Eigenschaften von Materialien. Spezifische Wärme

Das Studium der thermischen Phänomene von Physikern gefordertEinführung des Konzepts der spezifischen Wärme. Trotz seiner Volatilität und der Abhängigkeit von vielen Faktoren erleichtert dieser Wert die Durchführung von Berechnungen nicht nur während der Experimente, sondern auch im Verlauf der praktischen Produktionsaktivitäten.

Die physikalische Bedeutung der spezifischen Wärme, die inDas SI-System wird in Joule pro Kilogramm Kelvin gemessen, das aus der Wärmemenge (Wärmeenergie) besteht, die für eine Substanz mit einer Masse von einem Kilogramm erforderlich ist, um ihre Temperatur um ein Kelvin (Grad) zu ändern.

Auf den Wert der spezifischen Wärme machtEinfluss auf die tatsächliche Temperatur der Substanz. Auf 20 ° C und bis zu 60 ° C erhitztes Wasser hat verschiedene Werte dieses kennzeichnenden Indexes. Für die Grundsubstanzen wurde im Verlauf der experimentellen Untersuchungen ihre spezifische Wärme berechnet. Die Formel wurde abgeleitet, um die Beziehung zwischen mehreren Größen zu bestimmen. Ein mathematischer Ausdruck kombiniert mehrere physikalische Größen. Die erste ist die spezifische Wärme, die der Einfachheit halber unter Standardbedingungen als konstanter Wert angenommen wird. Manchmal wird es für individuelle Bedingungen berechnet, zum Beispiel für Wasserdampf (erhitztes Wasser auf eine Temperatur von 373 Kelvin oder 100 ° C). Dann folgt der Wert, der die Menge an Wärme bestimmt, die von der Substanz beim Erwärmen (Abkühlen), dem Erwärmen (Abkühlen) der Masse der Substanz, der Temperaturdifferenz vor und nach dem Ende des Prozesses aufgenommen (freigesetzt) ​​wird.

Spezifische Wärmekapazität ist von großer Bedeutung fürdie Wahl einer bestimmten Substanz als Baumaterial für die Verwendung in einer Vielzahl von Kühlsystemen oder Heizsystemen. Es ist seit langem festgestellt worden, dass Materialien mit der gleichen Masse zum Erhitzen eine unterschiedliche Menge an Wärmeenergie verwenden. Aluminiumbeschichtungen, die zum Beispiel den gleichen Wärmeeintrag von der natürlichen Sonnenstrahlung erhalten, heizen sich schneller und schneller auf als das gleiche Holz oder der herkömmliche Putz.

Berücksichtigung von Beton mit einer spezifischen Wärmekapazität von 1000Aus J / kg-K kann geschlossen werden, dass das Erhitzen eines Kilogramms dieses Materials pro Kelvin eine Energiemenge von 1000 J erfordert. Holz erzeugt den gleichen Effekt doppelt so viel Wärme wie die gleiche Masse Porenbeton. Dies betrifft nicht nur den mikroklimatischen Komfort der Räumlichkeiten, sondern auch die verschiedenen Parameter der thermischen Ausdehnung der Strukturen.

Besonderes Interesse an der UmsetzungWärmeaustauschprozesse verursachen normales Wasser. An ihrem Beispiel kann man deutlich erkennen, dass der Index der "spezifischen Wärme" jeder Substanz stark von ihrem Aggregatzustand beeinflusst wird. In Fortsetzung des Beispiels Wasser wird ein interessantes Muster offenbart. Bei 0 ° C im flüssigen Zustand hat es eine spezifische Wärmekapazität von 4,218 und bei einer Temperaturerhöhung auf 40 ° C bereits 4,178 kJ / (kg * K). Aber für das Eis auf der Temperaturstufe 0 ° C fällt die spezifische Wärme auf das Niveau von 2,11 kJ / (kg * K).

Wasser ist die Flüssigkeit mit dem höchstenspezifischer Wärmefaktor. Beim nächsten Sprung um ein Grad absorbiert oder gibt es eine große Menge Wärme ab als jede andere Substanz. Es ist Wasser, das in den Fällen verwendet wird, in denen ein künstlicher Wärmeaustausch erforderlich ist.

Für die Bequemlichkeit der Berechnungen die Tabelle spezifischDie Wärmekapazität, mit Ausnahme des Diagramms mit den berechneten Indizes für ein Kilogramm Masse, enthält eine zusätzliche Spalte mit den Ausdrücken dieses Merkmals pro Liter (oder dm3) des Stoffes. Anhand der Daten in der Tabelle treffen Ingenieure und Designer die Auswahl der optimalen Materialien für die Umsetzung ihrer Ideen und Ideen. Mit dem Aufkommen neuer Materialien mit einzigartigen Eigenschaften hat sich das Auswahlspektrum erheblich erweitert, aber auch einfache und leicht zugängliche Substanzen machen sie manchmal konkurrenzfähig.

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