Топлотни капацитет воде и паре. Дефиниција и примена

Данас ћемо говорити о томе који је топлински капацитет (укључујући воду), које је врсте и гдје се користи тај физички термин. Такође ћемо показати колико је ова вриједност корисна за воду и пару, зашто то требате знати и како она утјече на наш свакодневни живот.

Концепт топлотног капацитета

Ова физичка количина се тако често користи у вањском свијету и науци да прво морате о томе разговарати. Прва дефиниција ће захтијевати одређену спремност од читаоца, барем у диференцијалима. Дакле, физички капацитет топлоте је дефинисан у физици као однос прираста бесконачно мале количине топлоте са одговарајућом инфинитезималном количином температуре.

Количина топлоте

Каква је температура, у сваком случају, разумети скоро све. Подсетите се да "количина топлоте" није само фраза, већ термин који означава енергију коју тело губи или добија када се размени са околином. Ова количина се мери у калоријама. Ова јединица је позната свим женама које су на дијети. Драге даме, сада знате да сагоревате на покретној траци и да је сваки поједени комад хране (или остављен на тањиру) једнак. Тако, свако тело које се мења температуру доживљава повећање или смањење количине топлоте. Однос ових количина је топлотни капацитет.

Примена топлотног капацитета

Међутим, строга дефиниција физичког концепта који разматрамо се ријетко користи сама од себе. Изнад смо рекли да се врло често користи у свакодневном животу. Они који нису вољели физику у школи сада су вероватно збуњени. И подићи ћемо вео тајновитости и рећи ћемо вам да се врућа (па чак и хладна) вода у славини иу цевима за грејање појављује само кроз прорачуне топлотног капацитета.

Временске прилике које одређују да ли је већ могуће отворити сезону купања или док је вриједно остати на обали такођер узимају у обзир ову вриједност. Ови прорачуни утичу на било који уређај који је повезан са грејањем или хлађењем (хладњак уља, хладњак), сви трошкови енергије за кување (на пример, у кафићу) или улични сладолед. Као што можете разумети, говоримо о таквој вриједности као што је топлински капацитет воде. Било би глупо претпоставити да продавци и обични потрошачи то чине, али инжењери, дизајнери, произвођачи су све узели у обзир и уложили одговарајуће параметре у кућне апарате. Међутим, прорачуни топлотног капацитета се користе много шире: у хидро турбинама и производњи цемента, у испитивању легура за авионе или возове, у грађевинарству, топљењу, хлађењу. Чак је и истраживање простора засновано на формулама које садрже ту вриједност.

Типови топлотног капацитета

Дакле, у свим практичним применама користе релативну или специфична топлота. Дефинише се као количина топлоте (напомена, нема бескрајно малих количина) потребних за загријавање јединичне количине твари за један ступањ. Степени на скали Келвина и Целзијуса су исти, али у физици је уобичајено да се та количина назива у првим јединицама. У зависности од тога како је јединица количине изражена, издваја се маса, запремина и моларни специфични топлотни капацитет. Сјетите се да је један мол количина твари која садржи око шест до десет до двадесет трећег ступња молекула. У зависности од задатка, користи се одговарајући топлотни капацитет, њихова ознака у физици је различита. Масени топлотни капацитет је означен као Ц и изражен је у Ј / кг * К, волуметријски - Ц '(Ј / м ³ * К), моларни - Ц _μ (Ј / мол * К).

Перфецт гас

Ако је проблем решен перфецт гас онда је за њега израз другачији. Сјетите се да у супстанци која не постоји у стварности, атоми (или молекули) не ступају у међусобну интеракцију. Овај квалитет драстично мијења својства идеалног плина. Стога, традиционални приступи калкулацијама неће дати жељени резултат. Идеални гас је потребан као модел за описивање електрона у металу, на пример. Њен топлотни капацитет је дефинисан као број степени слободе честица од којих се састоји.

Стање агрегације

Чини се да су за једну супстанцу све физичке карактеристике исте у свим условима. Али није. При преласку у друго агрегатно стање (током топљења и замрзавања леда, током испаравања или очвршћавања растопљеног алуминијума), ова вредност се мења са трзањем. Дакле, топлотни капацитет воде и водене паре се разликују. Као што ћемо видјети у наставку, значајно. Ова разлика снажно утиче на употребу и течних и гасовитих састојака ове супстанце.

Капацитет грејања и грејања

Као што је читалац већ приметио, топлотни капацитет воде најчешће се појављује у стварном свету. Она је извор живота, без ње наше постојање је немогуће. Треба јој мушкарац. Дакле, од давнина до модерних времена, увијек је постојао задатак испоруке воде домовима и биљкама или пољима. Добро за оне земље које имају позитивну температуру током целе године. Стари Римљани су изградили водоводе како би снабдели своје градове овим вриједним ресурсом. Али тамо где је зима, овај метод не би одговарао. Познато је да лед има већу специфичну запремину од воде. То значи да их, смрзавањем у цевима, уништава због ширења. Дакле, инжењери централног гријања и испорука топле и хладне воде у своје домове суочени су са задатком како да то избјегну.

Топлински капацитет воде, узимајући у обзир дужину цијеви, дат ће потребну температуру којој је потребно загријати котлове. Међутим, наше зиме су веома хладне. И на сто степени Целзијуса се већ догоди кључање. У овој ситуацији спашава се специфични топлотни капацитет. водена пара. Као што је горе наведено, агрегатно стање мења ову вредност. Па, у котловима који носе наше домове топло, постоји јако прегрејана пара. Због чињенице да има високу температуру, ствара невероватан притисак, тако да котлови и цеви које воде до њих морају бити веома издржљиве. У овом случају, чак и мала рупа, врло мала цурења може довести до експлозије. Топлотни капацитет воде зависи од температуре и нелинеаран је. То значи да ће загревање од двадесет до тридесет степени захтијевати другачију количину енергије него, рецимо, од сто педесет до сто и шездесет.

За све радње које утичу на загревање воде, ово треба узети у обзир, посебно када се ради о великим количинама. Топлотни капацитет паре, као и многе његове особине, зависи од притиска. При истој температури као и текуће стање, гасовити има скоро четири пута мање топлотног капацитета.

Ватер цоолинг

Изнад, дали смо много примјера зашто је потребно загријавати воду и како је потребно узети у обзир вриједност топлинског капацитета. Међутим, још нисмо рекли да међу свим расположивим ресурсима планете ова течност има прилично висок показатељ потрошње енергије за грејање. Ово својство се често користи за хлађење.

Пошто је топлотни капацитет воде висок, он ће ефикасно и брзо одузети вишак енергије. Користи се у производњи, у високотехнолошкој опреми (на пример, у ласерима). Да, и код куће, вероватно знамо да је најефикаснији начин за хлађење куваних јаја или вруће таве да се испере под хладном славином из славине.

И принцип деловања атомског нуклеарних реактора углавном изграђена на високом топлотном капацитету воде. Врућа зона, како и само име каже, има невероватно високу температуру. Самим грејањем, вода тиме хлади систем, спречавајући да се реакција врти ван контроле. Тако добијамо потребну електричну енергију (загријана пара ротира турбине) и нема катастрофе.