указывается несколько его значений.

разъясняем по пунктам. Теплопроводность материалов таблица, СНиП

Немного о теплопроводности

Под теплопроводностью в физике понимают перемещение энергии в объекте от более нагретых мельчайших частиц к менее нагретым. Благодаря этому процессу выравнивается температура рассматриваемого предмета в целом. Величина способности проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Данный параметр равен количеству тепла, которое пропускает через себя материал толщиной 1 метр через площадь поверхности 1 м2 в течение одной секунды при единичной разнице температур.

МатериалКоэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)

Серебро428
Медь394
Алюминий220
Железо74
Сталь45
Свинец35
Кирпич0,77

Медь обладает коэффициентом теплопроводности 394 Вт/(м*К) при температуре от 20 до 100 °С. Соперничать с ней может только серебро. А у стали и железа этот показатель ниже в 9 и 6 раз соответственно (см. таблицу). Стоит отметить, что теплопроводность изделий, изготовленных из меди, в значительной мере зависит от примесей (впрочем, это касается и других металлов). Например, скорость проводимости тепла снижается, если в медь попадают такие вещества, как:

  • железо;
  • мышьяк;
  • кислород;
  • селен;
  • алюминий;
  • сурьма;
  • фосфор;
  • сера.

Медная проволока

Если добавить к меди цинк, то получится латунь, у которой коэффициент теплопроводности намного ниже. В то же время добавление других веществ в медь позволяет существенно снизить стоимость готовых изделий и придать им такие характеристики, как прочность и износостойкость. К примеру, для латуни характерны более высокие технологические, механические и антифрикционные свойства.

Поскольку для высокой теплопроводности характерно быстрым распространение энергии нагрева по всему предмету, медь получила широкое применение в системах теплообмена. На данный момент из нее изготавливают радиаторы и трубки для холодильников, вакуумных установок и автомашин для быстрого отвода тепла. Также медные элементы применяют в отопительных установках, но уже для обогрева.

Медный радиатор отопления

Чтобы поддерживать теплопроводность металла на высоком уровне (а значит, делать работу устройств из меди максимально эффективной), во всех системах теплообмена используют принудительный обдув вентиляторами. Такое решение вызвано тем, что при повышении температуры среды теплопроводность любого материала существенно понижается, ведь теплоотдача замедляется.

Это интересно: Сталь марки 30 — характеристика заготовок согласно ГОСТ

Что такое теплопроводность и для чего нужна

Процесс переноса энергии атомов и молекул от горячих предметов к изделиям с холодной температурой, осуществляется при хаотическом перемещении движущихся частиц. Такой обмен тепла зависит от агрегатного состояния металла, через который проходит передача. В зависимости от химического состава материала, теплопроводность будет иметь различные характеристики. Данный процесс называют теплопроводностью, он заключается в передаче атомами и молекулами кинетической энергии, определяющей нагрев металлического изделия при взаимодействии этих частиц, или передается от более теплой части – к той, которая меньше нагрета.

Способность передавать или сохранять тепловую энергию, позволяет использовать свойства металлов для достижения необходимых технических целей в работе различных узлов и агрегатов оборудования, используемого в народном хозяйстве. Примером такого применения может быть паяльник, нагревающийся в средней части и передающий тепло на край рабочего стержня, которым выполняют пайку необходимых элементов. Зная свойства теплопроводности, металлы применяют во всех отраслях промышленности, используя необходимый параметр по назначению.

Перенос тепла на молекулярном уровне


Когда материя нагревается, увеличивается средняя кинетическая энергия составляющих ее частиц, то есть увеличивается уровень беспорядка, атомы и молекулы начинают более интенсивно и с большей амплитудой колебаться около своих равновесных положений в материале. Перенос тепла, который на макроскопическом уровне можно описать законом Фурье, на молекулярном уровне представляет собой обмен кинетической энергией между частицами (атомами и молекулами) вещества, без переноса последнего.

Это объяснение механизма теплопроводности на молекулярном уровне отличает его от механизма термической конвекции, при котором имеет место перенос тепла за счет переноса вещества. Все твердые тела обладают способностью к теплопроводности, в то время как тепловая конвекция возможна только в жидкостях и газах. Действительно, твердые вещества переносят тепло в основном за счет теплопроводности, а жидкости и газы, если есть температурные градиенты в них, переносят тепло в основном за счет процессов конвекции.

Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?

Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м*К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.

Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:

  • плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
  • стоимость – ниже в 3,5 раза.

Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).

В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.

Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).

Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.

Теплопроводность стали, меди, алюминия, никеля и их сплавов

Обычное железо и цветные металлы имеют разное строение молекул и атомов. Это позволяет им отличаться друг от друга не только механическими, но и свойствами теплопроводности, что, в свою очередь, влияет на применение тех или иных металлов в различных отраслях хозяйства.

Таблица 2

Сталь имеет коэффициент теплопроводности, при температуре окружающей среды 0 град. (С), равный 63, а при увеличении градуса до 600, он снижается до 21 Вт/м*град. Алюминий, в таких же условиях, наоборот – увеличит значение от 202 до 422 Вт/м*град. Сплавы из алюминия, будут также повышать теплопроводность, по мере увеличения температуры. Только величина коэффициента будет на порядок ниже, в зависимости от количества примесей, и колебаться в пределах от 100 до 180 единиц.

Медь, при изменении температуры в тех же пределах, будет уменьшать теплопроводность от 393 до 354 Вт/м*град. При этом, медь содержащие сплавы латуни будут иметь такие же свойства, как и алюминиевые, а значение теплопроводности будет изменяться от 100 до 200 единиц, в зависимости от количества цинка и других примесей в составе сплава латуни.

Коэффициент теплопроводности чистого никеля считается низким, он будет менять свое значение от 67 до 57 Вт/м*град. Сплавы с содержанием никеля, будут также иметь коэффициент с пониженным значением, который, благодаря содержанию железа и цинка, колеблется от 20 до 50 Вт/м*град. А наличие хрома, позволит понизить теплопроводность в металлах до 12 единиц, с небольшим увеличением этой величины, при нагреве.

Понятие термического сопротивления и коэффициента теплопроводности

Если теплопроводность характеризует способность металлов передавать температуру тел от одной поверхности к иной, то термическое сопротивление показывает обратную зависимость, т.е. возможность металлов препятствовать такой передаче, иначе выражаясь, – сопротивляться. Высоким термическим сопротивлением обладает воздух. Именно он, больше всего, препятствует передаче тепла между телами.

Количественную характеристику изменения температуры единицы площади за единицу времени на один градус (К), называют коэффициентом теплопроводности. Международной системой единиц принято измерять этот параметр в Вт/м*град. Эта характеристика очень важна при выборе металлических изделий, которые должны передавать тепло от одного тела к другому.

Таблица 1

Металл

Коэффициент теплопроводности металлов при температура, °С

— 100

100

300

700

Алюминий

2,45

2,38

2,30

2,26

0,9

Бериллий

4,1

2,3

1,7

1,25

0,9

Ванадий

0,31

0,34

Висмут

0,11

0,08

0,07

0,11

0,15

Вольфрам

2,05

1,90

1,65

1,45

1,2

Гафний

 —

0,22

0,21

Железо

0,94

0,76

0,69

0,55

0,34

Золото

3,3

3,1

3,1

Индий

0,25

Иридий

1,51

1,48

1,43

Кадмий

0,96

0,92

0,90

0,95

0,44 (400°)

Калий

0,99

0,42

0,34

Кальций

0,98

Кобальт

0,69

Литий

0,71

0,73

Магний

1,6

1,5

1,5

1,45

 Медь

4,05

3,85

3,82

3,76

3,50

Молибден

1,4

1,43

 —

1,04 (1000°)

Натрий

1,35

1,35

0,85

0,76

0,60

Никель

0,97

0,91

0,83

0,64

0,66

Ниобий

0,49

0,49

0,51

0,56

Олово

0,74

0,64

0,60

0,33

Палладий

0,69

0,67

0,74

Платина

0,68

0,69

0,72

0,76

0,84

Рений

0,71

Родий

1,54

1,52

1,47

Ртуть

0,33

0,09

0.1

0,115

Свинец

0,37

0,35

0,335

0,315

0,19

Серебро

4,22

4,18

4,17

3,62

Сурьма

0,23

0,18

0,17

0,17

0,21

Таллий

0,41

0,43

0,49

0,25 (400 0)

Тантал

0,54

0,54

Титан

0,16

0,15

Торий

0,41

0,39

0,40

0,45

Уран

0,24

0,26

0,31

0,40

Хром

0,86

0,85

0,80

0,63

Цинк

1,14

1,13

1,09

1,00

0,56

Цирконий

0,21

0,20

0,19

От чего зависит показатель теплопроводности

 

Рассматривая теплопроводность металлов и сплавов (таблица создана не только для металлов, но и других материалов), следует учитывать, что наиболее важным показателем является коэффициент теплопроводности. Он зависит от нижеприведенных моментов:


  1. Типа материала и его химического состава. Теплопроводность железа будет существенно отличаться от соответствующего показателя алюминия, что связано с особенностями кристаллической решетки материалов и их другими свойствами.
  2. Коэффициент может изменяться при нагреве или охлаждения металла. При этом изменения могут быть существенными, так как у каждого материала есть своя точка плавления, когда молекулы начинают перестраиваться.

В таблицах для некоторых металлов и сплавов коэффициент теплопроводности указывается уже в жидкой фазе.

Сегодня на практике практически не проводят измерение рассматриваемого показателя. Это связано с тем, что коэффициент теплопроводности при несущественном изменении химического состава остается практически неизменным. Табличные данные применяются при проектировании и выполнении других расчетов.

Когда учитывается

При рассмотрении различных свойств материалов часто уделяется внимание и теплопроводности. Этот показатель важен в нижеприведенных случаях:


  1. Когда нужно отвести тепло от объекта. Тепловая энергия может возникать из-за трения. При этом нагрев становится причиной изменения основных свойств металлов и сплавов: прочности и твердости поверхности. Примером назовем конструкцию двигателя внутреннего сгорания. В процессе хода поршня в блоке цилиндров происходит нагрев основных элементов конструкции. Из-за слишком высокого нагрева даже металлы, устойчивые к воздействию высокой температуры, начинают терять прочность и становятся более пластичными. В результате происходит изменение геометрических размеров важных элементов конструкции, и она выходит из строя. Учитывается теплопроводность и при создании режущего инструмента, обшивки самолетов или высокоскоростных поездов.
  2. Когда нужно передать тепловую энергию. Центральная система отопления основана на нагреве рабочей среды, которая после подводится к потребителю и происходит передача энергии окружающей среде. Для того чтобы повысить эффективность создаваемой системы трубы, и отопительные радиаторы изготавливаются из металлов, которые способны быстро передавать тепло.
  3. Когда нужно изолировать поверхность. Встречается ситуация, когда нужно снизить вероятность нагрева поверхности. Для этого применяются специальные материалы, которые обладают высокими изоляционными качествами. Некоторые металлы и сплавы также обладают отражающими свойствами и не нагреваются, а также не передают тепло. Примером назовем фольгу, которая часто применяется в качестве отражающего экрана. Она также изготавливается из тонкого слоя металла, обладающего низким коэффициентом проводимости.


В заключение отметим, что до развития молекулярно-кинетической теории было принято считать передачу тепловой энергии признаком перетекания гипотетического теплорода. Появление современного оборудования позволило изучить строение материалов и изучить поведение частиц при воздействии высокой температуры. Передача энергии происходит за счет быстрого движения молекул, которые начинают сталкиваться, и приводит в движение другие молекулы, находящиеся в спокойном состоянии.

Теплопроводность материалов

 


Ярко выраженной способностью проводить тепло обладают металлы. Для полимеров свойственна невысокая теплопроводность, а некоторые из них практически не проводят тепло, например, стекловолокно, такие материалы называются теплоизоляторами. Чтобы существовал тот или иной поток тепла через пространство, необходимо наличие некоторой субстанции в этом пространстве, поэтому в открытом космосе (пустое пространство) теплопроводность равна нулю.


Каждый гомогенный (однородный) материал характеризуется коэффициентом теплопроводности (обозначается греческой буквой лямбда), то есть величиной, которая определяет, сколько тепла нужно передать через площадь 1 м², чтобы за одну секунду, пройдя через толщу материала в один метр, температура на его концах изменилась на 1 К. Это свойство присуще каждому материалу и изменяется в зависимости от его температуры, поэтому этот коэффициент измеряют, как правило, при комнатной температуре (300 К) для сравнения характеристики разных веществ.

Если материал является неоднородным, например, железобетон, тогда вводят понятие полезного коэффициента теплопроводности, который измеряется согласно коэффициентам однородных веществ, составляющих этот материал.

В таблице ниже приведены коэффициенты теплопроводности некоторых металлов и сплавов во Вт/(м*К) для температуры 300 К (27 °C):

  • сталь 47—58;
  • алюминий 237;
  • медь 372,1—385,2;
  • бронза 116—186;
  • цинк 106—140;
  • титан 21,9;
  • олово 64,0;
  • свинец 35,0;
  • железо 80,2;
  • латунь 81—116;
  • золото 308,2;
  • серебро 406,1—418,7.

В следующей таблице приведены данные для неметаллических твердых веществ:

  • стекловолокно 0,03—0,07;
  • стекло 0,6—1,0;
  • асбест 0,04;
  • дерево 0,13;
  • парафин 0,21;
  • кирпич 0,80;
  • алмаз 2300.


Из рассматриваемых данных видно, что теплопроводность металлов намного превышает таковую для неметаллов. Исключение составляет алмаз, который обладает коэффициентом теплопередачи в пять раз больше, чем медь. Это свойство алмаза связано с сильными ковалентными связями между атомами углерода, которые образуют его кристаллическую решетку. Именно благодаря этому свойству человек чувствует холод при прикосновении к алмазу губами. Свойство алмаза хорошо переносить тепловую энергию используется в микроэлектронике для отвода тепла из микросхем. А также это свойство используется в специальных приборах, позволяющих отличить настоящий алмаз от подделки.

В некоторых индустриальных процессах стараются увеличить способность передачи тепла, чего достигают либо за счет хороших проводников, либо за счет увеличения площади контакта между составляющими конструкции. Примерами таких конструкций являются теплообменники и рассеиватели тепла. В других же случаях, наоборот, стараются уменьшить теплопроводность, чего достигают за счет использования теплоизоляторов, пустот в конструкциях и снижения площади контакта элементов.

Теплопроводность цветных металлов и технических сплавов

В таблице представлены значения теплопроводности металлов (цветных), а также химический состав металлов и технических сплавов в интервале температуры от 0 до 600°С.

Цветные металлы и сплавы: никель Ni, монель, нихром; сплавы никеля (по ГОСТ 492-58): мельхиор НМ81, НМ70, константан НММц 58,5-1,54, копель НМ 56,5, монель НМЖМц и К-монель, алюмель, хромель, манганин НММц 85-12, инвар; магниевые сплавы (по ГОСТ 2856-68), электрон, платинородий; мягкие припои (по ГОСТ 1499-70): олово чистое, свинец, ПОС-90, ПОС-40, ПОС-30, сплав Розе, сплав Вуда.

По данным таблицы видно, что высокую теплопроводность (при комнатной температуре) имеют магниевые сплавы и никель. Низкая же теплопроводность свойственна нихрому, инвару и сплаву Вуда.

Методы измерения

Для измерения теплопроводности металлов используют два метода: стационарный и нестационарный. Первый характеризуется достижением постоянной величины изменившейся температуры на контролируемой поверхности, а второй – при частичном изменении таковой.

Стационарное измерение проводится опытным путем, требует большого количества времени, а также применения исследуемого металла в виде заготовок правильной формы, с плоскими поверхностями. Образец располагают между нагретой и охлажденной поверхностью, а после прикосновения плоскостей, измеряют время, за которое заготовка может увеличить температуру прохладной опоры на один градус по Кельвину. Когда рассчитывают теплопроводность, обязательно учитывают размеры исследуемого образца.

Нестационарную методику исследований используют в редких случаях из-за того, что результат, зачастую, бывает необъективным. В наши дни никто, кроме ученых, не занимается измерением коэффициента, все используют, давно выведенные опытным путем, значения для различных материалов. Это обусловлено постоянством данного параметра при сохранении химического состава изделия.

Коэффициенты теплопроводности алюминиевых, медных и никелевых сплавов

Теплопроводность металлов, алюминиевых, медных и никелевых сплавов в таблице дана в интервале температуры от 0 до 600°С в размерности Вт/(м·град).
Металлы и сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы, дюралюминий, латунь, медь, монель, нейзильбер, нихром, нихром железистый, сталь мягкая. Алюминиевые сплавы имеют большую теплопроводность, чем латунь и сплавы никеля.

Коэффициенты теплопроводности сплавов

В таблице даны значения теплопроводности сплавов в интервале температуры от 20 до 200ºС.
Сплавы: алюминиевая бронза, бронза, бронза фосфористая, инвар, константан, манганин, магниевые сплавы, медные сплавы, сплав Розе, сплав Вуда, никелевые сплавы, никелевое серебро, платиноиридий, сплав электрон, платинородий.

Коэффициенты теплопередачи сталей

 

Способность передавать тепло для сталей зависит от двух главных факторов: состава и температуры.


Простые углеродные стали при увеличении содержания углерода снижают свой удельный вес, в соответствии с которым также уменьшается и их способность переносить тепло от 54 до 36 Вт/(м*К) при изменении процента углерода в стали от 0,5 до 1,5%.

Нержавеющие стали содержат в своем составе хром (10% и больше), которые вместе с углеродом образует сложные карбиды, препятствующие окислению материала, а также повышает электродный потенциал металла. Теплопроводность нержавейки невелика в сравнении с другими сталями и колеблется от 15 до 30 Вт/(м*К) в зависимости от ее состава. Жаропрочные хромоникелевые стали обладают еще более низкими значениями этого коэффициента (11—19 Вт/(м*К).

Другим классом являются оцинкованные стали с удельным весом 7 850 кг/м3, которые получают путем нанесения покрытий на сталь, состоящих из железа и цинка. Так как цинк легче проводит тепло, чем железо, то и теплопроводность оцинкованной стали будет относительно высокой в сравнении с другими классами стали. Она колеблется от 47 до 58 Вт/(м*К).

Теплопроводность стали при различных температурах, как правило, не изменяется сильно. Например, коэффициент теплопроводности стали 20 при увеличении температуры от комнатной до 1200 °C снижается от 86 до 30 Вт/(м*К), а для марки стали 08Х13 увеличение температуры от 100 до 900 °C не изменяет ее коэффициент теплопроводности (27—28 Вт/(м*К).

Факторы, влияющие на физическую величину

Способность проводить тепло зависит от ряда факторов, включая температуру, структуру и электрические свойства вещества.

Температура материала


Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Удельное сопротивление и температурный коэффициент расширения (КТР) металлической проволоки (при 18ºС)

В таблице указаны значения удельного электрического сопротивления и КТР металлической проволоки, выполненной из различных металлов и сплавов.
Материал проволоки: алюминий, вольфрам, железо, золото, латунь, манганин, медь, никель, константан, нихром, олово, платина, свинец, серебро, цинк.
Как видно из таблицы, нихромовая проволока имеет высокое удельное электрическое сопротивление и успешно применяется в качестве спиралей накаливания нагревательных элементов множества бытовых и промышленных устройств.

Удельная теплоемкость цветных сплавов

В таблице приведены величины удельной (массовой) теплоемкости двухкомпонентных и многокомпонентных цветных сплавов, не содержащих железа, при температуре от 123 до 1000К. Теплоемкость указана в размерности кДж/(кг·град).
Дана теплоемкость следующих сплавов: сплавы, содержащие алюминий, медь, магний, ванадий, цинк, висмут, золото, свинец, олово, кадмий, никель, иридий, платина, калий, натрий, марганец, титан, сплав висмут — свинец — олово, сплав висмут-свинец, висмут — свинец — кадмий, алюмель, сплав липовица, нихром, сплав розе.

Также существует отдельная таблица, где представлена удельная теплоемкость металлов при различных температурах.

Удельная теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов

Удельная (массовая) теплоемкость многокомпонентных специальных сплавов приведена в таблице при температуре от 0 до 1300ºС.
Размерность теплоемкости кал/(г·град).
Теплоемкость специальных сплавов: алюмель, белл-металл, сплав Вуда, инвар, липовица сплав, манганин, монель, сплав Розе, фосфористая бронза, хромель, сплав Na-K, сплав Pb — Bi, Pb — Bi — Sn, Zn — Sn — Ni — Fe — Mn.

Сводные таблицы теплоемкостей

Теплоемкость веществВещество Агрегатное состояние  Удельная теплоемкость, Дж/(кг·К)

Золото твердое129 
Свинецтвердое130 
Иридийтвердое134 
Вольфрамтвердое 134 
Платинатвердое134 
Ртутьжидкое 139 
Оловотвердое218
Серебротвердое234 
Цинктвердое380 
Латунь твердое 380
Медьтвердое 385 
Константантвердое410 
Железо твердое444 
Стальтвердое460
Высоколегированная стальтвердое480 
Чугунтвердое500
Никельтвердое500 
Алмаз твердое502
Флинт (стекло)твердое503 
Кронглас (стекло)твердое670 
Кварцевое стеклотвердое703
Сера ромбическая твердое710
Кварц твердое750
Граниттвердое770 
Фарфортвердое800 
Цементтвердое800 
Кальцит твердое800
Базальттвердое820 
Песоктвердое835 
Графиттвердое840 
Кирпичтвердое840 
Оконное стеклотвердое840 
Асбесттвердое 840 
Кокс (0…100°С)твердое840 
Известьтвердое840 
Волокно минеральноетвердое840
Земля (сухая)твердое840 
Мрамортвердое840 
Соль поваренная твердое880 
Слюда твердое880 
Нефтьжидкое880
Глина твердое900 
Соль каменная твердое920
Асфальттвердое920 
Кислород газообразное920 
Алюминий твердое930
Трихлорэтилен жидкое930 
Абсоцемент твердое 960
Силикатный кирпичтвердое1000 
Полихлорвинилтвердое1000 
Хлороформжидкое1000
Воздух (сухой) газообразное1005 
Азотгазообразное1042 
Гипс твердое 1090 
Бетонтвердое1130
Сахар-песок 1250 
Хлопок твердое1300 
Каменный уголь твердое1300
Бумага (сухая)твердое 1340
Серная кислота (100%)жидкое1340
Сухой лед (твердый CO2)твердое1380
Полистиролтвердое1380 
Полиуретан твердое1380
Резина (твердая)твердое1420
Бензолжидкое1420
Текстолит твердое1470
Солидол твердое 1470
Целлюлоза твердое1500 
Кожатвердое1510 
Бакелиттвердое1590 
Шерстьтвердое1700 
Машинное масложидкое 1670 
Пробкатвердое1680 
Толуолтвердое1720 
Винилпласт твердое1760
Скипидаржидкое1800 
Бериллийтвердое1824 
Керосин бытовойжидкое1880
Пластмасса твердое1900
Соляная кислота (17%)жидкое1930
Земля (влажная)твердое2000
Вода (пар при 100°C)газообразное 2020 
Бензинжидкое2050 
Вода (лед при 0°C) твердое 2060 
Сгущенное молоко  2061
Деготь каменноугольныйжидкое2090
Ацетон жидкое2160 
Сало 2175
Парафин жидкое2200 
Древесноволокнистая плитатвердое2300 
Этиленгликоль жидкое2300 
Этанол (спирт) жидкое2390 
Дерево (дуб)твердое2400 
Глицеринжидкое2430
Метиловый спиртжидкое2470 
Говядина жирная  2510
Патока 2650
Масло сливочное  2680
Дерево (пихта)твердое 2700
Свинина, баранина 2845
Печень 3010
Азотная кислота (100%)жидкое3100
Яичный белок (куриный) 3140
Сыр  3140
Говядина постная 3220
Мясо птицы  3300
Картофель 3430
Тело человека 3470
Сметана 3550
Литий твердое3582 
Яблоки 3600
Колбаса 3600
Рыба постная 3600 
Апельсины, лимоны 3670
Сусло пивное жидкое 3927 
Вода морская (6% соли)жидкое3780 
Грибы  3900
Вода морская (3% соли) жидкое3930
Вода морская (0,5% соли)жидкое4100 
Вода жидкое4183 
Нашатырный спирт жидкое4730 
Столярный клей жидкое4190
Гелий газообразное5190 
Водород газообразное 14300 

Теплоемкость материалов

Название материалаНазвание материалаC, ккал/кг*С
ABSАБС, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола0,34
POMПолиоксиметилен0,35
PMMAПолиметилметакрилат0,35
IonomerИономеры0,55
PA6/6.6/6.10Полиамид 6/6.6/6.100,4
PA 11Полиамид 110,58
PA 12Полиамид 120,28
PCПоликарбонат0,28
PUПолиуретан0,45
PBTПолибутилентерефталат0,3–0,5
PEПолиэтилен0,55
PETПолиэтилентерефталат0,3–0,5
PPOПолифениленоксид0,4
PIКарбоксиметилцеллюлоза, полианионовая целлюлоза0,27
PPПолипропилен0,46
PS (GP)Полистирол0,28
PSUПолисульфон0,31
PCVПолихлорвинил0,2
SAN (AS)Смолы, сополимеры на основе стирола и акрилонитрита0,32

Теплопроводность строительных материалов

Проектированием энергоэффективных домов должны заниматься специалисты, но в реальной жизни все может быть иначе. Случается так, что владельцы домов по ряду причин вынуждены самостоятельно подбирать материалы для строительства. Им также потребуется рассчитать теплотехнические параметры, на основании которых будут проводиться термоизоляция и утепление. Поэтому нужно иметь хотя бы минимальные представления о строительной теплотехнике и ее основных понятиях, таких как коэффициент теплопроводности, в каких единицах измеряется и как просчитывается. Знание этих «азов» поможет правильно утеплить свой дом и экономно его отапливать.

Что такое теплопроводность


Теплопроводность кирпичной стены: без утеплителя; с утеплителем снаружи; с утеплителем внутри дома;

Если говорить простыми словами, то теплопроводность – это передача тепла от более горячего тела к менее горячему. Если не углубляться в подробности, то все физические материалы и вещества могут передавать тепловую энергию.

Ежедневно, даже на самом примитивном бытовом уровне мы сталкиваемся с теплопроводностью, которая проявляется у каждого материала по-разному и в очень отличающейся степени. Для примера, если мешать кипящую воду металлической ложкой – можно очень скоро получить ожег, так как ложка нагреется почти моментально. Если же использовать деревянную лопатку, то нагреваться она будет очень медленно. Этот пример наглядно показывает разницу теплопроводности у металла и дерева – у металла она в разы выше.

Коэффициент теплопроводности

Для оценки теплопроводности любого материала используется коэффициент теплопроводности (λ), который измеряется в Вт/(м×℃) или Вт/(м×К). Этот коэффициент обозначает количество тепла, которое может провести любой материал, не зависимо от своего размера, за единицу времени на определённое расстояние. Если мы видим, что какой-то материал имеет большое значение коэффициента, то он очень хорошо проводит тепло и его можно использовать в роли обогревателей, радиаторов, конвекторов. К примеру, металлические радиаторы отопления в помещениях работают очень эффективно, отлично передавая нагрев от теплоносителя внутренним воздушным массам в помещении.

Если же говорить о материалах, используемых при строительстве стен, перегородок, крыши, то высокая теплопроводность – явление нежелательное. При высоком коэффициенте здание теряет слишком много тепла, для сохранения которого внутри помещения нужно будет сооружать довольно толстые конструкции. А это влечет за собой дополнительные финансовые затраты.

Коэффициент теплопроводности зависит от температуры. По этой причине в справочной литературе указывается несколько значений коэффициента, которые изменяются при увеличении температур. На проводимость тепла влияют и условия эксплуатации. В первую очередь речь идет о влажности, так как при увеличении процента влаги коэффициент теплопроводности также возрастает. Поэтому проводя такого рода расчеты нужно знать реальные климатические условия, в которых здание будет построено.

Сопротивление теплопередаче

Коэффициент теплопроводности – важная характеристика любого материала. Но эта величина не совсем точно описывает теплопроводные способности конструкции, так как не учитывает особенности ее строения. Поэтому более целесообразно просчитывать сопротивление теплопередачи, которое по своей сути является обратной величиной коэффициента теплопроводности. Но в отличие от последнего при расчете учитывается толщина материала и другие важные особенности конструкции.

При строительстве, как правило, используются многослойные конструкции. Одним из таких слоев является утеплительный материал, который максимально повышает значение термического сопротивления. Каждый слой такой конструкции имеет свое сопротивление и его нужно рассчитывать исходя из коэффициента теплопроводности и толщины материала. Суммировав сопротивления всех слоев, мы получим общее сопротивление всей конструкции.

Важно отметить, что воздушные прослойки, которые находятся в конструкции перегородки и не сообщаются с внешним воздухом, значительно увеличивают общее сопротивление теплопередаче.

Современные тенденции строительства предусматривают использования в качестве утеплителя синтетических материалов, которые обладают отличными характеристиками, удобны и просты в монтаже.

Читайте также:   Как обогреть дом с помощью электричества экономно

Коэффициенты теплопроводности плотности и теплоемкости рассчитаны почти для всех строительных материалов. Ниже приведена таблица с информацией о коэффициентах для всех материалов, которые могут использоваться при строительстве зданий. Даже просто взглянув на эти данные, становится понятно, насколько разная проводимость тепла у строительных материалов и насколько сильно могут отличаться значения коэффициентов. Для упрощения выбора материала покупателем, производители указывают значение коэффициента теплопроводности в паспорте на свой товар.

class=»wp-block-separator is-style-wide»>

МатериалПлотность, кг/м3Теплопроводность, Вт/(м·град)Теплоемкость, Дж/(кг·град)
ABS (АБС пластик)1030…10600.13…0.221300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках1000…18000.29…0.7840
Акрил (акриловое стекло, полиметилметакрилат, оргстекло) ГОСТ 17622—721100…12000.21
Альфоль20…400.118…0.135
Алюминий (ГОСТ 22233-83)2600221840
Асбест волокнистый4700.161050
Асбестоцемент1500…19001.761500
Асбестоцементный лист16000.41500
Асбозурит400…6500.14…0.19
Асбослюда450…6200.13…0.15
Асботекстолит Г ( ГОСТ 5-78)1500…17001670
Асботермит5000.116…0.14
Асбошифер с высоким содержанием асбеста18000.17…0.35
Асбошифер с 10-50% асбеста18000.64…0.52
Асбоцемент войлочный1440.078
Асфальт1100…21100.71700…2100
Асфальтобетон (ГОСТ 9128-84)21001.051680
Асфальт в полах0.8
Ацеталь (полиацеталь, полиформальдегид) POM14000.22
Аэрогель (Aspen aerogels)110…2000.014…0.021700
Базальт2600…30003.5850
Бакелит12500.23
Бальза110…1400.043…0.052
Береза510…7700.151250
Бетон легкий с природной пемзой500…12000.15…0.44
Бетон на гравии или щебне из природного камня24001.51840
Бетон на вулканическом шлаке800…16000.2…0.52840
Бетон на доменных гранулированных шлаках1200…18000.35…0.58840
Бетон на зольном гравии1000…14000.24…0.47840
Бетон на каменном щебне2200…25000.9…1.5
Бетон на котельном шлаке14000.56880
Бетон на песке1800…25000.7710
Бетон на топливных шлаках1000…18000.3…0.7840
Бетон силикатный плотный18000.81880
Бетон сплошной1.75
Бетон термоизоляционный5000.18
Битумоперлит300…4000.09…0.121130
Битумы нефтяные строительные и кровельные (ГОСТ 6617-76, ГОСТ 9548-74)1000…14000.17…0.271680
Блок газобетонный400…8000.15…0.3
Блок керамический поризованный0.2
Бронза7500…930022…105400
Бумага700…11500.141090…1500
Бут1800…20000.73…0.98
Вата минеральная легкая500.045920
Вата минеральная тяжелая100…1500.055920
Вата стеклянная155…2000.03800
Вата хлопковая30…1000.042…0.049
Вата хлопчатобумажная50…800.0421700
Вата шлаковая2000.05750
Вермикулит (в виде насыпных гранул) ГОСТ 12865-67100…2000.064…0.076840
Вермикулит вспученный (ГОСТ 12865-67) — засыпка100…2000.064…0.074840
Вермикулитобетон300…8000.08…0.21840
Войлок шерстяной150…3300.045…0.0521700
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат(пеноблок)300…10000.08…0.21840
Газо- и пенозолобетон800…12000.17…0.29840
Гетинакс13500.231400
Гипс формованный сухой1100…18000.431050
Гипсокартон500…9000.12…0.2950
Гипсоперлитовый раствор0.14
Гипсошлак1000…13000.26…0.36
Глина1600…29000.7…0.9750
Глина огнеупорная18001.04800
Глиногипс800…18000.25…0.65
Глинозем3100…39002.33700…840
Гнейс (облицовка)28003.5880
Гравий (наполнитель)18500.4…0.93850
Гравий керамзитовый (ГОСТ 9759-83) — засыпка200…8000.1…0.18840
Гравий шунгизитовый (ГОСТ 19345-83) — засыпка400…8000.11…0.16840
Гранит (облицовка)2600…30003.5880
Грунт 10% воды1.75
Грунт 20% воды17002.1
Грунт песчаный1.16900
Грунт сухой15000.4850
Грунт утрамбованный1.05
Гудрон950…10300.3
Доломит плотный сухой28001.7
Дуб вдоль волокон (дерево)7000.232300
Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)7000.12300
Дюралюминий2700…2800120…170920
Железо787070…80450
Железобетон25001.7840
Железобетон набивной24001.55840
Зола древесная7800.15750
Золото19320318129
Известняк (облицовка)1400…20000.5…0.93850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем (ГОСТ 16136-80)300…4000.067…0.111680
Изделия вулканитовые350…4000.12
Изделия диатомитовые500…6000.17…0.2
Изделия ньювелитовые160…3700.11
Изделия пенобетонные400…5000.19…0.22
Изделия перлитофосфогелевые200…3000.064…0.076
Изделия совелитовые230…4500.12…0.14
Иней0.47
Ипорка (вспененная смола)150.038
Каменноугольная пыль7300.12
Камни многопустотные из легкого бетона500…12000.29…0.6
Камни полнотелые из легкого бетона DIN 18152500…20000.32…0.99
Камни полнотелые из природного туфа или вспученной глины500…20000.29…0.99
Камень строительный22001.4920
Карболит черный11000.231900
Картон асбестовый изолирующий720…9000.11…0.21
Картон гофрированный7000.06…0.071150
Картон облицовочный10000.182300
Картон парафинированный0.075
Картон плотный600…9000.1…0.231200
Картон пробковый1450.042
Картон строительный многослойный (ГОСТ 4408-75)6500.132390
Картон термоизоляционный (ГОСТ 20376-74)5000.04…0.06
Каучук вспененный820.033
Каучук вулканизированный твердый серый0.23
Каучук вулканизированный мягкий серый9200.184
Каучук натуральный9100.181400
Каучук твердый0.16
Каучук фторированный1800.055…0.06
Кедр красный500…5700.095
Кембрик лакированный0.16
Керамзит800…10000.16…0.2750
Керамзитовый горох900…15000.17…0.32750
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией800…12000.23…0.41840
Керамзитобетон легкий500…12000.18…0.46
Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон500…18000.14…0.66840
Керамзитобетон на перлитовом песке800…10000.22…0.28840
Керамика1700…23001.5
Керамика теплая0.12
Кирпич доменный (огнеупорный)1000…20000.5…0.8
Кирпич диатомовый5000.8
Кирпич изоляционный0.14
Кирпич карборундовый1000…130011…18700
Кирпич красный плотный1700…21000.67840…880
Кирпич красный пористый15000.44
Кирпич клинкерный1800…20000.8…1.6
Кирпич кремнеземный0.15
Кирпич облицовочный18000.93880
Кирпич пустотелый0.44
Кирпич силикатный1000…22000.5…1.3750…840
Кирпич силикатный с тех. пустотами0.7
Кирпич силикатный щелевой0.4
Кирпич сплошной0.67
Кирпич строительный800…15000.23…0.3800
Кирпич трепельный700…13000.27710
Кирпич шлаковый1100…14000.58
Кладка бутовая из камней средней плотности20001.35880
Кладка газосиликатная630…8200.26…0.34880
Кладка из газосиликатных теплоизоляционных плит5400.24880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-перлитовом растворе16000.47880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе18000.56880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе17000.52880
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе1000…14000.35…0.47880
Кладка из малоразмерного кирпича17300.8880
Кладка из пустотелых стеновых блоков1220…14600.5…0.65880
Кладка из силикатного 11-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе15000.64880
Кладка из силикатного 14-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе14000.52880
Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе18000.7880
Кладка из трепельного кирпича (ГОСТ 648-73) на цементно-песчаном растворе1000…12000.29…0.35880
Кладка из ячеистого кирпича13000.5880
Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе15000.52880
Кладка «Поротон»8000.31900
Клен (дерево)620…7500.19
Кожа800…10000.14…0.16
Композиты технические0.3…2
Краска масляная (эмаль)1030…20450.18…0.4650…2000
Кремний2000…2330148714
Кремнийорганический полимер КМ-911600.21150
Латунь8100…885070…120400
Лед -60°С9242.911700
Лед -20°С9202.441950
Лед 0°С9172.212150
Линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632-79)1600…18000.33…0.381470
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове (ГОСТ 7251-77)1400…18000.23…0.351470
Липа, (15% влажности)320…6500.15
Лиственница (дерево)6700.13
Листы асбестоцементные плоские (ГОСТ 18124-75)1600…18000.23…0.35840
Листы вермикулитовые0.1
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) ГОСТ 62668000.15840
Листы пробковые легкие2200.035
Листы пробковые тяжелые2600.05
Магнезия в форме сегментов для изоляции труб220…3000.073…0.084
Мастика асфальтовая20000.7
Маты, холсты базальтовые25…800.03…0.04
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные (ТУ 21-23-72-75)1500.061840
Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем50…1250.048…0.056840
(ГОСТ 9573-82)   
МБОР-5, МБОР-5Ф, МБОР-С-5, МБОР-С2-5, МБОР-Б-5 (ТУ 5769-003-48588528-00)100…1500.038
Мел1800…28000.8…2.2800…880
Медь (ГОСТ 859-78)8500407420
Миканит2000…22000.21…0.41250
Мипора16…200.0411420
Морозин100…4000.048…0.084
Мрамор (облицовка)28002.9880
Накипь котельная (богатая известью, при 100°С)1000…25000.15…2.3
Накипь котельная (богатая силикатом, при 100°С)300…12000.08…0.23
Настил палубный6300.211100
Найлон0.53
Нейлон13000.17…0.241600
Неопрен0.211700
Опилки древесные200…4000.07…0.093
Пакля1500.052300
Панели стеновые из гипса DIN 1863600…9000.29…0.41
Парафин870…9200.27
Паркет дубовый18000.421100
Паркет штучный11500.23880
Паркет щитовой7000.17880
Пемза400…7000.11…0.16
Пемзобетон800…16000.19…0.52840
Пенобетон300…12500.12…0.35840
Пеногипс300…6000.1…0.15
Пенозолобетон800…12000.17…0.29
Пенопласт ПС-11000.037
Пенопласт ПС-4700.04
Пенопласт ПХВ-1 (ТУ 6-05-1179-75) и ПВ-1 (ТУ 6-05-1158-78)65…1250.031…0.0521260
Пенопласт резопен ФРП-165…1100.041…0.043
Пенополистирол (ГОСТ 15588-70)400.0381340
Пенополистирол (ТУ 6-05-11-78-78)100…1500.041…0.051340
Пенополистирол «Пеноплекс»35…430.028…0.031600
Пенополиуретан (ТУ В-56-70, ТУ 67-98-75, ТУ 67-87-75)40…800.029…0.0411470
Пенополиуретановые листы1500.035…0.04
Пенополиэтилен0.035…0.05
Пенополиуретановые панели (PIR) ПИР0.025
Пеносиликальцит400…12000.122…0.32
Пеностекло легкое100..2000.045…0.07
Пеностекло или газо-стекло (ТУ 21-БССР-86-73)200…4000.07…0.11840
Пенофол44…740.037…0.039
Пергамент0.071
Пергамин (ГОСТ 2697-83)6000.171680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки1100…13000.7850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой15501.2860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное24001.55840
Перлит2000.05
Перлит вспученный1000.06
Перлитобетон600…12000.12…0.29840
Перлитопласт-бетон (ТУ 480-1-145-74)100…2000.035…0.0411050
Перлитофосфогелевые изделия (ГОСТ 21500-76)200…3000.064…0.0761050
Песок 0% влажности15000.33800
Песок 10% влажности0.97
Песок 20% влажности1.33
Песок для строительных работ (ГОСТ 8736-77)16000.35840
Песок речной мелкий15000.3…0.35700…840
Песок речной мелкий (влажный)16501.132090
Песчаник обожженный1900…27001.5
Пихта450…5500.1…0.262700
Плита бумажная прессованая6000.07
Плита пробковая80…5000.043…0.0551850
Плитка облицовочная, кафельная20001.05
Плитка термоизоляционная ПМТБ-20.04
Плиты алебастровые0.47750
Плиты из гипса ГОСТ 64281000…12000.23…0.35840
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598-74, ГОСТ 10632-77)200…10000.06…0.152300
Плиты из керзмзито-бетона400…6000.23
Плиты из полистирол-бетона ГОСТ Р 51263-99200…3000.082
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916-75)40…1000.038…0.0471680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499-78)500.056840
Плиты из ячеистого бетона ГОСТ 5742-76350…4000.093…0.104
Плиты камышитовые200…3000.06…0.072300
Плиты кремнезистые 0.07
Плиты льнокостричные изоляционные2500.0542300
Плиты минераловатные на битумной связке марки 200 ГОСТ 10140-80150…2000.058
Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 200 ГОСТ 9573-962250.054
Плиты минераловатные на синтетической связке фирмы «Партек» (Финляндия)170…2300.042…0.044
Плиты минераловатные повышенной жесткости ГОСТ 22950-952000.052840
Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем2000.064840
(ТУ 21-РСФСР-3-72-76)   
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем125…2000.056…0.07840
Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующих0.048…0.091
Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом50…3500.048…0.091840
и битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66) 
Плиты пенопластовые на основе резольных фенолформальдегидных смол ГОСТ 20916-8780…1000.045
Плиты пенополистирольные ГОСТ 15588-86 безпрессовые30…350.038
Плиты пенополистирольные (экструзионные) ТУ 2244-001-47547616-00320.029
Плиты перлито-битумные ГОСТ 16136-803000.087
Плиты перлито-волокнистые1500.05
Плиты перлито-фосфогелевые ГОСТ 21500-762500.076
Плиты перлито-1 Пластбетонные ТУ 480-1-145-741500.044
Плиты перлитоцементные0.08
Плиты строительный из пористого бетона500…8000.22…0.29
Плиты термобитумные теплоизоляционные200…3000.065…0.075
Плиты торфяные теплоизоляционные (ГОСТ 4861-74)200…3000.052…0.0642300
Плиты фибролитовые (ГОСТ 8928-81) и арболит (ГОСТ 19222-84) на портландцементе300…8000.07…0.162300
Покрытие ковровое6300.21100
Покрытие синтетическое (ПВХ)15000.23
Пол гипсовый бесшовный7500.22800
Поливинилхлорид (ПВХ)1400…16000.15…0.2
Поликарбонат (дифлон)12000.161100
Полипропилен (ГОСТ 26996 – 86)900…9100.16…0.221930
Полистирол УПП1, ППС10250.09…0.14900
Полистиролбетон (ГОСТ 51263)200…6000.065…0.1451060
Полистиролбетон модифицированный на200…5000.057…0.1131060
активированном пластифицированном шлакопортландцементе 
Полистиролбетон модифицированный на200…5000.052…0.1051060
композиционном малоклинкерном вяжущем в стеновых блоках и плитах 
Полистиролбетон модифицированный монолитный на портландцементе250…3000.075…0.0851060
Полистиролбетон модифицированный на200…5000.062…0.1211060
шлакопортландцементе в стеновых блоках и плитах  
Полиуретан12000.32
Полихлорвинил1290…16500.151130…1200
Полиэтилен высокой плотности9550.35…0.481900…2300
Полиэтилен низкой плотности9200.25…0.341700
Поролон340.04
Портландцемент (раствор)0.47
Прессшпан0.26…0.22
Пробка гранулированная450.0381800
Пробка минеральная на битумной основе270…3500.28
Пробка техническая500.0371800
Ракушечник1000…18000.27…0.63
Раствор гипсовый затирочный12000.5900
Раствор гипсоперлитовый6000.14840
Раствор гипсоперлитовый поризованный400…5000.09…0.12840
Раствор известковый16500.85920
Раствор известково-песчаный1400…16000.78840
Раствор легкий LM21, LM36700…10000.21…0.36
Раствор сложный (песок, известь, цемент)17000.52840
Раствор цементный, цементная стяжка20001.4
Раствор цементно-песчаный1800…20000.6…1.2840
Раствор цементно-перлитовый800…10000.16…0.21840
Раствор цементно-шлаковый1200…14000.35…0.41840
Резина мягкая0.13…0.161380
Резина твердая обыкновенная900…12000.16…0.231350…1400
Резина пористая160…5800.05…0.172050
Рубероид (ГОСТ 10923-82)6000.171680
Руда железная2.9
Сажа ламповая1700.07…0.12
Сера ромбическая20850.28762
Серебро10500429235
Сланец глинистый вспученный4000.16
Сланец2600…33000.7…4.8
Слюда вспученная1000.07
Слюда поперек слоев2600…32000.46…0.58880
Слюда вдоль слоев2700…32003.4880
Смола эпоксидная1260…13900.13…0.21100
Снег свежевыпавший120…2000.1…0.152090
Снег лежалый при 0°С400…5600.52100
Сосна и ель вдоль волокон (дерево)5000.182300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)5000.092300
Сосна смолистая 15% влажности (дерево)600…7500.15…0.232700
Сталь стержневая арматурная (ГОСТ 10884-81)785058482
Стекло оконное (ГОСТ 111-78)25000.76840
Стекловата155…2000.03800
Стекловолокно1700…20000.04840
Стеклопластик18000.23800
Стеклотекстолит1600…19000.3…0.37
Стружка деревянная прессованая8000.12…0.151080
Стяжка ангидритовая21001.2
Стяжка из литого асфальта23000.9
Текстолит1300…14000.23…0.341470…1510
Термозит300…5000.085…0.13
Тефлон21200.26
Ткань льняная0.088
Толь (ГОСТ 10999-76)6000.171680
Тополь (дерево)350…5000.17
Торфоплиты275…3500.1…0.122100
Туф (облицовка)1000…20000.21…0.76750…880
Туфобетон1200…18000.29…0.64840
Уголь древесный кусковой (при 80°С)1900.074
Уголь каменный газовый14203.6
Уголь каменный обыкновенный1200…13500.24…0.27
Фарфор2300…25000.25…1.6750…950
Фанера клееная (ГОСТ 3916-69)6000.12…0.182300…2500
Фибра красная12900.46
Фибролит (серый)11000.221670
Целлофан0.1
Целлулоид14000.21
Цементные плиты1.92
Черепица бетонная21001.1
Черепица глиняная19000.85
Черепица из ПВХ асбеста20000.85
Чугун
Шевелин140…1900.056…0.07
Шелк1000.038…0.05
Шлак гранулированный5000.15750
Шлак доменный гранулированный600…8000.13…0.17
Шлак котельный10000.29700…750
Шлакобетон1120…15000.6…0.7800
Шлакопемзобетон (термозитобетон)1000…18000.23…0.52840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон800…16000.17…0.47840
Штукатурка гипсовая8000.3840
Штукатурка известковая16000.7950
Штукатурка из синтетической смолы11000.7
Штукатурка известковая с каменной пылью17000.87920
Штукатурка из полистирольного раствора3000.11200
Штукатурка перлитовая350…8000.13…0.91130
Штукатурка сухая0.21
Штукатурка утепляющая5000.2
Штукатурка фасадная с полимерными добавками18001880
Штукатурка цементная0.9
Штукатурка цементно-песчаная18001.2
Шунгизитобетон1000…14000.27…0.49840
Щебень и песок из перлита вспученного (ГОСТ 10832-83) — засыпка200…6000.064…0.11840
Щебень из доменного шлака (ГОСТ 5578-76), шлаковой пемзы (ГОСТ 9760-75)400…8000.12…0.18840
и аглопорита (ГОСТ 11991-83) — засыпка  
Эбонит12000.16…0.171430
Эбонит вспученный6400.032
Эковата35…600.032…0.0412300
Энсонит (прессованный картон)400…5000.1…0.11
Эмаль (кремнийорганическая)0.16…0.27

Таблица теплопроводности теплоемкости и плотности материалов

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери


Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Для определения тепловых потерь через любую конструкцию нужно знать сопротивление, которое вычисляется с помощью разницы температур и количества теряемого тепла, уходящего с одного квадратного метра ограждающей конструкции. И так, если мы знаем площадь конструкции и ее термическое сопротивление, а также знаем для каких климатических условий производится расчет, то можем точно определить тепловые потери. Есть хороший калькулятор расчета теплопотерь дома ( он может даже посчитать сколько будет уходить денег на отопление, примерно конечно).

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей.
Тепловые потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций и другие.

Методы изучения параметров теплопроводности

При проведении изучения параметров теплопроводности надо помнить о том, что характеристики конкретного металла или его сплавов от метода его выработки. Например, параметры металла полученного с помощью литья могут существенно отличаться от характеристик материала изготовленного по методам порошковой металлургии. Свойства сырого металла коренным образом отличаются от того, который прошел через термическую обработку.

Термическая нестабильность, то есть преобразование отдельных свойств металла после воздействия высоких температур является общим для практически всех материалов. Как пример можно привести то, что металлы после длительного воздействия разных температур способны достичь разных уровней рекристаллизации, а это отражается на параметрах теплопроводности.

Структура стали после термической обработки

Можно сказать следующее – при проведении исследований параметров теплопроводности необходимо использовать образцы металлов и их сплавов в стандартном и определенном технологическом состоянии, например, после термической обработки.

Например, существуют требования по измельчению металла для проведения его исследований с применением способов термического анализа. Действительно, такое требование существует при проведении ряда исследований. Бывает и такое требование – как изготовление специальных пластин и многие другие.

Нетермостабильность металлов ставит ряд ограничений использование теплофизических способов исследования. Дело в том, что этот способ проведения исследований требует нагревать образцы не менее двух раз, в определенном температурном интервале.

Один из методов называют релакционно-динамическим. Он предназначен для выполнения массовых измерений теплоемкости у металлов. В этом методе фиксируется переходная кривая температуры образца между его двумя стационарными состояниями. Этот процесс является следствием скачка тепловой мощности вводимой в испытуемый образец.

Такой метод можно назвать относительным. В нем используются испытуемый и сравнительный образцы. Главное заключается в том, что бы у образцов была одинаковая излучающая поверхность. При проведении исследований температура, воздействующая на образцы должна изменяться ступенчато, при этом по достижении заданных параметров необходимо выдержать определенное количество времени. Направление изменения температуры и ее шаг должен быть подобран таким образом, что бы образец, предназначенный для испытаний, прогревался равномерно.

В эти моменты тепловые потоки сравняются и отношение теплопередачи будет определяться как разность скоростей колебаний температуры. Иногда в процессе этих исследований источник косвенного подогрева исследуемого и сравнительного образца. На один из образцов могут быть созданы дополнительные тепловые нагрузки в сравнении со вторым образцом.

Применение

Агрегатное состояние материалов имеет отличительную структуру строения молекул и атомов. Именно это оказывает большое влияние на металлические изделия и их свойства, в зависимости от назначения.

Отличающийся химический состав узлов и деталей из железа, позволяет обладать различной теплопроводностью. Это связано со структурой таких металлов как чугун, сталь, медь и алюминий. Пористость чугунных изделий способствует медленному нагреванию, а плотность медной структуры – наоборот, ускоряет процесс теплоотдачи. Эти свойства используют для быстрого отвода тепла или постепенного нагревания продукции инертного назначения. Примером использования свойств металлических изделий является:

  • кухонная посуда с различными свойствами;
  • оборудование для пайки труб;
  • утюги;
  • подшипники качения и скольжения;
  • сантехническое оборудование для подогрева воды;
  • приборы отопления.

Медные трубки широко используют в радиаторах автомобильных систем охлаждения и кондиционеров, применяемых в быту. Чугунные батареи сохраняют тепло в квартире, даже при непостоянной подаче теплоносителя требуемой температуры. А радиаторы из алюминия, способствуют быстрой передаче тепла отапливаемому помещению.

При возникновении высокой температуры, в результате трения металлических поверхностей, также важно учитывать теплопроводность изделия. В любом редукторе или другом механическом оборудовании, способность отводить тепло, позволит деталям механизма сохранить прочность и не быть подвергнутыми разрушению, в процессе эксплуатации. Знание свойств теплопередачи различных материалов, позволит грамотно применить те или иные сплавы из цветных или черных металлов.

Источники

  • https://tpspribor.ru/vidy-metalla/teploprovodnost-medi-dve-storony-odnoy-medali.html
  • https://obrabotkametalla.info/stal/koefficient-teploprovodnosti-i-teploperedachi-stali
  • https://tpspribor.ru/vidy-metalla/koefficient-teploprovodnosti-i-teploperedachi-stali-splavov.html
  • http://thermalinfo.ru/svojstva-materialov/metally-i-splavy/teploprovodnost-metallov-teploemkost-i-plotnost-splavov
  • http://cp-h.ru/spravochnaya-informatsiya-o-holodiljnoy-tehnike/udeljnaya-teploemkostj.html
  • https://svoydom.info/%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C-%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B2-%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D1%86%D0%B0/
  • https://instanko.ru/drugoe/teploprovodnost-metallov.html
  • https://prompriem.ru/metally/teploprovodnost.html

[свернуть]

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость (C

sp )
Вещество Формула Фаза C sp (Дж/г или C)
Алюминий Ал твердый 0,900
Кадмий CD твердый 0.232
Хром Кр твердый 0,448
Медь Медь твердый 0,385
Алмаз С твердый 0,519
Золото Золото твердый 0.129
Графит С твердый 0,711
Гелий Он газ 5,19
Водород Н 2 газ 14,3
Йод я 2 твердый 0.427
Железо Фе твердый 0,444
Криптон Кр газ 0,247
Свинец Пб твердый 0,159
Магний мг твердый 1.017
Меркурий рт.ст. жидкость 0,138
Неон Не газ 1,03
Никель Ni твердый 0,444
Азот Н 2 газ 1.04
Кислород О 2 газ 0,916
Платина Пт твердый 0,133
Кремний Си твердый 0,703
Серебро Аг твердый 0.237
Сера С твердый 0,732
Олово Сн твердый 0,213
Титан Ти твердый 0,523
Вольфрам Вт твердый 0.133
Уран У твердый 0,115
Вода Н 2 О жидкость 4.184
Ксенон Хе газ 0,158
Цинк Цинк твердый 0.388

NAEP Science 2009 — Передача энергии ИКТ

В этом 20-минутном задании учащиеся выясняют, какой металл лучше сделать дно кастрюли. При проектировании и При проведении своих исследований учащиеся используют имитацию калориметра для проверить удельную теплоемкость двух металлов, которые могут быть использованы для дно кастрюли.

Ниже приведены вопросы, ваши ответы и критерии оценки для каждого из вопросов в этом задании.Используйте навигацию слева, чтобы вернуться к просмотру сайта или выполнить другую задачу.

Слева представлен график, показывающий результаты, когда 250-граммовый блок меди при температуре 60,0 градусов Цельсия был помещен в 250 г воды при температуре 20,0 градусов Цельсия.

Судя по данным, что случилось с температурой материалов? Выбрать все, что подходит.

А. Температура воды повысилась.
Б. Температура воды понизилась.
С.Температура меди увеличилась.
D. Температура меди уменьшилась.

Ваш ответ:

Объясните, почему произошли эти изменения температуры. В своем ответе опишите, что произошло с молекулами воды и атомами меди во время этих изменений.

Ваш ответ:

Образец полного ответа учащегося:

С течением времени медь отдавала небольшую часть своего тепла воде, обеспечивая повышение температуры воды и понижение температуры меди.Молекулы воды будут ускоряться при повышении температуры. Атомы в меди будут замедляться при понижении температуры.

В комплекте:
Ответ учащегося выбирает (A) Температура воды увеличилась и (D) Температура меди уменьшилась, и дает правильное объяснение, состоящее из двух частей:

  • Указывает, что при соприкосновении объектов с разной температурой тепловая энергия (тепло) перетекает от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой.
  • Указывает, что движение (скорость, количество столкновений) молекул воды увеличивается, а движение атомов меди уменьшается.

Основной:
Ответ учащегося выбирает (A) или (D) и никакой другой вариант и дает правильное объяснение.

ИЛИ

Ответ учащегося выбирает (A) и (D) и относится к одной части правильного объяснения.

Частично:
Ответ учащегося выбирает либо (A), либо (D), либо сочетание правильных и неправильных вариантов, и дает объяснение, относящееся к одной части правильного объяснения.

ИЛИ

Ответ учащегося выбирает (A) и (D) и не содержит пояснений или общего пояснения, относящегося к удельной теплоемкости или температуре материалов, которое не содержит неверной информации.

Неудовлетворительно/Неверно:
Ответ учащегося неадекватный или неправильный.

Процент учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009
Полный Основной Частично Неудовлетворительно/Неверно Пропущено
4 23 11 61 #

Теперь вы можете регулировать температуру и массу как меди, так и воды.

Запустите симуляцию с 250 г меди при температуре 20,0 градусов Цельсия и 250 г воды при температуре 60,0 градусов Цельсия.

Основываясь на ваших данных, какое утверждение верно?

А. Медь имела большее изменение температуры, чем вода.
Б. Температура воды изменялась сильнее, чем у меди.
C. Температуры меди и воды изменились одинаково.
D. Температуры меди и воды не изменились.

Ваш ответ:

Правильный ответ: А

Процент учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009
Выбор А Выбор В Выбор С Выбор D Пропущено
77 7 8 7 1

Используйте симуляцию, чтобы выяснить, что медь или вода имеют более высокую удельную теплоемкость.

По вашим данным, какое вещество имеет более высокую удельную теплоемкость?

А. Медь
Б. Вода

Ваш ответ:

Объясни, откуда ты знаешь. Используйте свои данные, чтобы подтвердить свое объяснение.

Ваш ответ:

Образец полного ответа учащегося:

Вода имеет более высокую удельную теплоемкость, потому что она менее склонна к изменению температуры.Это означает, что для повышения температуры воды требуется больше энергии. Медь с температурой 60 градусов по Цельсию и такой же массой, как и масса воды, в которую она была помещена, остыла до 23,4 градусов по Цельсию. С другой стороны, вода, начавшая с температуры 20 градусов по Цельсию, поднялась только до 23,4 градусов по Цельсию.

Оценка и описание:

Пример данных моделирования:

В комплекте:
Ответ учащегося выбирает (B) Вода и дает правильное объяснение, которое включает сравнение количества тепловой энергии, переданной для изменения температуры (равных масс) воды и меди (1°C), и ссылается на достоверные данные для подтверждения .Объяснение указывает на то, что температура воды изменилась меньше, чем температура меди (при соприкосновении равных масс меди и воды разной температуры), что показывает, что на градус изменения температуры воды передается больше тепловой энергии (тепла). чем медь.

Основной:
Ответ учащегося выбирает (B) и указывает, что температура воды изменилась меньше, чем температура (равной массы) меди, или что больше тепловой энергии (тепла) передано для изменения температуры (равной массы) воды ( 1°C), чем медь (1°C).

Частично:
Ответ учащегося выбирает вариант (B) и дает общее наблюдение, основанное на достоверных данных, или предоставляет некоторые важные данные, но не объясняет, как эти данные использовались для сравнения удельной теплоемкости материалов.

ИЛИ

Ответ учащегося выбирает (A) Медь, но дает объяснение, указывающее, что температура воды изменилась меньше, чем температура меди, и дает достоверные данные, подтверждающие правильный выбор (B).

Неудовлетворительно/Неверно:
Ответ учащегося неадекватный или неправильный.

Процент учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009
Полный Основной Частично Неудовлетворительно/Неверно Пропущено
6 9 10 75 #

Опишите процедуру, которую вы использовали для сравнения удельных теплоемкостей металлов с помощью моделируемого калориметра.

Ваш ответ:

Опишите, как вы решили, какие комбинации температуры и массы установить для каждого металла в проведенных вами испытаниях.

Ваш ответ:

Образец полного ответа учащегося:

Процедура, используемая для сравнения удельных теплоемкостей металлов, заключалась в том, что я установил начальную температуру воды 60 градусов Цельсия и массу 250 г. Затем я установил массу обоих металлов на 250 г и температуру для обоих на 20 градусов по Цельсию.Это позволило мне провести эксперимент и сравнить оба металла в одинаковых условиях. Я решил использовать по 250 граммов как для металлов, так и для воды, чтобы использовать наибольшее количество металла и минимальное количество воды. Установка температуры обоих металлов на 20 градусов Цельсия позволила мне увидеть, на сколько градусов увеличилась температура каждого металла.

Руководство по подсчету очков

В комплекте:
Студент описывает допустимую процедуру, состоящую из трех частей:

  • Указывает, что должно быть проведено как минимум два контролируемых испытания, по одному для каждого металла, при постоянных начальных условиях (масса металлов, масса воды, начальная температура металла и начальная температура воды) (одинаковые для двух испытаний).
  • Указывает, что начальная температура металлов не менее чем на 10°C отличается (выше, ниже) от начальной температуры воды (чтобы можно было наблюдать изменение температуры).
  • наблюдает изменение температуры металлов и воды.

Основной:
Ответ учащегося касается двух частей действующей процедуры.

Частично:
Ответ учащегося касается одной части действующей процедуры.

Неудовлетворительно/Неверно:
Ответ учащегося неадекватный или неправильный.

Процент учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009
Полный Основной Частично Неудовлетворительно/Неверно Пропущено
5 21 26 40 7

По данным ваших исследований, какой металл имеет более высокую удельную теплоемкость?

А.Медь
Б. Алюминий

Ваш ответ:

Объясни, откуда ты знаешь. Используйте свои данные, чтобы подтвердить свое объяснение.

Ваш ответ:

Образец полного ответа учащегося:

Температура алюминия изменилась меньше, чем температура меди при тех же условиях. Таким образом, для изменения температуры алюминию требуется больше энергии. Следовательно, алюминий имеет более высокую удельную теплоемкость.

Руководство по подсчету очков

Действительные данные моделирования:

В комплекте:
Ответ учащегося выбирает (B) алюминий и дает объяснение, демонстрирующее понимание того, что для изменения температуры алюминия требуется больше тепловой энергии по сравнению с (такой же массой) меди, что основано на достоверных данных. Данные показывают, что температура алюминия менялась меньше (медленнее), чем температура меди (или температура воды менялась больше с алюминием, чем с медью).

Основной:
Ответ учащегося выбирает (B) и сравнивает изменение температуры (или количество переданной тепловой энергии) для алюминия и меди на основе достоверных данных.

ИЛИ

Ответ учащегося выбирает (B) и предоставляет действительные данные для поддержки без объяснения причин.

Частично:
Ответ учащегося выбирает (A) Медь и ссылается на достоверные данные, подтверждающие правильный выбор (B), или включает объяснение, демонстрирующее понимание взаимосвязи между удельной теплоемкостью и изменением температуры.

Неудовлетворительно/Неверно:
Ответ учащегося неадекватный или неправильный.

Процент учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009
Полный Основной Частично Неудовлетворительно/Неверно Пропущено
2 23 15 59 1

Помните, что лучший металл для дна кастрюли будет иметь большее повышение температуры, когда ему передается определенное количество тепловой энергии.

Какой металл лучше всего использовать для дна кастрюли?

А. Медь
Б. Алюминий

Ваш ответ:

Объясни, откуда ты знаешь. Используйте свои данные, чтобы подтвердить свое объяснение.

Ваш ответ:

Образец полного ответа учащегося:  

При нагревании воды температура меди увеличивается больше из-за более низкой удельной теплоемкости.

Руководство по подсчету очков

В комплекте:
Ответ учащегося выбирает (A) Медь и дает правильное объяснение, состоящее из трех частей:

  • Указывает на то, что удельная теплоемкость меди ниже, чем у алюминия.
  • Указывает, что изменение температуры металла было больше для меди (когда более горячий металл добавлялся в более холодную воду) или изменение температуры воды было меньше для меди (когда более горячий металл добавлялся в более холодную воду).
  • Указывает, что медь нагревается быстрее (удерживает меньше тепла).

Объяснение может быть дано для алюминия.

Основной:
Ответ учащегося выбирает (A) Медь и относится к одной или двум частям правильного объяснения.

ИЛИ

Ответ учащегося выбирает (B) алюминий и касается двух частей правильного объяснения. Объяснение согласуется с более низкой удельной теплоемкостью меди, но актуально для поддержки выбора алюминия как лучшего выбора для кастрюли.

Частично:  
Ответ учащегося выбирает (A) Медь и дает общее объяснение, связанное с удельной теплоемкостью меди, или общее описание данных.

ИЛИ

Ответ учащегося выбирает (B) алюминий и включает достоверные данные или ссылается на теплопередачу или удельную теплоемкость для поддержки правильного выбора (A). Ответ не может содержать неправильную или противоречивую информацию.

Неудовлетворительно/Неверно:
Ответ учащегося неадекватный или неправильный.

Процент учащихся двенадцатого класса в каждой категории ответов: 2009
Полный Основной Частично Неудовлетворительно/Неверно Пропущено
# 23 16 60 #

ИСТОЧНИК: У.S. Департамент образования, Институт педагогических наук, Национальный центр статистики образования, Национальная оценка прогресса в образовании (NAEP), Оценка науки, 2009 г.

Удельная теплоемкость — обзор

2.31.2.2.1 Линейное сканирование

Наиболее распространенным режимом работы ДСК является нагрев или охлаждение с постоянной скоростью. Основным результатом такого эксперимента является график зависимости скорости теплового потока от времени. Если известна температура положения образца, то данные также могут быть представлены в виде зависимости скорости теплового потока от температуры.(Следует знать, что обычно измеряется температура вблизи образца, а не температура самого образца.) Типичный пример показан на рис. 2 .

Рис. 2. Температурный профиль и измеренная скорость теплового потока для (а) пустых кювет, (б) сапфирового калибровочного стандарта (31,3 мг) и (в) исходно аморфного ПЭЭК (29 мг). Скорость нагрева β = 20 К мин -1 .

Данные PerkinElmer Pyris Diamond DSC. Воспроизведено с разрешения Schick, C. Anal. Биоанал.хим. 2009 , 395 , 1589–1611. 35

Из кривых теплового потока, показанных на рис. msapphireβmsampleβΦsample(T)−Φempty(T)Φsapphire(T)−Φempty(T)=K(T)Φsample(T)−Φempty(T)msampleβ

с

K(T)=cp,sapphire(T)msapphireβΦsapphire (T)−Φпусто(T)

, где K ( T ) — калибровочный коэффициент, зависящий от температуры, который можно сохранить для использования в будущем.Здесь все измерения собираются с одинаковой скоростью сканирования. Изотермы в начале и в конце сканирования используются для поправки на небольшие изменения тепловых потерь между измерениями пустого стекла, сапфира и образца путем выравнивания этих частей кривых. Небольшие изменения потерь неизбежны, поскольку тепловые свойства, например теплопроводность, образцов различны. С другой стороны, проверка расхода тепла на изотермах позволяет проверить правильность размещения и термоконтактов всех частей измерительной системы, перемещаемых при смене образцов.Особенно высокотемпературная изотерма не должна сильно различаться между последовательными измерениями.

Удельная теплоемкость является наиболее полезной величиной, доступной с помощью ДСК, поскольку она напрямую связана со свойствами образца и, согласно уравнениям [1]–[5], напрямую связана со стабильностью и порядком. Тем не менее, часто представляется только скорость теплового потока, полученная при измерении одного образца. Есть несколько причин, по которым это не должно быть представлено:

1.

На каждом графике теплового потока необходимо указывать эндотермическое или экзотермическое направление, поскольку направление графика не стандартизировано.

2.

Кривые, измеренные при разных скоростях сканирования, нелегко сравнивать.

3.

Если не разделить на массу образца, кривые для разных образцов нельзя сравнивать.

4.

Если измерения пустой чаши не вычитаются, кривые могут быть кривыми, и построение базовой линии для интегрирования пиков может быть затруднено.

5.

Если калибровочный коэффициент теплового потока K ( T ) зависит от температуры, полученная теплота плавления и другие подобные параметры могут быть ошибочными.

Выполнение поправок (3)–(5) дает удельную теплоемкость согласно уравнению [8]. Поскольку большинство программных пакетов ДСК включают определение удельной теплоемкости по уравнению [8], настоятельно рекомендуется определять удельную теплоемкость, а не представлять кривые теплового потока. Хотя предпочтительнее представлять данные об удельной теплоемкости, могут быть причины не делать этого. Нормализация кривой теплового потока по скорости сканирования и массе образца может привести к «псевдо измерениям c p », которые можно использовать для определения зависящей от температуры кристалличности и других величин, как показано в ссылке 8.Но есть еще один очень сильный аргумент в пользу представления удельной теплоемкости, а не «псевдо c p » или скорости теплового потока. Для более чем 200 полимеров данные об удельной теплоемкости от 0 до 1000 К доступны в банке данных ATHAS (ATHAS-DB). 36 Данные можно использовать для сравнения результатов измерений в стеклообразном или жидком состоянии с рекомендуемыми значениями. Это позволяет легко проверить качество измеренных данных, хотя следует иметь в виду, что точность рекомендуемых данных банка данных составляет всего около 6%. На рис. 3 показана удельная теплоемкость (согласно уравнению [8]), рассчитанная по данным, показанным на рис. 2 .

Рис. 3. Зависимость удельной теплоемкости от температуры для исходно аморфного образца PEEK. Данные от Рисунок 2 . Справочные данные (прямые линии) для полностью аморфного (жидкого) и кристаллического (твердого) ПЭЭК доступны в базе данных ATHAS-DB. 36

Воспроизведено с разрешения Schick, C. Anal. Биоанал. хим. 2009 , 395 , 1589–1611. 35

Более подробное обсуждение оценки кривых, показанных в Рис. 3 , дано в ссылке 35.

Помимо сканирующих измерений при нагреве, ДСК позволяет проводить охлаждение в широком диапазоне скоростей охлаждения. В зависимости от прибора и интересующего температурного диапазона скорость охлаждения может достигать 750 К мин -1 (HyperDSC™ PerkinElmer, США). 20,37–39 Но, как правило, диапазон температур для контролируемого охлаждения при самых высоких скоростях ограничен.Измерения, проводимые в широком диапазоне скоростей нагрева или охлаждения, требуют оптимизации условий эксперимента. Масса образца должна масштабироваться обратно пропорционально скорости сканирования. При низких скоростях, когда тепловая задержка не является проблемой, масса образца должна быть высокой, чтобы иметь хорошее отношение сигнал/шум. При высоких скоростях, когда сигналы велики, масса образца должна быть небольшой, чтобы свести к минимуму тепловой поток к образцу, который пропорционален скорости и вызывает тепловую задержку. Были тщательно изучены проблемы, связанные с тепловой задержкой, температурной калибровкой и воспроизводимостью в экспериментах по быстрому сканированию ДСК, и были даны адекватные рекомендации. 37,40,41 На рис. 4 показаны кривые охлаждения в диапазоне кристаллизации полиэтилена низкой плотности (ПЭ). При скоростях выше 200 К мин -1 контролируемое охлаждение до 100°C было невозможно из-за ограниченной охлаждающей способности используемого механического промежуточного охладителя. Если необходимы более высокие скорости охлаждения, необходимо использовать жидкий азот. Для более низких скоростей сканирования, показанных на рис. 4 , масса образца должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить хорошее отношение сигнал/шум.При более высоких скоростях большой образец (4 мг) вызывает некоторое термическое отставание, как обсуждалось в учебниках и ссылках 37, 40 и 42. Это также видно по уширению пика кристаллизации при 20 К мин –1  по сравнению с с образцом 0,4 мг при той же скорости охлаждения. Данные, показанные на рис. 4 , предоставляют информацию о кинетике кристаллизации и могут быть проанализированы с использованием различных кинетических моделей. 43–48

Рис. 4. Кривые охлаждения в области кристаллизации ПЭ низкой плотности.Образцы имеют массу 4 мг в алюминиевом противне на 25 мг для скоростей охлаждения до -20 K мин -1 и массы 0,4 мг в алюминиевой фольге на 2 мг для более высоких скоростей охлаждения. Теплоемкость отложена вниз.

Данные PerkinElmer Pyris 1 DSC. Воспроизведено с разрешения Schick, C. Anal. Биоанал. хим. 2009 , 395 , 1589–1611. 35

Как показано на рис. 4 , DSC имеет широкий динамический диапазон, который может быть расширен как минимум на 1 порядок в сторону более низких скоростей; таким образом, он покрывает 3 порядка.Расширение на несколько порядков в сторону более высоких скоростей обсуждается в разделе 2.31.3.2. Возможность достаточно быстрого охлаждения образца позволяет исследовать структурообразование в далеко неравновесных ситуациях, таких как «квази»-изотермическая кристаллизация при глубоком переохлаждении.

Что имеет самую низкую удельную теплоемкость? – Restaurantnorman.com

Что имеет самую низкую удельную теплоемкость?

Меркурий

Обладает ли алюминий низкой удельной теплоемкостью?

Таким образом, для изменения температуры алюминию требуется больше энергии.Следовательно, алюминий имеет более высокую удельную теплоемкость.

Что такое низкая удельная теплоемкость?

Объяснение: Удельная теплоемкость Джг-окК. Низкое значение означает, что для нагрева или охлаждения не требуется много энергии. Добавление тепла к соединению с «низкой удельной теплоемкостью» повысит его температуру намного быстрее, чем добавление тепла к соединению с высокой удельной теплоемкостью.

Почему металлы имеют разную теплоемкость?

Каждый отдельный тип металла вызывает повышение температуры воды до различной конечной температуры.Это указывает на то, что каждый металл имеет различную способность поглощать тепловую энергию и передавать тепловую энергию. Способность вещества удерживать или поглощать тепловую энергию называется его теплоемкостью.

Имеют ли металлы низкую теплоемкость?

– нет. Атомы металла в чистом металле расположены очень близко друг к другу и могут легко передавать тепло посредством проводимости от одного атома, возбуждая другие соседние атомы. Таким образом, количество энергии, необходимое для нагревания металла, относительно мало по сравнению, например, с водой.

Имеет ли вода низкую удельную теплоемкость?

Удельная теплоемкость определяется количеством тепла, необходимым для повышения температуры 1 грамма вещества на 1 градус Цельсия (°C). Вода имеет высокую удельную теплоемкость, а это означает, что для повышения температуры воды требуется больше энергии по сравнению с другими веществами.

Почему золото имеет низкую удельную теплоемкость?

Получается, что для всех металлов удельная теплоемкость обратно пропорциональна атомному весу (закон Дюлонга–Пти — Википедия).У золота гораздо больший атомный вес, чем у алюминия, поэтому его удельная теплоемкость ниже.

Удерживает ли золото тепло?

Золото проводит тепло и электричество. Медь и серебро являются лучшими проводниками, но золотые соединения служат дольше обоих, потому что они не тускнеют. Дело не в том, что золото служит дольше, а в том, что оно дольше сохраняет проводимость. Золото пластично: его можно вытянуть в тончайшую проволоку.

Имеет ли вода низкую теплоемкость по сравнению с золотом?

Золото имеет очень низкую удельную теплоемкость по сравнению с водой.

Имеет ли золото более высокую удельную теплоемкость, чем вода?

Это означает, что он обладает большей способностью удерживать тепловую энергию. Золото начиналось при той же температуре, но из-за его более низкой удельной теплоемкости оно не так сильно меняло температуру воды. Высокая удельная теплоемкость воды означает, что для изменения температуры региона моря требуется огромное количество тепловой энергии.

Почему золото нагревается в 7 раз быстрее алюминия?

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

Какой металл имеет удельную теплоемкость?

Удельная теплоемкость и молярная теплоемкость различных веществ при 20°С

Вещество c в Дж/г K с в кал/г К или БТЕ/фунт F
Медь 0.386 0,0923
Латунь 0,380 0,092
Золото 0,126 0,0301
Свинец 0,128 0,0305

Золото нагревается быстрее железа?

Если бы плавательный бассейн и небольшой бассейн, наполненные водой одинаковой температуры, подверглись одинаковому подводу тепловой энергии, то в детском бассейне температура, несомненно, повышалась бы быстрее, чем в бассейне….Теплоемкость и удельная теплоемкость.

Вещество Удельная теплоемкость (Дж/г°C)
Золото(а) 0,129
Железо(а) 0,449
Свинец(и) 0,129
Меркурий (л) 0,140

Какой металл быстрее всего передает тепло?

Алюминий

Почему алюминий нагревается быстрее, чем медь?

Алюминий обладает способностью поглощать тепло быстрее, чем медь, и при удалении от источника тепла быстрее охлаждается, поскольку он менее плотный, чем медь.

Медь быстро остывает?

В нашем случае температуропроводность меди выше, чем у железа. Поэтому он быстро остывает.

Медь нагревается быстрее стали?

Какие металлы лучше всего проводят тепло? Как видите, из наиболее распространенных металлов медь и алюминий имеют самую высокую теплопроводность, а сталь и бронза — самую низкую.

Медь быстро нагревается?

Медь хорошо проводит тепло. Это означает, что если вы нагреете один конец куска меди, другой конец быстро достигнет той же температуры.Большинство металлов являются довольно хорошими проводниками; однако, кроме серебра, лучше всего подходит медь….Применения.

Устройство Использовать
Радиаторы Компьютеры, дисководы, телевизоры.

Является ли нержавеющая сталь хорошим теплоизолятором?

Титан и его сплавы обладают чрезвычайно низкой теплопроводностью. Он также имеет тенденцию быть чрезвычайно устойчивым к коррозии. Нержавеющая сталь также является хорошим изолятором, хотя и не таким хорошим, как титан.

Конечная температура после помещения теплого металла в более холодную воду: Задачи 1

Конечная температура после помещения теплого металла в более холодную воду: Задачи 1 — 15

Когда теплый металл помещают в более холодную воду, какой получается конечная температура?


Задачи 1–15

Перейти к расчету конечной температуры при смешивании металла и воды

Перейти к расчету конечной температуры при смешивании двух проб воды

Назад в меню термохимии


Проблема №1: А 610.г куска медной трубки нагревают до 95,3°С и помещают в изолированный сосуд, содержащий 45,0 г воды при 36,5°С. Предполагая отсутствие потерь воды и теплоемкость сосуда 10,0 Дж/К, какова конечная температура системы (C p меди = 0,387 Дж/г-К)?

Решение:

1) Эту проблему можно резюмировать следующим образом:

q потеряно медью = q получено водой + q получено калориметром

2) Поэтому:

(610.g) (95,3 °C − x) (0,387 Дж g¯ 1 1 ) = (45,0 g) (x − 36,5 °C) (4,184 Дж g¯ 1 °C¯ 1 ) + [(10,0 Дж/К) (х — 36,5 °С)]

Комментарий: K и °C взаимно исключаются, потому что °C в этой задаче представляет собой разницу температур (а не одно конкретное значение) и «размер» одного K = одному °C.

3) Разве алгебра не забавна?

22497,471 — 236,07х = 198,28х — 7237,22

424,35х = 29734,691

х = 70,1 °С


Проблема №2: А 45.Навеску вещества массой 0 г при 55,0 °С (s = 1,66 кал/г °С) помещали в кофейный калориметр (с = 4,20 кал/°С), содержащий 50,0 г этилового спирта при 25,0 °С (s = 0,590 кал/г °С). Какова результирующая температура?

Комментарий перед решением: обратите внимание, что в этой задаче используются калории, а не джоули. На технику решения это не влияет.

Решение:

1) Составьте следующее уравнение:

(масса вещества) (Δt вещества) (C p вещества) = (масса спирта) (Δt спирта) (C p спирта) + (калориметрическая постоянная) (Δt спирта)

Существует неявное предположение, что спирт и калориметр начинаются при одной и той же температуре.Это очень надежное предположение.

2) Вставьте соответствующие значения:

(45,0 г) (55,0 − x) (1,66 кал/г °C) = (50,0 г) (x − 25,0) (0,590 кал/г °C) + (4,20 кал/°C) (x − 25,0)

3) Получается алгебра:

4108,5 — 74,7х = 29,5х — 737,5 + 4,2х — 105

х = 45,7 °С


Задача №3: ​​ Кольцо из чистого золота и кольцо из чистого серебра имеют общую массу 17,0 г. Два кольца нагревают до 65,4°С и опускают в 12,4 мл воды при температуре 22°С.3°С. Когда достигается равновесие, температура воды составляет 24,7 °С. Какова масса золотого кольца?

Решение:

1) Составьте следующее уравнение:

(масса золота) (Δt золота) (C p золота) + (массы серебра) (Δt серебра) (C p серебра) = (массы воды) (Δt воды) (C p воды)

2) Вставьте соответствующие значения:

(х) (40,7 °С) (0,129 Дж г¯ 1 °С¯ 1 ) + (17,0 г − х) (40.7 °С) (0,237 Дж г¯ 1 °С¯ 1 ) = (12,4 г) (2,4 °С) (4,184 Дж г¯ 1 °С¯ 1 )

3) Алгебра:

х = 8,98 г

4) Комментарии:

а) Я посмотрел значения удельной теплоемкости золота и серебра в Интернете. Кстати, вы уже должны были запомнить удельную теплотворную способность жидкой воды.
б) Термины для масс золотых и серебряных колец исходят из того, что их сумма равна 17,0 г. Мы присваиваем «x» массе золотого кольца, следовательно, масса серебряного кольца равна 17.0 минус х.

Задача №4: Образец алюминия массой 5,00 г (удельная теплоемкость = 0,89 Дж·г¯ 1 °C¯ 1 ) и образец железа массой 10,00 г (удельная теплоемкость = 0,45 Дж·г¯ 1 °C¯ 1 ) нагревают до 100,0 °C. Затем смесь горячего железа и алюминия по каплям опускают в 91,9 г воды при 23,7°С. Рассчитайте конечную температуру смеси металла и воды, при условии отсутствия потерь тепла в окружающую среду.

Решение:

1) Установите это:

q Al + q Fe = q вода

(5.00 г) (100 °C − x) (0,89 Дж·г¯ 1 °C¯ 1 ) + (10,00 г) (100 °C − x) (0,45 Дж·г¯ 1 °C¯ 1 ) = (91,9 г) (x − 23,7 °C) (4,184 Дж г¯ 1 °C¯ 1 )

2) Проделаем алгебру (и отбросим все единицы):

(445 — 4,45x) + (450 — 4,5x) = 384,5096x — 9112,87752

393,4596х = 10007,87752

х = 25,4 °С


Задача № 5: Образец металлического железа весом 50,6 г нагревают и помещают в 104.0 г воды при 19,7°С в калориметре. Если конечная температура образца железа и воды равна 24,3 °С, какой была температура образца железа, когда его поместили в воду?

Решение:

1) тепло, отдаваемое железом = тепло, получаемое водой:

(масса железа) (Δt железа) (C p железа) = (масса воды) (Δt воды) (C p воды)

(50,6 г) (x — 24,3 °C) (0,450 Дж/г °C) = (104,0 г) (4,6 °C) (4,184 Дж/г °C)

4.6 получилось из 24,3 минус 19,7.

x − 24,3 °C – это Δt железа. Он перешел от высокой температуры «x» к более низкой температуре 24,3 ° C.

2) Найдите х:

(50,6x — 1229,58) (0,450) = 2001,6256

22,77х — 553,311 = 2001,6256

22,77х = 2554,9366

х = 112,2 °С


Задача № 6: Кусок медной трубки весом 505,0 г нагревают до 99,9 °C и помещают в изолированный сосуд, содержащий 59.8 г воды при 24,8 °С. Предполагая отсутствие потерь воды и теплоемкость сосуда 10,0 Дж/К, какова конечная температура системы? (C p меди = 0,387 Дж/г K)

Решение:

Решение не предоставлено.

Обратите внимание, что K и °C отменяются в задаче. Это связано с тем, что (а) температуры в фактических расчетах представляют собой разницу между двумя значениями температуры и (б) «размер» 1 К равен «размеру» 1 ° C.


Задача №7: Какой объем 18.Необходимо добавить воду с температурой 5 °C вместе с куском железа весом 1,23 кг (C p = 0,449 Дж/г °C) при температуре 68,5 °C в изолированном контейнере, чтобы конечная температура смеси вода/металл остается постоянной при 25,6 °C?

Решение:

тепло, отдаваемое металлом = тепло, получаемое водой

(1230 г) (42,9 °C) (0,449 Дж/г °C) = (масса) (4,184 Дж/г °C) (7,1 °C)

масса = 797,562 грамма

округление до 3 цифр кажется разумным

798 мл


Задача №8: А 2.00 x 10 2 г латунного блока при 85,0 °C помещают в чашку из пенопласта, содержащую 2,00 x 10 2 г воды при 50,0 °C. Тепло не передается чашке или окружающей среде. Найдите конечную температуру смеси.

Решение:

Для решения этой проблемы требуется удельная теплоемкость латуни. Используйте этот сайт, чтобы найти значение.

Решение предоставляется читателю.


Задача № 9: Для двух одинаковых блоков T f является средним значением начальных температур, так что T f = 1/2 (T 1 + T 2 ).Покажите для системы из двух блоков, полностью изолированных от окружающей среды, что это верно. (Подсказка: так как блоки из одного материала, они будут иметь одинаковый C p .)

Решение:

Я буду использовать T 1 для начальной температуры теплого блока и T 2 для начальной температуры холодного блока.

потери тепла теплым блоком = тепло, полученное холодным блоком

(масса) (ΔT теплого ) (C p ) = (масса) (ΔT холодного ) (C p )

для одинаковых блоков, масса = масса и C p = C p ; следовательно:

Δt Теплая = Δt холод = Δt холод

T 1 — T F = T F — T 2

2T F = T 1 + T 2

Т f = 1/2 (Т 1 + Т 2 )


Задача №10: 50.0 г меди при 200,0 °С помещают в лед при 0,0 °С. Сколько граммов льда растает?

Решение:

1) Температура меди понизится до нуля градусов Цельсия, выделив определенное количество тепла:

(50,0 г) (200,0 °С) (0,385 Дж/г °С) = 3850 Дж

2) Все тепло от меди плавит лед:

(334,16 Дж/г) (х) = 3850 Дж

x = 11,5 г (до трех знаков фиг.)


Задача №11: Предположим, что 0.82 г воды конденсируется на железном блоке массой 75,0 г, который изначально имеет температуру 24,0 °С. Если выделяющееся при конденсации тепло идет только на нагрев железного бруска, то какова конечная температура (в °С) железного бруска?

Решение:

(0,82 г / 18,01532 г/моль) (40,7 кДж/моль) = 1,8525673 кДж = 1852,5673 Дж теряется с водой

Чтобы продолжить расчет, нужно знать удельную теплоемкость железа. В этом источнике указано 0,444 Дж/г °C.

1852,5673 Дж = (75.0 г) (х) (0,444 Дж/г °С)

x = 55,6 °C изменение

24,0 °С + 55,6 °С = 79,6 °С


Задача №12: 400,0 г железа нагревают в пламени, а затем бросают в химический стакан, содержащий 1,00 кг воды. Исходная температура воды составляла 20,0 °С, а конечная температура воды и железа после достижения теплового равновесия составляла 32,8 °С. Какова была первоначальная температура раскаленного железного стержня? (Предположим, что тепло не передается стакану или окружающему воздуху.)

Решение:

q железо = q вода

(400,0 г) (x − 32,8 °C) (0,444 Дж/г °C) = (1000 г) (12,8 °C) (4,184 Дж/г °C)

177,6х — 5825,28 = 53555,2

х = 334,35 °С

Инжир до трех знаков, 334 °C


Задача № 13: Металлический образец массой 30,66 г имеет температуру 81,0 °C, когда его помещают в чашку из пенопласта, содержащую 40,0 г воды при 23,0 °C. Температура воды поднялась до 25.0 °С. Теплоемкость чашки 42 Дж/°С.

а) Сколько джоулей потерял металл в воде?
(b) Какова удельная теплоемкость металла?
(c) Какова атомная масса металла?
(d) Что это за металл?

Решение:

q = [(40,0 г) (2,0 °C) (4,184 Дж/г °C)] + [(42 Дж/°C) (2,0 °C)] = 418,72 Дж (ответ на вопрос а)

418,72 Дж = (30,66 г) (56,0 °С) (х)

х = 0,244 Дж/г°С) (ответ на б)

Используйте закон Дюлонга-Пти для атомной массы:

(удельная теплоемкость) умножить на (атомную массу) = 3R

(0.244 Дж/г °C) (x) = (3) (8,31447 Дж/К моль)

х = 102,2 г/моль (ответ на вопрос в)

Примечание: °C и K взаимозаменяемы, поскольку «размер» каждой единицы измерения температуры одинаков, 1 °C = 1 K.

Родий ближе всего с 102,9 г/моль (ответ на d)

Поиск удельной теплоемкости для Rh, я нашел 0,242 Дж/г C.


Задача №14: Образец нечистого цинка имеет массу 7,35 г. Образец реагирует со 150,00 г разбавленной соляной кислоты внутри калориметра.Масса калориметра 520,57 г, удельная теплоемкость 0,400 Дж/г°С. При протекании реакции температура внутри калориметра повышается с 14,5 °С до 29,7 °С. Какова процентная чистота образца цинка?

Комментарий: мы предполагаем, что плотность раствора HCl составляет 1,00 г/мл, а удельная теплоемкость раствора HCl такая же, как у чистой воды.

Решение:

1) Суммарная энергия, выделяющаяся при реакции цинка с HCl:

q = (масса воды) (Δt) (C p вода) + (масса калориметра) (Δt) (C p калориметр)

д = (150.0 г) (15,2 °С) (4,184 Дж/г °С) + (370,57 г) (15,2 °С) (0,400 Дж/(г °С))

q = 9539,52 + 2253,0656 = 11792,5856 Дж

Примечание: 370,57 получается из 520,57 минус 150,00

2) Теперь нам нужно посмотреть, сколько цинка выделяет указанное выше количество тепла. Для этого нам понадобится энтальпия этой реакции:

Zn(т) + 2HCl(водн.) —> ZnCl 2 (водн.) + H 2 (г)

Поиск в Интернете (см. задачу 5.66) приводит к значению -152,4 кДж на моль Zn.

Этот расчет:

11792,5856 Дж разделить на 152400 Дж/моль = 0,07738 моль Zn

Тогда этот расчет:

0,07738 моль умножить на 65,409 г/моль = 5,06 г

3) Определите процентное содержание цинка в образце:

(5,06 г / 7,35 г) умножить на 100 = 68,8% (до трех цифр)

Задача № 15: Кусок железа весом 25,75 г и кусок золота весом 28,45 г, каждый при температуре 100,0 °C, были брошены в 570,0 мл воды при температуре 17,70 °C. Молярная теплоемкость железа и золота равна 25.19 Дж моль¯ 1 °С¯ 1 и 25,41 Дж моль¯ 1 °С¯ 1 соответственно. Какова конечная температура воды и кусков металла?

Решение:

1) Настройка для задачи:

общее количество джоулей, выделяемое железом + общее количество джоулей, выделяемое золотом = общее количество джоулей, поглощаемых водой

(25,75 г / 55,845 г/моль) (100,0 — x) (25,19 Дж/моль °C) + (28,45 г / 196,97 г/моль) (100,0 — x) (25,41 Дж/моль °C) = (570.00 г) (х — 17,70) (4,184 Дж/г °С)

Найдите x, то есть конечную температуру.

2) Вот что означают некоторые термины:

(25,75 г / 55,845 г/моль) —> моль Fe

(28,45 г / 196,97 г/моль) —> моль золота

(100,0 − x) —> изменение температуры Fe и Au (каждая из них начинается со 100 °C и снижается до конечной температуры, обозначенной буквой «x»)

(x − 17,70) —> изменение температуры воды

Обратите внимание, что удельная теплоемкость воды измеряется в граммах, а Fe и Au — в молях.Это нормально, поскольку я использую моли Fe и Au (чтобы компенсировать моль в удельной теплоемкости Fe и Au) и использую граммы воды (чтобы компенсировать граммы в удельной теплоемкости воды). Каждая единица будет отменена должным образом.


Задача №16: Вычислите количество граммов льда, которое растает, если 1000,0 г железа при температуре 500,0 °C бросить в смесь льда и воды. Теплота плавления воды 334,166 Дж/г. Удельная теплоемкость железа = 0,448 Дж/г°С. Предположим, что льда достаточно, чтобы некоторое его количество осталось после достижения теплового равновесия.

Решение:

Последнее предложение имеет решающее значение, потому что оно гарантирует, что температура не изменится, только лед растает, а вся система останется на нуле по Цельсию.

1) Определить энергию, выделяемую железом:

q = (масса) (изменение температуры) удельная теплоемкость)

q = (1000,0 г) (500,0 °C) (0,448 Дж/г °C)

q = 224000 Дж

Тот факт, что осталось немного льда, позволяет нам точно знать, что железо упадет с 500.от 0°С до 0°С.

2) Определите лед, который растает:

224000 Дж разделить на 334,166 Дж/г = 670,3 г

3) Эту проблему можно было бы решить так:

(1000,0 г) (500,0 °C) (0,448 Дж/г °C) = x / 334,166 Дж/г

Здесь предполагается, что 100% энергии, теряемой железом, идет на таяние льда.


Задача № 17: 18,0 мл воды при 28,0 °C добавляют в горячую сковороду. Вся вода превращается в пар при 100.0 °С. Масса кастрюли 1,25 кг, молярная теплоемкость железа 25,19 Дж/моль °С. Как меняется температура сковороды?

Решение:

1) Определить потребность в энергии для нагрева и кипячения воды:

тепло: q = (18,0 г) (72,0 °C) (4,184 Дж/г °C) = 5422,464 Дж = 5,422464 кДж

варить: q = (40,7 кДж/моль) (18,0 г / 18,0 г/моль) = 40,7 кДж

всего: 40,7 кДж + 5,422464 кДж = 46,122464 кДж

Не буду округлять до окончательного ответа.

2) Определить изменение температуры сковороды:

46122,464 Дж = (22,38338 моль) (Δt) (25,19 Дж/моль °C)

Δt = 81,8 °С

Обратите внимание, что используются моли железа, а не граммы. Это связано с единицами измерения удельной теплоемкости, предусмотренными в задаче.


Задача № 18: Медный шарик массой 125 граммов находится при температуре 145 °C. Этот шарик помещают в калориметр, содержащий 25,0 граммов льда при температуре -35.0 °С. Какой будет конечная температура медного шарика? (удельная теплоемкость меди = 0,387 Дж/г °C)

Решение:

Медный шар будет отдавать тепло льду. Весь лед сначала нагреется до 0°С, а затем начнет таять. Когда лед тает, создается система жидкий лед, температура которой остается равной 0 °C. Если медь расплавит весь лёд, то только тогда жидкая вода перейдёт от нуля °С до некоторой конечной, равновесной с медью температуры.

1) Давайте нагреем лед с −35 °C до 0 °C и посмотрим, сколько энергии на это потребуется.

q = (25 г) (35 °C) (2,06 Дж/г °C) q = 1802,5 Дж

2) Посмотрим, что произойдет с температурой меди при удалении 1802,5 Дж.

1802,5 Дж = (125 г) (x) (0,387 Дж/г°C)

х = 37,26 °С

145 — 37,26 = 107,74 °С

3) Теперь давайте охладим медный шарик до нуля и посмотрим, сколько энергии при этом высвободится.

q = (125) (107,74) (0,387) = 5211,9225 Дж

4) Далее нам нужно выяснить, сколько льда растаяло с помощью 5211.9225 Дж энергии.

5211,9225 Дж = (x) (6020 Дж/моль) x = 0,86577 моль

0,86577 моль умножить на 18,015 г/моль = 15,6 г

Поскольку изначально у нас было 25 г льда, при таянии 15,6 г льда в системе остается некоторое количество льда. Поскольку весь лед должен растаять, прежде чем мы сможем уйти от 0 °C, мы заключаем, что вся система жидкий лед-медь находится при 0 °C, когда достигается равновесие.


Задача №19: Медный кубик массой 100 грамм нагревают на кипящей водяной бане до 100.0 по Цельсию. Куб вынимают из ванны и помещают на очень большой кусок льда, температура которого равна 0,00 по Цельсию. Какова максимальная масса льда, который можно растопить в результате теплообмена, если предположить, что вся тепловая энергия расходуется на таяние льда?

Решение:

1) Определим, сколько энергии выделила медь при плавлении льда:

q = (масса) (Δt) (удельная теплоемкость)

q = (100,0 г) (100,0 °C) (0,385 Дж/г °C)

q = 3850 Дж

2) Теперь определяем, сколько льда можно растопить:

q = (масса) (теплота плавления)

3850 Дж = (334.166 Дж/г) (х)

х = 17,25 г

инжир до трех знаков, 17,2 г (с использованием правила округления до пяти)

3) Комментарии:

(а) удельную теплоемкость меди можно посмотреть в учебнике или в Интернете.
(b) теплоту плавления можно найти (или рассчитать по молярной теплоте плавления, 6,02 кДж/моль)

Задача № 20: Кусок алюминия массой 12,0 г при температуре 22,0 °C помещают в 175,0 мл воды при температуре 85,0 °C и дают ему прийти к тепловому равновесию.Какой будет конечная температура? (Другие факторы, такие как передача тепла воздуху, следует игнорировать.) Удельная теплоемкость алюминия составляет 0,215 кал / г ° C.

Решение:

1) Прежде чем приступить к решению, можете ли вы найти ошибку в этом предложенном решении (и дело не в том, что ни на чем нет единиц)?

(175,0) (4,184) (85,0 − T) = (12) (0,215) (T − 22,0)

Ошибка в неправильном смешивании юнитов. 4,184 — удельная теплоемкость жидкой воды в Дж г¯ 1 °С¯ 1 и 0.215 – удельная теплоемкость алюминия в кал, г¯ 1 °C¯ 1 .

Вы не можете иметь эти две единицы удельной теплоты в одной и той же задаче и быть правы. Единицы измерения должны совпадать, поэтому удельная теплоемкость должна быть в Дж г¯ 1 °C¯ 1 или обе должны быть в кал г¯ 1 °C¯ 1 . Вы не можете иметь одно в одном блоке, а другое в другом и все равно быть правильным.

Будьте осторожны с несколькими вариантами ответов на подобные задачи.Один из вариантов наверняка будет ответом, полученным, когда вы совершите вышеуказанную ошибку.

2) Правильная установка (и решение) с использованием калорий:

(175,0) (1,00) (85,0 − T) = (12) (0,215) (T − 22,0)

14875 − 175 т = 2,58 т − 56,76

14818,24 = 177,58Т

Т = 83,4 °С

Решение в Дж г¯ 1 °C¯ 1 предоставляется читателю.


Перейти к расчету конечной температуры при смешивании металла и воды

Перейти к расчету конечной температуры при смешивании двух проб воды

Назад в меню термохимии

10.oC#

Удельная теплоемкость металлов

Удельная теплота сгорания металлов при 300 К
Материал Удельная теплоемкость (C p )
БТЕ/фунт м -°F Дж/кг-К
Твердые металлы
Алюминий, чистый 0.216 903
Алюминиевый сплав 2024-T6 0,209 875
Бериллий 0,436 1825
Висмут 0.029 122
Бор 0,264 1107
Кадмий 0,055 231
Хром 0.107 449
Кобальт 0,101 421
Медь чистая 0,092 385
Медь, техническая бронза (90% Cu, 10% Al) 0.100 420
Медь, фосфорная зубчатая бронза (89% Cu, 11% Sn) 0,085 355
Медь, Картриджная латунь (70% Cu, 30% Zn) 0,091 380
Германий 0.077 322
Золото 0,031 129
Иридиум 0,031 130
Железо чистое 0.107 447
Углеродистая сталь, обычная 0,104 434
Нержавеющая сталь, AISI 302 0,115 480
Нержавеющая сталь, AISI 304 0.114 477
Нержавеющая сталь, AISI 316 0,112 468
Свинец 0,031 129
Магний 0.245 1024
Молибден 0,060 251
Никель, чистый 0,106 444
Инконель Х-750 0.105 439
Палладий 0,058 244
Платина, чистая 0,032 133
Родий 0.058 243
Кремний 0,170 712
Серебро 0,056 235
Торий 0.028 118
Олово 0,054 227
Титан 0,125 522
Вольфрам 0.032 132
Цинк 0,093 389
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.