Cần bao nhiêu nhiệt lượng để tạo ra m gam. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để tạo ra m gam nước. Tính toán một bài toán ứng dụng trong Excel
Nhân loại biết rất ít loại năng lượng - cơ năng (động năng và thế năng), nội năng (nhiệt), năng lượng trường (trọng lực, điện từ và hạt nhân), hóa học. Điều đáng chú ý là năng lượng của vụ nổ...
Năng lượng chân không và năng lượng tối, những thứ vẫn chỉ tồn tại trên lý thuyết. Trong bài viết này, bài đầu tiên trong phần “Kỹ thuật nhiệt”, tôi sẽ thử dùng ngôn ngữ đơn giản và dễ tiếp cận, sử dụng một ví dụ thực tế để nói về loại năng lượng quan trọng nhất trong cuộc sống con người - về năng lượng nhiệt và về việc sinh con đúng lúc nhiệt điện.
Đôi lời để hiểu vị trí của kỹ thuật nhiệt như một nhánh của khoa học thu nhận, truyền tải và sử dụng năng lượng nhiệt. Kỹ thuật nhiệt hiện đại đã xuất hiện từ nhiệt động lực học nói chung, nhiệt động lực học nói chung là một trong những nhánh của vật lý. Nhiệt động lực học có nghĩa đen là “ấm” cộng với “sức mạnh”. Vì vậy, nhiệt động lực học là khoa học về “sự thay đổi nhiệt độ” của một hệ thống.
Một tác động bên ngoài lên hệ, làm thay đổi năng lượng bên trong của nó, có thể là kết quả của sự trao đổi nhiệt. Năng lượng nhiệt, được hệ thống thu được hoặc bị mất do sự tương tác với môi trường, được gọi là nhiệt lượng và được đo bằng đơn vị SI tính bằng Joules.
Nếu bạn không phải là kỹ sư nhiệt và không giải quyết các vấn đề kỹ thuật nhiệt hàng ngày, thì khi gặp phải chúng, đôi khi nếu không có kinh nghiệm, bạn có thể rất khó để hiểu nhanh chúng. Nếu không có kinh nghiệm, thậm chí khó có thể tưởng tượng được kích thước của các giá trị cần thiết của lượng nhiệt và nhiệt năng. Cần bao nhiêu Joule năng lượng để làm nóng 1000 mét khối không khí từ nhiệt độ -37˚С đến +18˚С?.. Cần bao nhiêu công suất của nguồn nhiệt để làm điều này trong 1 giờ?.. Ngày nay chúng ta có thể trả lời “ngay lập tức” những câu hỏi không khó nhất này “Không phải ai cũng là kỹ sư. Đôi khi các chuyên gia thậm chí còn nhớ được các công thức nhưng chỉ một số ít có thể áp dụng chúng vào thực tế!
Sau khi đọc hết bài viết này, bạn sẽ có thể dễ dàng giải quyết các vấn đề thực tế trong công nghiệp và hàng ngày liên quan đến sưởi ấm và làm mát các vật liệu khác nhau. Hiểu được bản chất vật lý của các quá trình truyền nhiệt và kiến thức về các công thức cơ bản đơn giản là những khối chính tạo nên nền tảng kiến thức về kỹ thuật nhiệt!
Lượng nhiệt trong các quá trình vật lý khác nhau.
Hầu hết các chất được biết đến có thể ở trạng thái rắn, lỏng, khí hoặc plasma ở nhiệt độ và áp suất khác nhau. Chuyển tiếp từ trạng thái tập hợp này sang trạng thái tập hợp khác xảy ra ở nhiệt độ không đổi(với điều kiện áp suất và các thông số môi trường khác không thay đổi) và kèm theo sự hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng nhiệt. Mặc dù thực tế là 99% vật chất trong Vũ trụ ở trạng thái plasma nhưng chúng ta sẽ không xem xét trạng thái tổng hợp này trong bài viết này.
Hãy xem xét biểu đồ được trình bày trong hình. Nó cho thấy sự phụ thuộc nhiệt độ của một chất T về lượng nhiệt Q, được đưa đến một hệ kín nhất định chứa một khối lượng nhất định của một chất cụ thể.
1. Một chất rắn có nhiệt độ T1, đun nóng đến nhiệt độ tan chảy, tiêu tốn cho quá trình này một lượng nhiệt tương đương Q1 .
2. Tiếp theo, quá trình nóng chảy bắt đầu, xảy ra ở nhiệt độ không đổi tpl(nhiệt độ nóng chảy). Để làm tan chảy toàn bộ khối lượng chất rắn, cần tiêu tốn một lượng nhiệt năng Q2 - Q1 .
3. Tiếp theo, chất lỏng do sự tan chảy của chất rắn được đun nóng đến điểm sôi (hình thành khí) tkp, tiêu tốn lượng nhiệt này bằng Q3-Q2 .
4. Bây giờ ở điểm sôi không đổi tkp chất lỏng sôi và bay hơi, biến thành khí. Để chuyển toàn bộ khối chất lỏng thành chất khí cần tiêu tốn một lượng nhiệt năng Q4-Q3.
5. Ở giai đoạn cuối, khí được làm nóng từ nhiệt độ tkpđến một nhiệt độ nhất định T2. Trong trường hợp này lượng nhiệt tiêu thụ sẽ là Q5-Q4. (Nếu chúng ta đun nóng khí đến nhiệt độ ion hóa, khí sẽ biến thành plasma.)
Như vậy, làm nóng vật rắn ban đầu từ nhiệt độ T1 lên đến nhiệt độ T2 chúng tôi đã tiêu tốn một lượng nhiệt năng Q5, chuyển một chất qua ba trạng thái kết tụ.
Di chuyển theo hướng ngược lại, chúng ta sẽ tỏa ra cùng một lượng nhiệt từ vật chất Q5, trải qua các giai đoạn ngưng tụ, kết tinh và làm nguội từ nhiệt độ T2 lên đến nhiệt độ T1. Tất nhiên, chúng ta đang xem xét một hệ thống khép kín không tổn thất năng lượng ra môi trường bên ngoài.
Lưu ý rằng có thể chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái khí, bỏ qua pha lỏng. Quá trình này được gọi là thăng hoa và quá trình ngược lại được gọi là khử thăng hoa.
Vì vậy, chúng tôi nhận ra rằng các quá trình chuyển đổi giữa các trạng thái tổng hợp của vật chất được đặc trưng bởi mức tiêu thụ năng lượng ở nhiệt độ không đổi. Khi đun nóng một chất ở trạng thái kết tụ không thay đổi, nhiệt độ tăng lên và nhiệt năng cũng bị tiêu hao.
Các công thức truyền nhiệt chính
Các công thức rất đơn giản.
Lượng nhiệt Q trong J được tính bằng công thức:
1. Về phía tiêu thụ nhiệt, tức là về phía tải:
1.1. Khi sưởi ấm (làm mát):
Q = tôi * c *(T2 -T1)
tôi – khối lượng chất tính bằng kg
Với - nhiệt dung riêng của một chất tính bằng J/(kg*K)
1.2. Khi tan chảy (đóng băng):
Q = tôi * λ
λ – Nhiệt dung riêng nóng chảy và kết tinh của một chất tính bằng J/kg
1.3. Trong quá trình sôi, bay hơi (ngưng tụ):
Q = tôi * r
r – Nhiệt dung riêng của khí sinh ra và sự ngưng tụ của một chất tính bằng J/kg
2. Từ phía sản xuất nhiệt, nghĩa là từ phía nguồn:
2.1. Khi nhiên liệu cháy:
Q = tôi * q
q – Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy nhiên liệu J/kg
2.2. Khi chuyển đổi điện năng thành nhiệt năng (định luật Joule-Lenz):
Q =t *I *U =t *R *I ^2=(t /R)*U^2
t – thời gian tính bằng giây
TÔI – giá trị hiện tại hiệu dụng ở A
bạn – giá trị điện áp hiệu dụng tính bằng V
R – Điện trở tải tính bằng ohm
Chúng tôi kết luận rằng lượng nhiệt tỷ lệ thuận với khối lượng của chất trong tất cả các quá trình biến đổi pha và trong quá trình đun nóng, tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ. Hệ số tỷ lệ ( c , λ , r , q ) đối với mỗi chất chúng có ý nghĩa riêng và được xác định bằng thực nghiệm (lấy từ sách tham khảo).
Nhiệt điện N tính bằng W là lượng nhiệt truyền cho hệ trong thời gian nhất định:
N=Q/t
Chúng ta muốn làm nóng cơ thể đến một nhiệt độ nhất định càng nhanh thì nguồn năng lượng nhiệt phải có công suất càng lớn - mọi thứ đều hợp lý.
Tính toán một bài toán ứng dụng trong Excel.
Trong cuộc sống, thường phải tính toán đánh giá nhanh để biết có nên tiếp tục nghiên cứu một chuyên đề, thực hiện một dự án và tính toán chi tiết, chính xác, tốn thời gian hay không. Thực hiện phép tính trong vài phút thậm chí với độ chính xác ±30%, bạn có thể đưa ra quyết định quản lý quan trọng rẻ hơn 100 lần, hiệu quả hơn 1000 lần và cuối cùng hiệu quả hơn 100.000 lần so với thực hiện phép tính chính xác trong vòng một tuần, mặt khác và nhiều tháng, bởi một nhóm các chuyên gia đắt giá...
Điều kiện của vấn đề:
Chúng tôi vận chuyển 3 tấn tôn cuộn từ một nhà kho trên đường về khuôn viên xưởng chuẩn bị kim loại cán kích thước 24m x 15m x 7m. Có một tảng băng có tổng khối lượng 20 kg trên tấm kim loại cán. Bên ngoài đang là -37˚С. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để nung kim loại đến +18˚С; làm nóng đá, làm tan chảy và đun nóng nước đến +18˚С; làm nóng toàn bộ thể tích không khí trong phòng, giả sử rằng hệ thống sưởi đã tắt hoàn toàn trước đó? Hệ thống sưởi ấm nên có công suất bao nhiêu nếu tất cả những việc trên phải được hoàn thành trong 1 giờ? (Điều kiện rất khắc nghiệt và gần như không thực tế - đặc biệt là về không khí!)
Chúng ta sẽ thực hiện phép tính trong chương trìnhMS Excel hoặc trong chương trìnhOOo tính toán.
Kiểm tra định dạng màu của ô và phông chữ trên trang “”.
Dữ liệu ban đầu:
1. Chúng tôi viết tên của các chất:
đến ô D3: Thép
đến ô E3: Đá
đến ô F3: Nước đá
tới ô G3: Nước
tới ô G3: Không khí
2. Chúng tôi nhập tên của các quy trình:
tới các ô D4, E4, G4, G4: nhiệt
đến ô F4: tan chảy
3. Nhiệt dung riêng của các chất c trong J/(kg*K) chúng ta viết tương ứng cho thép, băng, nước và không khí
đến ô D5: 460
tới ô E5: 2110
tới ô G5: 4190
tới ô H5: 1005
4. Nhiệt dung riêng tan chảy của nước đá λ nhập vào J/kg
đến ô F6: 330000
5. Rất nhiều chất tôi Chúng ta nhập kg tương ứng cho thép và nước đá
đến ô D7: 3000
tới ô E7: 20
Vì khối lượng không thay đổi khi băng biến thành nước nên
trong ô F7 và G7: =E7 =20
Chúng ta tìm khối lượng không khí bằng cách nhân thể tích của căn phòng với trọng lượng riêng
trong ô H7: =24*15*7*1.23 =3100
6. Tiến trình thời gian t mỗi phút chúng tôi chỉ viết một lần cho thép
đến ô D8: 60
Các giá trị thời gian để làm nóng băng, làm tan chảy và đun nóng nước thu được được tính từ điều kiện cả ba quá trình này phải được hoàn thành trong cùng một khoảng thời gian được phân bổ để nung nóng kim loại. Đọc cho phù hợp
trong ô E8: =E12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,7
trong ô F8: =F12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =41,0
trong ô G8: =G12/(($E$12+$F$12+$G$12)/D8) =9,4
Chúng tôi đọc rằng không khí cũng sẽ ấm lên trong cùng thời gian quy định
trong ô H8: =D8 =60,0
7. Nhiệt độ ban đầu của mọi chất T1 Chúng tôi đặt nó ở ˚C
đến ô D9: -37
tới ô E9: -37
tới ô F9: 0
tới ô G9: 0
tới ô H9: -37
8. Nhiệt độ cuối cùng của tất cả các chất T2 Chúng tôi đặt nó ở ˚C
đến ô D10: 18
đến ô E10: 0
đến ô F10: 0
tới ô G10: 18
tới ô H10: 18
Tôi nghĩ không nên có bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến khoản 7 và 8.
Kết quả tính toán:
9. Lượng nhiệt Q trong KJ, được yêu cầu cho mỗi quy trình, chúng tôi tính toán
để nung thép trong ô D12: =D7*D5*(D10-D9)/1000 =75900
để làm nóng đá trong ô E12: =E7*E5*(E10-E9)/1000 = 1561
để làm tan đá ở ô F12: =F7*F6/1000 = 6600
để đun nóng nước trong ô G12: =G7*G5*(G10-G9)/1000 = 1508
để sưởi ấm không khí trong ô H12: =H7*H5*(H10-H9)/1000 = 171330
Chúng tôi đọc tổng lượng nhiệt năng cần thiết cho tất cả các quá trình
trong ô đã hợp nhất D13E13F13G13H13: =SUM(D12:H12) = 256900
Trong các ô D14, E14, F14, G14, H14 và ô kết hợp D15E15F15G15H15, lượng nhiệt được tính bằng đơn vị đo cung - tính bằng Gcal (tính bằng gigacalo).
10. Nhiệt điện N tính bằng kW cần thiết cho mỗi quy trình được tính toán
để nung thép ở ô D16: =D12/(D8*60) =21,083
để làm nóng đá trong ô E16: =E12/(E8*60) = 2,686
để làm tan băng trong ô F16: =F12/(F8*60) = 2,686
để đun nóng nước trong ô G16: =G12/(G8*60) = 2,686
để sưởi ấm không khí trong ô H16: =H12/(H8*60) = 47,592
Tổng nhiệt năng cần thiết để hoàn thành tất cả các quá trình trong thời gian t tính toán
trong ô đã hợp nhất D17E17F17G17H17: =D13/(D8*60) = 71,361
Trong các ô D18, E18, F18, G18, H18 và ô kết hợp D19E19F19G19H19, nhiệt năng được tính bằng đơn vị đo hồ quang - tính bằng Gcal/giờ.
Điều này hoàn thành việc tính toán trong Excel.
Kết luận:
Xin lưu ý rằng làm nóng không khí đòi hỏi năng lượng nhiều hơn gấp đôi so với làm nóng cùng một khối lượng thép.
Làm nóng nước tốn năng lượng gấp đôi so với làm nóng nước đá. Quá trình nóng chảy tiêu tốn năng lượng gấp nhiều lần so với quá trình gia nhiệt (ở mức chênh lệch nhiệt độ nhỏ).
Làm nóng nước đòi hỏi năng lượng nhiệt gấp mười lần so với làm nóng thép và gấp bốn lần so với làm nóng không khí.
Vì nhận được thông tin về việc phát hành các bài viết mới va cho tải tập tin chương trình làm việc Tôi yêu cầu bạn đăng ký nhận thông báo trong cửa sổ nằm ở cuối bài viết hoặc trong cửa sổ ở đầu trang.
Sau khi nhập địa chỉ email của bạn và nhấp vào nút “Nhận thông báo bài viết” ĐỪNG QUÊNXÁC NHẬN ĐẶT MUA bằng cách nhấp vào liên kết trong một lá thư sẽ ngay lập tức đến với bạn theo địa chỉ được chỉ định (đôi khi trong thư mục « Thư rác » )!
Chúng ta nhớ lại các khái niệm về “lượng nhiệt” và “nhiệt năng”, xem xét các công thức cơ bản của quá trình truyền nhiệt và phân tích một ví dụ thực tế. Tôi hy vọng rằng ngôn ngữ của tôi đơn giản, rõ ràng và thú vị.
Tôi đang chờ đợi câu hỏi và ý kiến về bài viết!
tôi cầu xin TÔN TRỌNG file tải tác phẩm của tác giả SAU KHI ĐĂNG KÝ để thông báo bài viết.
Theo định nghĩa, calo là lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một cm khối nước lên 1 độ C. Một gigacalorie, được sử dụng để đo năng lượng nhiệt trong kỹ thuật nhiệt điện và các tiện ích, là một tỷ calo. Có 100 cm trong 1 mét, do đó, trong một mét khối có 100 x 100 x 100 = 1000000 cm. Vì vậy, để làm nóng một khối nước bằng
1 độ thì cần một triệu calo hoặc 0,001 Gcal.
Ở thành phố của tôi, giá sưởi ấm là 1132,22 rúp/Gcal, giá nước nóng là 71,65 rúp/m3, giá nước lạnh là 16,77 rúp/m3.
Cần bao nhiêu Gcal để đun nóng 1 mét khối nước?
tôi nghĩ vậy
s x 1132,22 = 71,65 - 16,77 và từ đó giải các phương trình để tìm ra s (Gcal) bằng bao nhiêu, tức là bằng 0,0484711452 Gcal
Tôi nghi ngờ, tôi nghĩ mình đang đưa ra quyết định sai lầm
TRẢ LỜI:
Tôi không tìm thấy bất kỳ lỗi nào trong tính toán của bạn.
Đương nhiên, mức giá trên không bao gồm chi phí xử lý nước thải (nước thải).
Một tính toán gần đúng cho thành phố Izhevsk theo tiêu chuẩn cũ trông như thế này:
0,19 Gcal mỗi người mỗi tháng (định mức này hiện đã bị bãi bỏ, nhưng không có định mức nào khác, phù hợp chẳng hạn) / 3,6 mét khối. mỗi người mỗi tháng (tỷ lệ tiêu thụ nước nóng) = 0,05278 Gcal trên 1 mét khối. (đây là lượng nhiệt cần thiết để đun nóng 1 mét khối nước lạnh đến nhiệt độ tiêu chuẩn của nước nóng, để tôi nhắc bạn, là 60 độ C).
Để tính toán chính xác hơn lượng nhiệt năng dùng để đun nóng nước bằng phương pháp trực tiếp dựa trên các đại lượng vật lý (chứ không phải cách ngược lại dựa trên biểu giá cung cấp nước nóng đã được phê duyệt), tôi khuyên bạn nên sử dụng mẫu tính giá nước nóng (REK UR). Công thức tính toán, trong số những thứ khác, sử dụng nhiệt độ của nước lạnh trong khoảng thời gian mùa hè và mùa đông (sưởi ấm) và thời gian của những khoảng thời gian này.
thẻ: gigacalorie, nước nóng
- Chúng tôi trả tiền cho dịch vụ nước nóng, nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với tiêu chuẩn. Phải làm gì?
- Thời hạn ngừng cung cấp nước nóng theo Quy tắc không phải là bất hợp pháp - quyết định của Tòa án Tối cao Liên bang Nga (2017)
- Sáng kiến thiết lập các mức giá và phương pháp công bằng hơn để đo mức tiêu thụ nước nóng
- Về thủ tục tính toán lại số tiền thanh toán cho sưởi ấm và nước nóng khi mất điện - làm rõ Rospotrebnadzor cho SD
- Về tính toán chất làm mát trong hệ thống cung cấp nhiệt khép kín - Thư của Bộ Xây dựng Liên bang Nga ngày 31 tháng 3 năm 2015 số 9116-OD/04
- UR - Về việc giảm phí sưởi ấm và nước nóng - thư của Bộ Năng lượng UR ngày 17/08/2015 số 11-10/5661
- Khoảng thời gian tiêu chuẩn để xác minh đồng hồ sưởi ấm và nước nóng chung trong nhà là bao lâu?
- Nước nóng bẩn từ vòi. Liên hệ ở đâu?
- Đồng hồ nước trong căn hộ có thể tăng cho toàn bộ lối vào không? Làm thế nào để trả tiền? Số đọc hàng tháng - 42 mét khối
- Quy trình hạch toán riêng lĩnh vực cấp nước và vệ sinh - Lệnh của Bộ Xây dựng Liên bang Nga ngày 25/01/2014 số 22/pr
- thanh toán tiền điện nước căn hộ không có chỗ ở
- tính nhiệt theo ODPU theo 1/12
- Cung cấp điện
- Khoản thanh toán khổng lồ cho một phòng ký túc xá (17,3 m2)
| Bình luận: (11) | |
| Mẹo: Chia sẻ liên kết trên mạng xã hội nếu bạn muốn nhận thêm câu trả lời/bình luận! | |
“...- Bạn có thể nhét vừa bao nhiêu con vẹt, chiều cao của bạn là bao nhiêu.
- Tôi thật sự rất cần nó! Tôi sẽ không nuốt nhiều con vẹt như vậy đâu!…”
Trích từ phim “38 con vẹt”
Theo quy tắc quốc tế của SI (Hệ thống đơn vị quốc tế), lượng nhiệt năng hoặc lượng nhiệt được đo bằng Joules [J] và cũng có nhiều đơn vị kiloJoule [kJ] = 1000 J., MegaJoule [MJ] = 1.000.000 J, GigaJoule [ GJ] = 1.000.000.000 J. v.v. Đơn vị đo năng lượng nhiệt này là đơn vị quốc tế chính và thường được sử dụng nhiều nhất trong các tính toán khoa học và khoa học-kỹ thuật.
Tuy nhiên, tất cả chúng ta đều biết hoặc đã nghe ít nhất một lần một đơn vị đo lượng nhiệt (hoặc đơn giản là nhiệt) là calo, cũng như kilocalorie, Megacalorie và Gigacalorie, là tiền tố của kilo, Giga và Mega. nghĩa là, hãy xem ví dụ về Joules ở trên. Ở nước ta, về mặt lịch sử, khi tính toán giá sưởi ấm, có thể là sưởi ấm bằng điện, gas hoặc nồi hơi dạng viên, người ta thường xem xét chi phí của chính xác một Gigacalorie nhiệt năng.
Vậy Gigacalorie, kiloWatt, kiloWatt*hour hay kiloWatt/giờ và Joules là gì và chúng có liên quan với nhau như thế nào?, các bạn sẽ tìm hiểu trong bài viết này.
Vì vậy, đơn vị cơ bản của nhiệt năng, như đã đề cập, là Joule. Nhưng trước khi nói về các đơn vị đo lường, về nguyên tắc, cần phải giải thích ở cấp độ hàng ngày năng lượng nhiệt là gì cũng như cách thức và lý do đo nó.
Tất cả chúng ta đều biết từ thời thơ ấu rằng để sưởi ấm (nhận năng lượng nhiệt), chúng ta cần đốt một thứ gì đó, vì vậy tất cả chúng ta đều đốt lửa; nhiên liệu truyền thống để đốt lửa là củi. Vì vậy, rõ ràng, khi đốt nhiên liệu (bất kỳ: gỗ, than đá, viên, khí tự nhiên, nhiên liệu diesel) năng lượng nhiệt (nhiệt) được giải phóng. Nhưng để sưởi ấm, chẳng hạn, những thể tích nước khác nhau cần lượng củi (hoặc nhiên liệu khác) khác nhau. Rõ ràng là để đun nóng hai lít nước, chỉ cần vài ngọn lửa là đủ, và để chuẩn bị nửa thùng súp cho cả trại, bạn cần phải dự trữ vài bó củi. Để không phải đo những đại lượng kỹ thuật nghiêm ngặt như lượng nhiệt và nhiệt lượng đốt cháy nhiên liệu bằng bó củi và xô súp, các kỹ sư sưởi ấm đã quyết định làm rõ ràng và trật tự và đồng ý phát minh ra một đơn vị đo lượng nhiệt. Để đơn vị này giống nhau ở mọi nơi, người ta định nghĩa như sau: để đun nóng một kg nước lên một độ trong điều kiện bình thường (áp suất khí quyển) cần 4.190 calo, hay 4,19 kilocalories, do đó, để làm nóng một gam nước một Nhiệt lượng ít hơn hàng nghìn lần là đủ – 4,19 calo.
Lượng calo có liên quan đến đơn vị nhiệt năng quốc tế, Joule, theo mối quan hệ sau:
1 calo = 4,19 Joules.
Do đó, để làm nóng 1 gam nước lên một độ, cần 4,19 Joule năng lượng nhiệt, và để làm nóng một kg nước, cần 4.190 Joule nhiệt lượng.
Trong công nghệ, cùng với đơn vị đo năng lượng nhiệt (và bất kỳ loại nào khác), còn có một đơn vị công suất và theo hệ thống quốc tế (SI), đây là Watt. Khái niệm năng lượng cũng được áp dụng cho các thiết bị sưởi ấm. Nếu một thiết bị sưởi ấm có khả năng cung cấp 1 Joule năng lượng nhiệt trong 1 giây thì công suất của nó là 1 Watt. Công suất là khả năng của một thiết bị tạo ra (tạo ra) một lượng năng lượng nhất định (trong trường hợp của chúng ta là năng lượng nhiệt) trên một đơn vị thời gian. Hãy quay lại ví dụ của chúng ta với nước, để đun nóng một kilôgam (hoặc một lít, trong trường hợp nước, một kilôgam bằng một lít) nước lên một độ C (hoặc Kelvin, không có gì khác biệt), chúng ta cần một công suất 1 kilocalorie hoặc 4.190 J năng lượng nhiệt. Để làm nóng một kg nước trong 1 giây lên 1 độ, chúng ta cần một thiết bị có công suất sau:
4190 J./1 giây. = 4.190 W. hoặc 4,19 kW.
Nếu chúng ta muốn làm nóng một kilôgam nước lên 25 độ trong cùng một giây thì chúng ta sẽ cần năng lượng gấp 25 lần, tức là.
4,19*25 = 104,75 kW.
Như vậy có thể kết luận rằng nồi hơi dạng viên có công suất 104,75 kW. làm nóng 1 lít nước lên 25 độ trong một giây.
Vì chúng ta có watt và kilowatt, chúng ta nên nói một chút về chúng. Như đã đề cập, Watt là một đơn vị năng lượng, bao gồm cả nhiệt năng của nồi hơi, nhưng ngoài nồi hơi dạng viên và nồi hơi gas, nhân loại cũng quen thuộc với nồi hơi điện, công suất của chúng tất nhiên được đo theo cùng một cách. kilowatt và chúng không tiêu thụ bột viên, khí đốt hay điện, lượng điện được đo bằng kilowatt giờ. Viết đúng đơn vị năng lượng kilowatt*giờ (cụ thể là kilowatt nhân với một giờ, không chia), viết kW/giờ là sai!
Trong nồi hơi điện, năng lượng điện được chuyển thành nhiệt năng (còn gọi là nhiệt Joule), và nếu nồi hơi tiêu thụ 1 kWh điện thì nó đã tạo ra bao nhiêu nhiệt? Để trả lời câu hỏi đơn giản này, bạn cần làm một phép tính đơn giản.
Hãy chuyển đổi kiloWatts thành kiloJoules/giây (kiloJoule mỗi giây) và giờ thành giây: có 3.600 giây trong một giờ, chúng ta nhận được:
1 kW*giờ = [1 kJ/s]*3600 s.=1.000 J *3600 s = 3.600.000 Joules hoặc 3,6 MJ.
Vì thế,
1 kW*giờ = 3,6 MJ.
Lần lượt, 3,6 MJ/4,19 = 0,859 Mcal = 859 kcal = 859.000 cal. Năng lượng (nhiệt).
Bây giờ chúng ta chuyển sang Gigacalo, mức giá mà các kỹ sư sưởi ấm muốn tính toán cho nhiều loại nhiên liệu khác nhau.
1 Gcal = 1.000.000.000 cal.
1.000.000.000 calo. = 4,19*1.000.000.000 = 4.190.000.000 J. = 4.190 MJ. = 4,19 GJ.
Hoặc, biết rằng 1 kW*giờ = 3,6 MJ, hãy tính lại 1 Gigacalorie trên kilowatt*giờ:
1 Gcal = 4190 MJ/3,6 MJ = 1.163 kW*giờ!
Nếu sau khi đọc bài viết này, bạn quyết định tham khảo ý kiến của chuyên gia từ công ty chúng tôi về bất kỳ vấn đề nào liên quan đến cung cấp nhiệt, thì bạn Đây!
Nguồn: teplo-en.ru
730. Tại sao nước được dùng để làm mát một số cơ chế?
Nước có nhiệt dung riêng cao, giúp loại bỏ nhiệt tốt khỏi cơ chế.
731. Trong trường hợp nào cần tiêu tốn nhiều năng lượng hơn: đun nóng một lít nước lên 1°C hay đun nóng một trăm gam nước lên 1°C?
Để làm nóng một lít nước, khối lượng càng lớn thì cần tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.
732. Nĩa bạc đồng niken và bạc có khối lượng bằng nhau được hạ xuống nước nóng. Liệu họ có nhận được cùng một lượng nhiệt từ nước không?
Một chiếc nĩa đồng niken sẽ nhận được nhiều nhiệt hơn vì nhiệt dung riêng của đồng niken lớn hơn nhiệt dung riêng của bạc.
733. Một miếng chì và một miếng gang có khối lượng như nhau bị dùng búa tạ đập ba lần. Mảnh nào nóng hơn?
Chì sẽ nóng lên nhiều hơn vì nhiệt dung riêng của nó thấp hơn gang và cần ít năng lượng hơn để làm nóng chì.
734. Một bình chứa nước, bình kia chứa dầu hỏa có cùng khối lượng và nhiệt độ. Một khối sắt có nhiệt độ tương đương được thả vào mỗi bình. Cái gì sẽ nóng lên ở nhiệt độ cao hơn - nước hay dầu hỏa?
Dầu hỏa.
735. Tại sao biến động nhiệt độ vào mùa đông và mùa hè ở các thành phố ven biển lại kém sắc nét hơn ở các thành phố nằm trong đất liền?
Nước nóng lên và nguội đi chậm hơn không khí. Vào mùa đông, nó nguội đi và di chuyển các khối không khí ấm lên đất liền, làm cho khí hậu ở bờ biển ấm hơn.
736. Nhiệt dung riêng của nhôm là 920 J/kg°C. Điều đó có nghĩa là gì?
Điều này có nghĩa là để đun nóng 1 kg nhôm lên 1°C cần tiêu tốn 920 J.
737. Các thanh nhôm và đồng có cùng khối lượng 1 kg được làm lạnh đi 1°C. Nội năng của mỗi khối sẽ thay đổi bao nhiêu? Đối với thanh nào nó sẽ thay đổi nhiều hơn và bao nhiêu?
738. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để nung nóng một kg phôi sắt lên 45°C?
739. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng 0,25 kg nước từ 30°C lên 50°C?
740. Nội năng của hai lít nước sẽ thay đổi như thế nào khi tăng thêm 5°C?
741. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng 5 g nước từ 20°C lên 30°C?
742. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để làm nóng một quả bóng nhôm nặng 0,03 kg lên 72 °C?
743. Tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng 15 kg đồng lên 80°C.
744. Tính nhiệt lượng cần thiết để đun nóng 5 kg đồng từ 10°C lên 200°C.
745. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng 0,2 kg nước từ 15°C lên 20°C?
746. Nước nặng 0,3 kg đã nguội đi 20°C. Nội năng của nước giảm đi bao nhiêu?
747. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng 0,4 kg nước ở nhiệt độ 20°C đến nhiệt độ 30°C?
748. Lượng nhiệt tiêu hao để làm nóng 2,5 kg nước lên 20 °C là bao nhiêu?
749. Nhiệt lượng toả ra khi 250 g nước nguội từ 90 °C xuống 40 °C là bao nhiêu?
750. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để làm nóng 0,015 lít nước lên 1°C?
751. Tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng một cái ao có thể tích 300 m3 lên 10°C?
752. Cần phải thêm bao nhiêu nhiệt lượng vào 1 kg nước để tăng nhiệt độ của nó từ 30°C lên 40°C?
753. Nước có thể tích 10 lít đã nguội từ nhiệt độ 100°C xuống nhiệt độ 40°C. Hỏi lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình này là bao nhiêu?
754. Tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng 1 m3 cát lên 60°C.
755. Thể tích không khí 60 m3, nhiệt dung riêng 1000 J/kg °C, mật độ không khí 1,29 kg/m3. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để nâng nó lên 22°C?
756. Nước được đun nóng lên 10 °C, tiêu tốn 4,20 103 J nhiệt lượng. Xác định lượng nước.
757. Nhiệt lượng 20,95 kJ truyền vào nước có khối lượng 0,5 kg. Nhiệt độ của nước sẽ như thế nào nếu nhiệt độ ban đầu của nước là 20°C?
758. Một cái chảo đồng nặng 2,5 kg chứa đầy 8 kg nước ở 10°C. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun sôi nước trong chảo?
759. Một lít nước ở nhiệt độ 15°C được đổ vào một cái muôi đồng nặng 300 g thì cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng nước trong muôi lên 85°C?
760. Một miếng đá granit nung nóng có khối lượng 3kg được đặt vào trong nước. Đá granit truyền 12,6 kJ nhiệt vào nước, làm mát 10 ° C. Nhiệt dung riêng của đá là bao nhiêu?
761. Nước nóng ở 50°C được thêm vào 5 kg nước ở 12°C, thu được hỗn hợp có nhiệt độ 30°C. Bạn đã thêm bao nhiêu nước?
762. Nước ở 20°C được thêm vào 3 lít nước ở 60°C, thu được nước ở 40°C. Bạn đã thêm bao nhiêu nước?
763. Nhiệt độ của hỗn hợp sẽ là bao nhiêu nếu trộn 600 g nước ở 80 °C với 200 g nước ở 20 °C?
764. Một lít nước ở 90°C được đổ vào nước có nhiệt độ 10°C thì nhiệt độ của nước trở thành 60°C. Có bao nhiêu nước lạnh?
765. Xác định lượng nước nóng được đun nóng đến 60 °C cần đổ vào bình nếu bình đã chứa 20 lít nước lạnh ở nhiệt độ 15 °C; nhiệt độ của hỗn hợp phải là 40 ° C.
766. Xác định lượng nhiệt cần thiết để làm nóng 425 g nước lên 20 °C.
767. 5 kg nước sẽ nóng lên bao nhiêu độ nếu nước nhận được 167,2 kJ?
768. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng m gam nước ở nhiệt độ t1 đến nhiệt độ t2?
769. Đổ 2 kg nước vào nhiệt lượng kế ở nhiệt độ 15°C. Nhiệt độ của nước đo nhiệt lượng sẽ nóng lên đến bao nhiêu nếu thả một vật nặng bằng đồng có khối lượng 500 g ở nhiệt độ 100°C vào trong nó? Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,37 kJ/(kg °C).
770. Có những miếng đồng, thiếc và nhôm có cùng thể tích. Phần nào trong số này có nhiệt lượng lớn nhất và phần nào có nhiệt dung nhỏ nhất?
771. 450 g nước được đổ vào nhiệt lượng kế, nhiệt độ của nước là 20°C. Khi ngâm 200 g mạt sắt ở nhiệt độ 100°C vào nước này thì nhiệt độ của nước là 24°C. Xác định nhiệt dung riêng của mùn cưa.
772. Một nhiệt lượng kế bằng đồng nặng 100 g chứa 738 g nước, nhiệt độ của nước là 15 °C. 200 g đồng được hạ xuống nhiệt lượng kế này ở nhiệt độ 100°C, sau đó nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng lên 17°C. Nhiệt dung riêng của đồng là bao nhiêu?
773. Một quả cầu thép nặng 10 g được lấy ra khỏi lò và đặt vào nước có nhiệt độ 10°C. Nhiệt độ nước tăng lên 25°C. Nhiệt độ của quả bóng trong lò là bao nhiêu nếu khối lượng nước là 50 g? Nhiệt dung riêng của thép là 0,5 kJ/(kg°C).
776. Nước nặng 0,95 g ở nhiệt độ 80°C được trộn với nước nặng 0,15 g ở nhiệt độ 15°C. Xác định nhiệt độ của hỗn hợp. 779. Một máy cắt thép nặng 2 kg được nung nóng đến nhiệt độ 800°C rồi hạ xuống một bình chứa 15 lít nước ở nhiệt độ 10°C. Nước trong bình sẽ nóng lên đến nhiệt độ nào?
(Chỉ định: Để giải bài toán này cần lập phương trình trong đó nhiệt độ chưa biết của nước trong bình sau khi hạ dao cắt xuống được lấy làm ẩn số.)
780. Nước sẽ có nhiệt độ bao nhiêu nếu trộn 0,02 kg nước ở 15 °C, 0,03 kg nước ở 25 °C và 0,01 kg nước ở 60 °C?
781. Để sưởi ấm một lớp học được thông gió tốt, lượng nhiệt cần thiết là 4,19 MJ mỗi giờ. Nước đi vào bộ tản nhiệt ở nhiệt độ 80°C và thoát ra ở nhiệt độ 72°C. Cần cung cấp bao nhiêu nước cho bộ tản nhiệt mỗi giờ?
782. Chì nặng 0,1 kg ở nhiệt độ 100°C được nhúng vào nhiệt lượng kế bằng nhôm nặng 0,04 kg chứa 0,24 kg nước ở nhiệt độ 15°C. Sau đó nhiệt độ trong nhiệt lượng kế đạt tới 16°C. Nhiệt dung riêng của chì là gì?
(hoặc truyền nhiệt).
Nhiệt dung riêng của một chất.
Nhiệt dung- đây là lượng nhiệt mà cơ thể hấp thụ khi nóng lên 1 độ.
Nhiệt dung của một vật được ký hiệu bằng chữ Latinh in hoa VỚI.
Nhiệt dung của cơ thể phụ thuộc vào gì? Trước hết, từ khối lượng của nó. Rõ ràng là đun nóng, ví dụ, 1 kg nước sẽ cần nhiều nhiệt hơn đun nóng 200 gam.
Còn loại chất thì sao? Hãy làm một thí nghiệm. Chúng ta hãy lấy hai bình giống hệt nhau và sau khi đổ nước nặng 400 g vào một trong số chúng và dầu thực vật nặng 400 g vào bình kia, chúng ta sẽ bắt đầu đun nóng chúng bằng cách sử dụng các đầu đốt giống nhau. Quan sát chỉ số nhiệt kế, chúng ta sẽ thấy dầu nóng lên nhanh chóng. Để đun nóng nước và dầu đến cùng nhiệt độ, nước phải được đun nóng lâu hơn. Nhưng chúng ta đun nóng nước càng lâu thì nhiệt lượng nhận được từ đầu đốt càng nhiều.
Do đó, đun nóng cùng một khối lượng các chất khác nhau ở cùng một nhiệt độ đòi hỏi lượng nhiệt khác nhau. Lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một cơ thể và do đó, khả năng sinh nhiệt của nó phụ thuộc vào loại chất cấu tạo nên cơ thể đó.
Vì vậy, ví dụ, để tăng nhiệt độ của nước nặng 1 kg lên 1°C, cần một lượng nhiệt bằng 4200 J, và để đun nóng cùng một khối lượng dầu hướng dương lên 1°C, một lượng nhiệt bằng Cần 1700 J.
Một đại lượng vật lý biểu thị lượng nhiệt cần thiết để làm nóng 1 kg một chất lên 1 °С được gọi là nhiệt dung riêng của chất này.
Mỗi chất có nhiệt dung riêng, được ký hiệu bằng chữ Latinh c và được đo bằng joules trên kilogam độ (J/(kg °C)).
Nhiệt dung riêng của cùng một chất ở các trạng thái kết tụ khác nhau (rắn, lỏng và khí) là khác nhau. Ví dụ, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/(kg °C), nhiệt dung riêng của nước đá là 2100 J/(kg °C); nhôm ở trạng thái rắn có nhiệt dung riêng là 920 J/(kg - ° C) và ở trạng thái lỏng - 1080 J/(kg - ° C).
Lưu ý rằng nước có nhiệt dung riêng rất cao. Do đó, nước ở biển và đại dương nóng lên vào mùa hè sẽ hấp thụ một lượng nhiệt lớn từ không khí. Nhờ đó, ở những nơi gần vùng nước lớn, mùa hè không nóng như ở những nơi xa mặt nước.
Tính toán lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật thể hoặc được nó giải phóng trong quá trình làm mát.
Từ những điều trên, rõ ràng rằng lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một cơ thể phụ thuộc vào loại chất tạo nên cơ thể đó (tức là nhiệt dung riêng của nó) và vào khối lượng của cơ thể. Cũng rõ ràng là lượng nhiệt phụ thuộc vào việc chúng ta sẽ tăng nhiệt độ cơ thể lên bao nhiêu độ.
Vì vậy, để xác định lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật thể hoặc được nó giải phóng trong quá trình làm mát, bạn cần nhân nhiệt dung riêng của vật thể với khối lượng của nó và với chênh lệch giữa nhiệt độ cuối cùng và nhiệt độ ban đầu của nó:
Q = cmt (t 2 - t 1 ) ,
Ở đâu Q- lượng nhiệt, c- nhiệt dung riêng, tôi- khối lượng cơ thể, t 1 - nhiệt độ ban đầu, t 2 - nhiệt độ cuối cùng.
Khi cơ thể nóng lên t 2 > t 1 và do đó Q > 0 . Khi cơ thể nguội đi t 2i< t 1 và do đó Q< 0 .
Nếu biết nhiệt dung của toàn bộ cơ thể VỚI, Qđược xác định bởi công thức:
Q = C(t2 - t 1 ) .
