Objetivo

Determine experimentalmente os valores da capacidade calorífica média do ar na faixa de temperatura de t 1 a t 2, estabeleça a dependência da capacidade calorífica do ar com a temperatura.

1. Determine a potência gasta no aquecimento a gás de t 1

antes da t 2 .

2. Fixe os valores do fluxo de ar em um determinado intervalo de tempo.

Diretrizes de Preparação de Laboratório

1. Trabalhe na seção do curso “Capacidade de calor” de acordo com a literatura recomendada.

2. Familiarize-se com este guia metodológico.

3. Elaborar protocolos de trabalho laboratorial, incluindo o material teórico necessário relacionado com este trabalho (fórmulas de cálculo, diagramas, gráficos).

Introdução Teórica

Capacidade de calor- a grandeza termofísica mais importante, incluída direta ou indiretamente em todos os cálculos de engenharia térmica.

A capacidade calorífica caracteriza as propriedades termofísicas de uma substância e depende do peso molecular do gás μ , temperatura t, pressão R, o número de graus de liberdade da molécula eu, do processo em que o calor é fornecido ou removido p = const, v =const. A capacidade calorífica depende mais significativamente do peso molecular do gás μ . Assim, por exemplo, a capacidade calorífica para alguns gases e sólidos é

Então quanto menos μ , menos substância está contida em um quilomol e mais calor deve ser fornecido para alterar a temperatura do gás em 1 K. É por isso que o hidrogênio é um refrigerante mais eficiente do que, por exemplo, o ar.

Numericamente, a capacidade calorífica é definida como a quantidade de calor que deve ser levada a 1 kg(ou 1 m 3), uma substância para alterar sua temperatura em 1 K.

Como a quantidade de calor fornecida dq depende da natureza do processo, então a capacidade calorífica também depende da natureza do processo. O mesmo sistema em diferentes processos termodinâmicos tem diferentes capacidades de calor - cp, cv, c n. De maior importância prática são cp e cv.

De acordo com a teoria molecular-cinemática dos gases (MKT), para um determinado processo, a capacidade calorífica depende apenas do peso molecular. Por exemplo, a capacidade de calor cp e cv pode ser definido como

Para ar ( k = 1,4; R = 0,287 kJ/(kg· PARA))

kJ/kg

Para um determinado gás ideal, a capacidade calorífica depende apenas da temperatura, ou seja,

A capacidade de calor do corpo neste processo chamada de razão de calor dq obtido pelo corpo com uma mudança infinitesimal em seu estado para uma mudança na temperatura do corpo por dt

Capacidade de calor real e média

Sob a verdadeira capacidade calorífica do fluido de trabalho é entendido:

A capacidade calorífica verdadeira expressa o valor da capacidade calorífica do fluido de trabalho em um ponto para determinados parâmetros.

A quantidade de calor transferido. expressa através da capacidade calorífica real, pode ser calculada pela equação

Distinguir:

Dependência linear da capacidade de calor na temperatura

Onde uma- capacidade calorífica em t= 0 °С;

b = tgα - fator de inclinação.

Dependência não linear da capacidade calorífica com a temperatura.

Por exemplo, para o oxigênio, a equação é escrita como

kJ/(kgK)

Sob capacidade de calor médio com t entender a proporção da quantidade de calor no processo 1-2 para a mudança correspondente na temperatura

kJ/(kgK)

A capacidade calorífica média é calculada como:

Onde t = t 1 + t 2 .

Cálculo do calor de acordo com a equação

difícil, uma vez que as tabelas dão o valor da capacidade calorífica. Portanto, a capacidade calorífica na faixa de t 1 a t 2 deve ser determinado pela fórmula

.

Se a temperatura t 1 e t 2 é determinado experimentalmente, então para mkg gás, a quantidade de calor transferida deve ser calculada de acordo com a equação

Médio com t e Com as capacidades caloríficas verdadeiras estão relacionadas pela equação:

Para a maioria dos gases, quanto maior a temperatura t, quanto maior a capacidade de calor com v, com p. Fisicamente, isso significa que quanto mais quente o gás, mais difícil é aquecê-lo ainda mais.

Valores experimentados de capacidades de calor em várias temperaturas são apresentados na forma de tabelas, gráficos e funções empíricas.

Distinguir entre capacidade calorífica verdadeira e média.

A verdadeira capacidade calorífica C é a capacidade calorífica para uma dada temperatura.

Em cálculos de engenharia, o valor médio da capacidade calorífica em uma determinada faixa de temperatura (t1;t2) é frequentemente usado.

A capacidade calorífica média é indicada de duas maneiras: ,.

A desvantagem desta última notação é que a faixa de temperatura não é especificada.

As capacidades caloríficas verdadeira e média estão relacionadas pela relação:

A capacidade calorífica verdadeira é o limite para o qual a capacidade calorífica média tende, em uma determinada faixa de temperatura t1…t2, em ∆t=t2-t1

Como mostra a experiência, para a maioria dos gases, as verdadeiras capacidades de calor aumentam com o aumento da temperatura. A explicação física para este aumento é a seguinte:

Sabe-se que a temperatura do gás não está relacionada ao movimento oscilatório de átomos e moléculas, mas depende da energia cinética E k do movimento de translação das partículas. Mas à medida que a temperatura aumenta, o calor fornecido ao gás é cada vez mais redistribuído em favor do movimento oscilatório, ou seja, o aumento da temperatura com a mesma entrada de calor diminui à medida que a temperatura aumenta.

Dependência típica da capacidade calorífica da temperatura:

c=c 0 + em + bt 2 + dt 3 + … (82)

onde c 0 , a, b, d são coeficientes empíricos.

c - Capacidade calorífica real, ou seja, valor da capacidade calorífica para uma dada temperatura T.

Para a capacidade calorífica da curva bitoptimizing, este é um polinômio na forma de uma série em potências de t.

A curva de ajuste é realizada usando métodos especiais, por exemplo, o método dos mínimos quadrados. A essência deste método é que, ao usá-lo, todos os pontos são aproximadamente equidistantes da curva de aproximação.

Para cálculos de engenharia, como regra, eles são limitados aos dois primeiros termos do lado direito, ou seja, a dependência da capacidade calorífica com a temperatura é assumida como linear c=c 0 + em (83)

A capacidade calorífica média é definida graficamente como a linha do meio do trapézio sombreado, como você sabe, a linha do meio do trapézio é definida como metade da soma das bases.

As fórmulas são aplicadas se a dependência empírica for conhecida.

Nos casos em que a dependência da capacidade de calor da temperatura não pode ser satisfatoriamente aproximada da dependência c \u003d c 0 + at, a seguinte fórmula pode ser usada:

Esta fórmula é usada nos casos em que a dependência de c em t é essencialmente não linear.

Da teoria da cinética molecular dos gases, sabe-se

U  \u003d 12,56T, U  - energia interna de um quilomol de gás ideal.

Obtido anteriormente para um gás ideal:

, ,

Decorre do resultado obtido que a capacidade calorífica obtida com o MCT não depende da temperatura.

Equação de Mayer: c  p -c  v =R  ,

c  p \u003d c  v + R  \u003d 12,56 + 8,314 20,93.

Como no caso anterior, de acordo com o MKT dos gases, a capacidade térmica isobárica molecular não depende da temperatura.

O conceito de gás ideal é mais consistente com gases monoatômicos em baixas pressões; na prática, tem-se que lidar com 2, 3 ... gases atômicos. Por exemplo, o ar, que em volume consiste em 79% de nitrogênio (N 2), 21% de oxigênio (O 2) (nos cálculos de engenharia, os gases inertes não são levados em consideração devido à pequenez de seu conteúdo).

Você pode usar a seguinte tabela para estimativas:

monoatômico
diatômico
triatômico

Em gases reais, ao contrário do ideal, as capacidades caloríficas podem depender não apenas da temperatura, mas também do volume e da pressão do sistema.

Com base em dados experimentais, foi estabelecido que a dependência da capacidade calorífica real de gases reais em relação à temperatura é curvilínea, como mostrado na Fig. 6.6, e pode ser expresso como uma série de potências Com P = um +bt + dt 2 + ef 3 + .... (6.34)

onde a, 6, d,... coeficientes constantes, cujos valores numéricos dependem do tipo de gás e da natureza do processo. Nos cálculos térmicos, a dependência não linear da capacidade calorífica com a temperatura é frequentemente substituída por uma linear.

Neste caso, a capacidade calorífica real é determinada a partir de

equações
(6.35)

Onde t - temperatura, °C;b= CC/ dt-angular fator de inclinação de linha reta com n = um +bt.

Com base em (6.20), encontramos a fórmula para a capacidade calorífica média quando ela varia linearmente com a temperatura de acordo com (6.35)

(6.36)

Se o processo de mudança de temperatura prossegue em

intervalo O-t , então (6.36) assume a forma
(6.37)

Capacidade de calor
é chamada de capacidade calorífica média

faixa de temperatura
e capacidade de calor

- capacidade calorífica média na faixa 0- t.

Os resultados dos cálculos do verdadeiro e da média na faixa de temperatura O-t massa ou capacidade calorífica molar em

volume e pressão constantes, respectivamente, de acordo com as equações (6.34) e (6.37) são dados na literatura de referência. A principal tarefa da engenharia de calor e frio é determinar o calor envolvido no processo. De acordo com a proporção q = c n dT e com uma dependência não linear da capacidade calorífica real em relação à temperatura, a quantidade de calor é determinada pela área elementar sombreada no diagrama com coordenadas Com n T(Fig. 6.6). Quando a temperatura muda de T 1 antes da T 2 em um processo final arbitrário, a quantidade de calor de entrada ou saída é determinada, conforme (6.38), como segue:

(6.38)

e é determinado no mesmo diagrama (Fig. 6.6) com uma área de​​​​12T 2 T 1 1. Substituindo em (6.38) o valor com n \u003d f (T) para um determinado gás de acordo com a relação (6.34 ) e integrando, obtemos uma fórmula de cálculo para determinar o calor em dado intervalo de mudança de temperatura do gás, que, no entanto, segue de (6.16):

No entanto, como na literatura de referência existe apenas a capacidade calorífica média na faixa de temperatura 0- t, então a quantidade de calor no processo 12 pode ser determinada não apenas pela fórmula anterior, mas como segue: Obviamente, a razão entre as capacidades de calor é média nos intervalos de temperatura T 1 - T 2 e 0- t:

A quantidade de calor fornecida (removida) para m kg do fluido de trabalho

A quantidade de calor fornecida ao gás V m 3 é determinada pela fórmula

A quantidade de calor fornecida (removida) para n mols do fluido de trabalho é

6.10Teoria cinética molecular da capacidade calorífica

A teoria molecular-cinética da capacidade calorífica é muito aproximada, pois não considera os componentes vibracionais e potenciais da energia interna. Portanto, de acordo com essa teoria, o problema é determinar a distribuição da energia térmica fornecida à substância entre as formas translacional e rotacional da energia cinética interna. De acordo com a distribuição de Maxwell-Boltzmann, se uma certa quantidade de energia é transmitida a um sistema com um número muito grande de micropartículas, então ela é distribuída

entre o movimento de translação e rotação das micropartículas é proporcional ao seu número de graus de liberdade. O número de graus de liberdade de uma molécula de gás (seção 5.4) corresponde ao número de coordenadas que determinam sua posição no espaço.

Uma molécula de gás monoatômico tem três graus de liberdade, pois sua posição no espaço é determinada por três coordenadas, e para um gás monoatômico esses três graus de liberdade são os graus de liberdade do movimento de translação.

Para um gás diatômico, os valores das três coordenadas de um átomo ainda não determinam a posição da molécula no espaço, pois após determinar a posição de um átomo, deve-se levar em consideração que o segundo átomo tem a possibilidade de movimento rotacional. Para determinar a posição no espaço do segundo átomo, é necessário conhecer duas de suas coordenadas (Fig. 6.7), e a terceira será determinada a partir da equação conhecida em geometria analítica

Onde é a distância entre os átomos. Assim, com o conhecido das seis coordenadas, apenas cinco precisam ser conhecidas. Consequentemente, uma molécula de gás diatômico tem cinco graus de liberdade, dos quais três são translacionais e dois são rotacionais.

Uma molécula de gás triatômica tem seis graus de liberdade - três movimentos translacionais e três rotacionais. Isso decorre do fato de que, para determinar a posição no espaço, é necessário conhecer seis coordenadas de átomos, a saber: três coordenadas do primeiro átomo, duas coordenadas do segundo átomo e uma coordenada do terceiro. Então a posição dos átomos no espaço será completamente determinada, pois as distâncias entre eles
- estão prontos.

Se tomarmos um gás de maior atomicidade, isto é, 4-atômicos ou mais, então o número de graus de liberdade de tal gás também será seis, pois a posição do quarto e de cada átomo subsequente será determinada por sua posição fixa. distância de outros átomos.

De acordo com a teoria cinética molecular da matéria, a energia cinética média dos movimentos de translação e rotação de cada uma das moléculas é proporcional à temperatura

e iguais respectivamente e
é o número de graus de liberdade do movimento rotacional). Portanto, a energia cinética dos movimentos de translação e rotação de todas as moléculas será uma função linear da temperatura

J, (6,39)

J.

As equações (6.39) e (6.40) expressam a mencionada lei da equipartição da energia sobre os graus de liberdade, segundo a qual a mesma energia cinética média igual a 1/2 (kT) incide em cada grau de liberdade dos movimentos de translação e rotação das moléculas .

A energia do movimento vibracional das moléculas é uma complexa função crescente da temperatura, e somente em alguns casos em altas temperaturas ela pode ser aproximadamente expressa por uma fórmula similar a (6.40). A teoria cinética molecular da capacidade calorífica não leva em conta o movimento vibracional das moléculas.

Forças repulsivas e atrativas atuam entre duas moléculas de gás reais. Para um gás ideal, não há energia potencial de interação entre as moléculas. Em vista do exposto, a energia interna de um gás ideal é igual a você=
. Porque N= vnN UMA , então
A energia interna de um mol de um gás ideal, desde que a constante universal do gás seja determinada pelo produto de duas constantes:
= kN UMA , é definido da seguinte forma:
,J/mol.

Diferenciando em relação a T e sabendo que du / dT = c r , obtemos a capacidade calorífica molar de um gás ideal a volume constante

Coeficiente
chamada razão de Poisson ou expoente adiabático.

Para um gás ideal, o índice adiabático é uma quantidade que depende apenas da estrutura atômica das moléculas do gás, refletida na Tabela. 6.1. O valor simbólico do expoente adiabático pode ser obtido a partir da equação de Mayer Com p - c v = R através das seguintes transformações: kc v - cp = R, c v (k- eu) - R, de onde para= 1 + R/ c v . Da igualdade anterior segue a expressão da capacidade térmica isocórica em termos do expoente adiabático cv = = R/(k- 1) e então a capacidade térmica isobárica: com r. = kR/(k- 1).

Da equação de Mayer Com R =
obtemos uma expressão para a capacidade calorífica molar de um gás ideal a pressão constante
, J/(mol-K).

Para cálculos aproximados em temperaturas não muito altas, quando a energia do movimento vibracional dos átomos nas moléculas devido à sua pequenez pode ser ignorada, as capacidades de calor molar obtidas podem ser usadas com v e Com p em função da atomicidade dos gases. Os valores das capacidades caloríficas são apresentados na tabela. 6.1.

Tabela 6.1

Os valores das capacidades de calor de acordo com a cinética molecularteoria dos gases

capacidade de calor Atomidade do gás
	granizo de toupeira		granizo de toupeira
Gás monoatômico Gás diatômico Gás triatômico ou mais atômico		12,5 20,8 29,1		20.8 29.1 37.4	1,67 1,40 1,28

A capacidade calorífica é a razão entre a quantidade de calor transmitida ao sistema e o aumento de temperatura observado neste caso (na ausência de uma reação química, a transição de uma substância de um estado de agregação para outro e em A "= 0. )

A capacidade calorífica é geralmente calculada por 1 g de massa, então é chamada de específica (J / g * K), ou por 1 mol (J / mol * K), então é chamada de molar.

Distinguir médio e verdadeiro capacidade de calor.

Meio A capacidade calorífica é a capacidade calorífica na faixa de temperatura, ou seja, a razão entre o calor transmitido ao corpo e o incremento em sua temperatura por ΔТ

Verdadeiro A capacidade calorífica de um corpo é a razão entre uma quantidade infinitesimal de calor recebida pelo corpo e o aumento correspondente em sua temperatura.

É fácil estabelecer uma conexão entre a capacidade de calor média e real:

substituindo os valores de Q na expressão da capacidade calorífica média, temos:

A verdadeira capacidade calorífica depende da natureza da substância, da temperatura e das condições sob as quais ocorre a transferência de calor para o sistema.

Então, se o sistema está contido em um volume constante, ou seja, para isocórico processo temos:

Se o sistema se expandir ou contrair enquanto a pressão permanece constante, ou seja, por isobárico processo temos:

Mas ΔQ V = dU, e ΔQ P = dH, portanto

C V = (∂U/∂T) v , e C P = (∂H/∂T) p

(se uma ou mais variáveis ​​são mantidas constantes enquanto outras mudam, então as derivadas são ditas parciais em relação à variável variável).

Ambas as proporções são válidas para qualquer substância e qualquer estado de agregação. Para mostrar a relação entre C V e C P, é necessário diferenciar a expressão para a entalpia H \u003d U + pV /

Para um gás ideal pV = nRT

para um mol ou

A diferença R é o trabalho de expansão isobárica de 1 mol de um gás ideal à medida que a temperatura aumenta uma unidade.

Para líquidos e sólidos, devido a uma pequena mudança de volume quando aquecido, С P = С V

Dependência do efeito térmico de uma reação química na temperatura, equações de Kirchhoff.

Usando a lei de Hess, pode-se calcular o efeito térmico de uma reação na temperatura (geralmente 298 K) na qual os calores padrão de formação ou combustão de todos os participantes da reação são medidos.

Mas mais frequentemente é necessário conhecer o efeito térmico de uma reação em diferentes temperaturas.

Considere a reação:

ν A A+ν B B= ν C С+ν D D

Vamos denotar por H a entalpia do participante na reação por 1 mol. A mudança total na entalpia ΔΗ (T) da reação é expressa pela equação:

ΔΗ \u003d (ν C H C + ν D H D) - (ν A H A + ν B H B); va, vb, vc, vd - coeficientes estequiométricos. x.r.

Se a reação ocorre a pressão constante, então a mudança na entalpia será igual ao efeito do calor da reação. E se derivarmos esta equação em relação à temperatura, obtemos:

Equações para processos isobáricos e isocóricos

e

chamado Equações de Kirchhoff(em forma diferencial). Eles permitem qualitativamente avaliar a dependência do efeito térmico sobre a temperatura.

A influência da temperatura no efeito térmico é determinada pelo sinal do valor ΔС p (ou ΔС V)

No ∆С p > 0 valor , ou seja, com o aumento da temperatura efeito térmico aumenta

no ∆С p< 0 isto é, à medida que a temperatura aumenta, o efeito térmico diminui.

no ∆С p = 0- efeito térmico da reação não depende da temperatura

Ou seja, como segue, ΔС p determina o sinal na frente de ΔН.

A capacidade de calor é a capacidade de absorver alguma quantidade de calor durante o aquecimento ou distribuí-lo quando resfriado. A capacidade calorífica de um corpo é a razão entre uma quantidade infinitesimal de calor que um corpo recebe e o aumento correspondente em seus indicadores de temperatura. O valor é medido em J/K. Na prática, um valor ligeiramente diferente é usado - capacidade de calor específico.

Definição

O que significa capacidade calorífica específica? Esta é uma quantidade relacionada a uma única quantidade de uma substância. Assim, a quantidade de uma substância pode ser medida em metros cúbicos, quilogramas ou mesmo em moles. Do que depende? Em física, a capacidade calorífica depende diretamente de qual unidade quantitativa se refere, o que significa que eles distinguem entre capacidade calorífica molar, massa e volumétrica. Na indústria da construção, você não encontrará medições molares, mas outras - o tempo todo.

O que afeta a capacidade calorífica específica?

Você sabe o que é capacidade de calor, mas quais valores afetam o indicador ainda não está claro. O valor do calor específico é afetado diretamente por vários componentes: a temperatura da substância, a pressão e outras características termodinâmicas.

À medida que a temperatura do produto aumenta, sua capacidade calorífica específica aumenta, no entanto, certas substâncias diferem em uma curva completamente não linear nessa dependência. Por exemplo, com um aumento nos indicadores de temperatura de zero a trinta e sete graus, a capacidade de calor específico da água começa a diminuir e, se o limite estiver entre trinta e sete e cem graus, o indicador, ao contrário, será aumentar.

Vale a pena notar que o parâmetro também depende de como as características termodinâmicas do produto (pressão, volume e assim por diante) podem mudar. Por exemplo, o calor específico a uma pressão estável e a um volume estável será diferente.

Como calcular o parâmetro?

Você está interessado em qual é a capacidade de calor? A fórmula de cálculo é a seguinte: C \u003d Q / (m ΔT). Quais são esses valores? Q é a quantidade de calor que o produto recebe quando aquecido (ou liberado pelo produto durante o resfriamento). m é a massa do produto e ΔT é a diferença entre as temperaturas final e inicial do produto. Abaixo está uma tabela da capacidade calorífica de alguns materiais.

O que pode ser dito sobre o cálculo da capacidade calorífica?

Calcular a capacidade calorífica não é uma tarefa fácil, principalmente se forem utilizados apenas métodos termodinâmicos, é impossível fazê-lo com mais precisão. Portanto, os físicos usam os métodos da física estatística ou o conhecimento da microestrutura dos produtos. Como calcular para o gás? A capacidade calorífica de um gás é calculada a partir do cálculo da energia média do movimento térmico de moléculas individuais em uma substância. Os movimentos das moléculas podem ser do tipo translacional e rotacional, e dentro de uma molécula pode haver um átomo inteiro ou vibração de átomos. A estatística clássica diz que para cada grau de liberdade dos movimentos rotacionais e translacionais, existe um valor molar, que é igual a R/2, e para cada grau de liberdade vibracional, o valor é igual a R. Essa regra também é chamada de lei de equipartição.

Neste caso, uma partícula de um gás monoatômico difere por apenas três graus de liberdade de translação e, portanto, sua capacidade calorífica deve ser igual a 3R/2, o que está em excelente acordo com o experimento. Cada molécula de gás diatômico tem três graus de liberdade translacionais, dois rotacionais e um vibracional, o que significa que a lei de equipartição será 7R/2, e a experiência mostrou que a capacidade calorífica de um mol de um gás diatômico à temperatura normal é 5R/ 2. Por que houve tal discrepância na teoria? Tudo se deve ao fato de que, ao estabelecer a capacidade calorífica, será necessário levar em consideração vários efeitos quânticos, ou seja, usar a estatística quântica. Como você pode ver, a capacidade de calor é um conceito bastante complicado.

A mecânica quântica diz que qualquer sistema de partículas que oscilam ou giram, incluindo uma molécula de gás, pode ter certos valores discretos de energia. Se a energia do movimento térmico no sistema instalado for insuficiente para excitar as oscilações da frequência necessária, essas oscilações não contribuem para a capacidade calorífica do sistema.

Nos sólidos, o movimento térmico dos átomos é uma oscilação fraca em torno de certas posições de equilíbrio, isso se aplica aos nós da rede cristalina. Um átomo tem três graus de liberdade vibracional e, de acordo com a lei, a capacidade térmica molar de um corpo sólido é igual a 3nR, onde n é o número de átomos presentes na molécula. Na prática, esse valor é o limite ao qual tende a capacidade calorífica do corpo em altas temperaturas. O valor é alcançado com mudanças normais de temperatura em muitos elementos, isso se aplica a metais, bem como a compostos simples. A capacidade calorífica do chumbo e de outras substâncias também é determinada.

O que pode ser dito sobre baixas temperaturas?

Já sabemos o que é capacidade calorífica, mas se falarmos de baixas temperaturas, como será calculado o valor então? Se estamos falando de indicadores de baixa temperatura, a capacidade de calor de um corpo sólido acaba sendo proporcional T 3 ou a chamada lei da capacidade calorífica de Debye. O principal critério para distinguir altas temperaturas de baixas é a comparação usual delas com um parâmetro característico de uma determinada substância - esta pode ser a temperatura característica ou Debye q D . O valor apresentado é definido pelo espectro de vibração dos átomos no produto e depende significativamente da estrutura cristalina.

Nos metais, os elétrons de condução contribuem para a capacidade calorífica. Esta parte da capacidade calorífica é calculada usando a estatística de Fermi-Dirac, que leva em consideração os elétrons. A capacidade calorífica eletrônica de um metal, que é proporcional à capacidade calorífica usual, é um valor relativamente pequeno e contribui para a capacidade calorífica do metal apenas em temperaturas próximas ao zero absoluto. Então a capacidade de calor da rede se torna muito pequena e pode ser desprezada.

Capacidade de calor em massa

A capacidade de calor específico de massa é a quantidade de calor que é necessária para ser levada a uma unidade de massa de uma substância para aquecer o produto por unidade de temperatura. Este valor é denotado pela letra C e é medido em joules dividido por um quilograma por kelvin - J / (kg K). Isso é tudo o que diz respeito à capacidade calorífica da massa.

O que é capacidade calorífica volumétrica?

A capacidade volumétrica de calor é uma certa quantidade de calor que precisa ser trazida para uma unidade de volume de produção para aquecê-la por unidade de temperatura. Este indicador é medido em joules dividido por um metro cúbico por kelvin ou J / (m³ K). Em muitos livros de referência de construção, é a capacidade de calor específico da massa no trabalho que é considerada.

Aplicação prática da capacidade calorífica na indústria da construção

Muitos materiais de uso intensivo de calor são usados ​​ativamente na construção de paredes resistentes ao calor. Isso é extremamente importante para casas caracterizadas por aquecimento periódico. Por exemplo, forno. Os produtos de uso intensivo de calor e as paredes construídas a partir deles acumulam perfeitamente o calor, armazenam-no durante os períodos de aquecimento e liberam calor gradualmente após o desligamento do sistema, permitindo assim manter uma temperatura aceitável durante todo o dia.

Assim, quanto mais calor for armazenado na estrutura, mais confortável e estável será a temperatura nos quartos.

Deve-se notar que o tijolo e o concreto comuns usados ​​​​na construção de moradias têm uma capacidade térmica significativamente menor do que o poliestireno expandido. Se tomarmos ecowool, ele consome três vezes mais calor do que o concreto. Deve-se notar que na fórmula para calcular a capacidade calorífica, não é em vão que existe massa. Devido à grande massa de concreto ou tijolo, em comparação com a ecowool, permite acumular grandes quantidades de calor nas paredes de pedra das estruturas e suavizar todas as flutuações diárias de temperatura. Apenas uma pequena massa de isolamento em todas as casas de estrutura, apesar da boa capacidade de calor, é a área mais fraca para todas as tecnologias de estrutura. Para resolver este problema, impressionantes acumuladores de calor são instalados em todas as casas. O que é isso? Estas são peças estruturais caracterizadas por uma grande massa com uma capacidade térmica bastante boa.

Exemplos de acumuladores de calor na vida

O que poderia ser? Por exemplo, algumas paredes internas de tijolos, um grande fogão ou lareira, betonilhas de concreto.

Móveis em qualquer casa ou apartamento é um excelente acumulador de calor, porque madeira compensada, aglomerado e madeira podem armazenar calor apenas por quilo de peso três vezes mais do que o famoso tijolo.

Existem desvantagens no armazenamento térmico? Obviamente, a principal desvantagem dessa abordagem é que o acumulador de calor precisa ser projetado no estágio de criação de um layout de casa de madeira. Tudo devido ao fato de ser muito pesado, e isso precisará ser levado em consideração ao criar a fundação e, em seguida, imaginar como esse objeto será integrado ao interior. Vale dizer que é preciso levar em conta não apenas a massa, será necessário avaliar ambas as características no trabalho: massa e capacidade calorífica. Por exemplo, se você usar ouro com um peso incrível de vinte toneladas por metro cúbico como dispositivo de armazenamento de calor, o produto funcionará como deveria apenas vinte e três por cento melhor que um cubo de concreto, que pesa duas toneladas e meia.

Qual substância é mais adequada para um armazenamento de calor?

O melhor produto para um acumulador de calor não é concreto e tijolo! Cobre, bronze e ferro fazem um bom trabalho, mas são muito pesados. Curiosamente, mas o melhor acumulador de calor é a água! O líquido tem uma capacidade térmica impressionante, a maior entre as substâncias disponíveis para nós. Apenas os gases hélio (5190 J / (kg K) e hidrogênio (14300 J / (kg K)) têm maior capacidade calorífica, mas são problemáticos para aplicar na prática. Se desejar e precisar, consulte a tabela de capacidade calorífica das substâncias você precisa.