Как правильно рассчитать отопление: Расчет размера платы за отопление в МКД, оборудованном ОДПУ, ИПУ отсутствуют

Содержание

Как рассчитать систему отопления в частном доме

Для того чтобы дома всегда были комфортные условия, отопление должно обладать оптимальной мощностью, а этого невозможно достичь, без тщательного расчёта системы. На подбор параметров влияют характеристики не только оборудования, но и объёмно-планировочные решения самого здания.

Содержание

Расчет системы отопления в частных домах
Как рассчитать оптимальное количество и объем теплообменников
Какие параметры следует учитывать при расчете
Расчет мощности оборудования
Выбор радиатора
Чугунные
Стальная модель
Нержавеющая сталь
Алюминий
Биметаллическая батарея
Какая труба лучше всего подходит для обогрева магистрали
Советы и рекомендации по расчету систем отопления

Расчет системы отопления в частных домах

Подробный расчет могут провести специализированные компании, которые занимаются проектированием и монтажом отопления. В случае, если обыватель проводит комплекс работ самостоятельно, ему потребуются определённые навыки в этой области.

Важно: Выполнить подбор наиболее подходящего для конкретного объекта оборудования поможет интерактивный калькулятор на любом из профессиональных интернет-порталов – он учтет все параметры и выдаст наиболее точный результат.

При проведении самостоятельного расчета нужно учесть несколько факторов:

Отапливаемая площадь дома.
Мощность котла.
Количество радиаторов, теплообменников и их теплоотдача.
Потери тепла.
Особенности дома – утепление стен, их количество, площадь, наличие и габариты окон и т.д. Кроме того, необходимо знать мощность циркуляционного насоса, так как каждый метр длины системы требует большей мощности устройства для принудительного движения теплоносителя.

Как рассчитать оптимальное количество и объем теплообменников

Как рассчитать отопление? При использовании упрощенной схемы расчета на 1 киловатт мощности приходится 10 м2 отапливаемого помещения (или 100 Вт на 1 м2). Мощность вычисляется по формуле: N = S*100*1,45, под буквой S подразумевается площадь пространства, которое предстоит отапливать, а 1,45 — это коэффициент потери тепловой энергии.

Важно: Изменить мощность излучателя можно, увеличив или уменьшив количество секций в батарее. Мощность одной секции в разных типах радиаторов может различаться.

Какие параметры следует учитывать при расчете

При расчете отопления нужно учитывать следующие характеристики здания:

Габариты в плане и высота потолков. Именно от этого зависит площадь и объём – чем они больше, тем выше мощность приборов для отопления (на каждые 10м2 требуется 1 кВт).
Количество этажей, так как расчёт необходимо повторять для каждого уровня здания.
Наличие / отсутствие дымоходного или вентиляционного каналов. Наличие вытяжных отверстий увеличивает потери тепла, что скажется на потреблении энергии.
Количество и размер окон. Если в комнате имеется два окна с двумя наружными стенами, то в формуле стоит использовать другой коэффициент (в таком случае на каждый квадратный метр котел должен выдавать не 100 Вт, а 130 Вт).
Система распределения тепла (может быть однотрубной, радиальной или иметь две параллельных трубы).
Толщина и качество утеплителя.

Расчет мощности оборудования

На данный момент производится четыре основных типа котлов: газовые, на жидком или твердом топливе, функционирующие от электричества.

Важно! Как и при расчете мощности батарей, в этом случае на каждые 10 квадратных метров площади помещения требуется 1 кВт мощности котла. Подбирать отопительное оборудование необходимо с запасом для того, чтобы оно не работало на пределе своих возможностей

Выбор радиатора

При покупке батареи следует обратить внимание:

На тепловые характеристики, материал и тип конструкции.
Наибольшее давление, при котором работа будет безопасной
Количество основных элементов (секций) в батарее, в зависимости от расхода тепла.

В специализированных магазинах можно найти батареи из чугуна, стали, алюминия и биметалла. Выбор зависит в первую очередь от условий эксплуатации и финансовых возможностей владельца здания.

Чугунные

Наиболее выгодными свойствами чугунных батарей являются долгий срок работы и низкая стоимость. Такие радиаторы не поддаются воздействию коррозии и служат до 50 лет. Кроме того, они не чувствительны к качеству циркулирующей жидкости и стабильно выполняют свою функцию даже при высоком давлении в системе – до 12 атмосфер.

Однако, несмотря на свои многочисленные положительные черты, радиаторы такого типа редко устанавливаются в загородных домах, так как они выглядят устаревшими. Из-за этого почти невозможно гармонично вписать их в современные интерьеры.

Важно: Эти батареи тяжелые и их можно устанавливать лишь в домах с очень прочными стенами.

Стальная модель

Данный тип радиатора имеет быстрый нагрев. Это делает его наиболее подходящим для систем с контролем температуры. Самое главное, что вес стальной батареи не будет слишком большим. Ее недостаток заключается в хрупкости, также радиатор плохо переносит большие нагрузки.

Важно: Использовать батарею из стали можно только в том случае, если давление в системе не превышает 7-8 атмосфер.

Нержавеющая сталь

Срок службы этого радиатора очень большой. Также он характеризуется высокой эффективностью и красивым внешним видом. Из недостатков данного типа оборудования отмечают высокую стоимость. Основным преимуществом прибора является его сочетаемость со многими дизайнерскими решениями интерьера.

Алюминий

Алюминиевый радиатор выглядит очень современно и легко вписывается практически в любой интерьер. Имеет невысокую стоимость, но редко используется в частных домах. Проблема в том, что эти радиаторы требовательны к качеству жидкости, циркулирующей в системе.

Такие модели выдерживают нагрузки до 15 атмосфер.

Биметаллическая батарея

В настоящее время биметаллические батареи являются наиболее популярными приборами отопления. Конструкция этого радиатора включает компоненты, изготовленные из двух металлов – алюминия и стали (либо меди).

Преимущества биметаллического оборудования заключаются в следующем:

Способность выдерживать очень высокое давление охлаждающей жидкости (до 35 бар) и гидравлический удар.
Эффективность комбинированного состава достигается повышенной теплоотдачей материала – конвекционные потоки естественным образом циркулируют по помещению, что позволяет легко обогреть даже большие пространства.
Достойный внешний вид.
Маленький вес.
Долговечность (срок использования до 25 лет).

Важно! Биметаллический радиатор является наиболее подходящим прибором отопления для частного дома. Такое оборудование отличается высоким качеством сборки, простотой установки и удобством в эксплуатации.

Какая труба лучше всего подходит для обогрева магистрали

Чтобы приобрести подходящие трубы отопления, нужно:

Определить тепловую мощность системы и оптимальное давление охлаждающей жидкости, рассчитать отопление дома.
Тепловая мощность рассчитывается по формуле Q = (V * Δt * K) * 860, где V – объем помещения, Δt – разница температур воздуха между помещением и улицей, а K — поправочный коэффициент (в зависимости от степени утепления здания значение определяется по специальной таблице).
В среднем, скорость теплоносителя в системе составляет 0,36-0,7 м / с. Оптимальное давление выбирается самостоятельно.
Определить по полученным показателям необходимый диаметр трубы с помощью специализированных таблиц.

В качестве материала для труб отопления обычно используется металлопластик. Однако можно использовать стальные или даже дорогие и прочные медные трубы.

Советы и рекомендации по расчету систем отопления

Для успешного расчета и выбора отопительной системы нужно следовать рекомендациям:

Атмосферное давление в месте эксплуатации оборудования должно составлять приблизительно 760 мм рт. Для высокогорья необходимо ввести дополнительные поправки для более точных расчетов.
Водоснабжение оборудования не должно быть с нижней трубной разводкой. В противном случае теряется около 15…20% тепла.
Расстояние от нижней части устройства до пола и от верхней части устройства до подоконника или настенного крепления должно составлять не менее 100 мм, и только в таком случае система сможет обеспечить свободную циркуляцию тепловых потоков.

Расчет отопления – важный этап при обустройстве жилого дома или квартиры. При недостаточной мощности в доме будет холодно. В случае, если она будет слишком большой, дорогостоящее оборудование не будет окупаться, его износ будет высок, а счета за газ будут слишком высоки. Именно поэтому важно знать, как посчитать отопление дома. Если нет возможности сделать это самостоятельно, лучше обратиться к онлайн калькулятору системы отопления.

Расчет системы отопления для частного дома, стоимость услуги в компании «Аквастрим»

Чтобы отопительная система в частном доме была экономичной, работала эффективно и обеспечивала комфортные условия проживания, необходимо приобрести качественное оборудование, позаботиться о правильном проведении монтажных работ и грамотной эксплуатации. Однако первым шагом будет расчет системы отопления. Он включает несколько этапов.

Расчет тепловой мощности

При монтаже отопления важно правильно рассчитать рабочие параметры системы, в противном случае в доме будет холодно и придется использовать дополнительные источники обогрева.

Чтобы узнать, котел какой мощности нужно купить для частного дома, следует вычислить его площадь. Обратите внимание, что при расчете нужно учитывать даже те помещения, в которых не будут установлены радиаторы отопления, — коридоры, ванные комнаты, прихожие и т.д., поскольку пассивно они все же будут прогреваться.

Площадь дома нужно умножить на количество энергии, необходимое для прогревания 1 м² помещения. Этот показатель будет отличаться в зависимости от региона. В центральных регионах России он составляет 100 Вт/м². Т.е. для дома площадью 100 м² понадобится котел мощностью как минимум 10 000 Вт. Теперь прибавляем запас 20 % и получаем цифру 12 000 Вт.

Полученное значение может изменяться в большую или меньшую сторону в зависимости от различных факторов. К примеру, можно купить менее мощный котел, если дом строился с хорошим утеплением и стены и крыша имеют низкий коэффициент теплопроводности. Также при расчете системы нужно учитывать наличие дополнительных источников отопления: теплых полов, конвекторов, инфракрасных излучателей и т.д.

Существуют общепринятые стандарты для удельной мощности котла в зависимости от региона проживания:

0,15-0,2 кВт для северных районов;
0,12-0,15 кВт для центральных районов;
0,07-0,09 кВт для южных районов.

Расчет гидравлики

Если подсчитать мощность котла достаточно легко самостоятельно, то вот дальнейший расчет — задача, которую лучше доверить профессионалам. Необходимо будет выбрать конфигурацию системы, тип трубопровода и запорной арматуры, определить расположение приборов отопления в доме, составить чертеж дома с указанием тепловых нагрузок.

При расчете гидравлической системы важно учесть:

потери давления теплоносителя;
диаметр трубопровода на отдельных участках;
гидравлическую увязку всех точек системы.

Еще один момент — бесшумность работы. Выполняя расчет, нужно учесть, что при значительной турбулизации потока, возникающей из-за повышенной скорости движения теплоносителя, будет возникать шум. Чтобы избежать этого, нужно правильно подобрать насосы и теплообменники, регулировочные клапаны, арматуру и сами трубы.

Проектирование дымохода и вентиляции

При расчете дымохода надо определиться со следующими параметрами:

материал выполнения;
высота;
диаметр;
сечение.

Обычно подходящие параметры указываются в технической документации к котлу.

Что касается вентиляции, то она должна обеспечивать хорошую тягу: если она будет недостаточной, то производительность котла упадет, если избыточной — будет сложнее регулировать процесс сгорания топлива.

Также для котла может потребоваться подобрать расширительный бак, циркуляционный насос и другое дополнительное оборудование.

Расчет системы отопления профессионалами: гарантия теплого дома

Компания «Аквастрим» предлагает воспользоваться услугами специалистов с опытом проектирования систем отопления и водоснабжения более семи лет. Мы поможем вам сэкономить много времени и сил на выборе котла, трубопровода, дымохода, запорной арматуры и т.д. Огромный опыт выполнения проектов разной сложности позволит нам решить любую задачу.

Заказать консультацию специалиста БЕСПЛАТНО

Как рассчитать время нагрева объекта

••• Sinhyu/iStock/GettyImages

Обновлено 04 июня 2018 г. повышение температуры объекта на заданную величину – обычная проблема для студентов-физиков. Для его расчета необходимо знать удельную теплоемкость объекта, массу объекта, искомое изменение температуры и скорость, с которой к нему подводится тепловая энергия. Посмотрите этот расчет, выполненный для воды, чтобы понять процесс и то, как он рассчитывается в целом.

TL;DR (слишком длинный; не читал)

Рассчитайте необходимое количество тепла ( Q ), используя формулу: 2 Где м означает массу объекта, c означает удельную теплоемкость, а ∆ T означает изменение температуры. Время, необходимое ( t ) для нагрева объекта при подаче энергии мощностью P , определяется как:

t = Q ÷ P

Формула количества тепловой энергии, необходимой для получения определенного изменения температуры: 13 Т

Где m означает массу объекта, c — удельную теплоемкость материала, из которого он сделан, а ∆ T — изменение температуры. Сначала рассчитайте изменение температуры по формуле:

∆ T = конечная температура – начальная температура

Если вы нагреваете что-то от 10° до 50°, то это дает: 0 °

Обратите внимание, что хотя градусы Цельсия и Кельвина являются разными единицами измерения (и 0 °C = 273 K), изменение на 1 °C равно изменению на 1 K, поэтому в этой формуле они могут использоваться взаимозаменяемо.

Каждый материал имеет уникальную удельную теплоемкость, которая говорит вам, сколько энергии требуется для нагрева на 1 градус Кельвина (или 1 градус Цельсия) для определенного количества вещества или материала. Для определения теплоемкости вашего конкретного материала часто требуется обращаться к онлайн-таблицам (см. Ресурсы), но вот некоторые значения для c для обычных материалов, в джоулях на килограмм и на кельвин (Дж/кг·К):

Спирт (питьевой) = 2 400

Алюминий = 900

Висмут = 123

Латунь = 380 380

Лед (при −10° C) = 2050

Стекло = 840

Золото = 126

Гранит = 790

Свинец = 128

Ртуть = 140

вода = 4186

Цинк = 387

Выберите подходящее значение для вашего вещества. В этих примерах основное внимание будет уделено воде ( c = 4186 Дж/кг K) и свинцу ( c = 128 Дж/кг K).

Окончательная величина в уравнении равна м для массы объекта. Короче говоря, для нагрева большего количества материала требуется больше энергии. Например, представьте, что вы рассчитываете количество тепла, необходимое для нагрева 1 килограмма (кг) воды и 10 кг свинца на 40 К. Формула гласит:

Q = mc ∆ T

Итак, для примера с водой:

Q = 1 кг 0 × 4186 0002 = 167 440 Дж

= 167,44 кДж

Таким образом, чтобы нагреть 1 кг воды на 40 К или 40 °С, требуется 167,44 кДж энергии (т. е. более 167 000 Дж).

Для свинца:

Q = 10 кг × 128 Дж/кг K × 40 K

= 51 200 Дж

= 51,2 кДж

Итак, чтобы нагреть 10 кг свинца на 40 К или 40 °С, требуется 51,2 кДж (51 200 Дж) энергии. Обратите внимание, что для нагревания в десять раз большего количества свинца на то же количество требуется меньше энергии, потому что свинец легче нагревается, чем вода.

Мощность измеряет количество энергии, отдаваемой в секунду, что позволяет рассчитать время, необходимое для нагревания рассматриваемого объекта. Затраченное время ( t ) определяется как:

t = Q ÷ P

Где Q — тепловая энергия, рассчитанная на предыдущем этапе, а P — мощность в ваттах (Вт, т. е. джоулей в секунду). Представьте, что вода из примера нагревается чайником мощностью 2 кВт (2000 Вт). Результат из предыдущего раздела дает:

t = 167440 Дж ÷ 2000 Дж/с

= 83,72 с

Таким образом, требуется менее 84 секунд, чтобы нагреть 1 кг воды на 40 К с помощью 2 -кВт чайник. Если бы к блоку свинца массой 10 кг подавалась мощность с той же скоростью, то нагрев занял бы:

t = 51200 Дж ÷ 2000 Дж/с

= 25,6 с

Таким образом, нагрев провода занимает 25,6 секунд, если тепло подается с той же скоростью. Опять же, это отражает тот факт, что свинец нагревается легче, чем вода.

Статьи по теме

Ссылки

Университет штата Джорджия Гиперфизика: удельная теплоемкость
BBC GCSE Bitesize: удельная теплоемкость
Академия Хана: тепло и температура

Об авторе

Ли Джонсон — писатель-фрилансер и энтузиаст науки, страстно любящий излагать сложные понятия простым, понятным языком. Он писал о науке для нескольких веб-сайтов, включая eHow UK и WiseGeek, в основном посвященных физике и астрономии. Он также был научным блоггером в сети блогов Elements Behavioral Health в течение пяти лет. Он изучал физику в Открытом университете, который окончил в 2018 году.

Изменение температуры и теплоемкость

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Наблюдать теплопередачу и изменение температуры и массы.
Рассчитать конечную температуру после теплопередачи между двумя объектами.

Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: нагревание повышает температуру, а охлаждение снижает ее. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что над системой или системой не совершается никакой работы. Опыты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов — изменения температуры, массы системы, вещества и фазы вещества.

Рис. 1. Теплота

Q , переданная для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также вовлеченного вещества и фазы. а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m, нужно добавить удвоенное количество теплоты. б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, нужно добавить в два раза больше тепла. в) Количество переданного тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется сумма Q тепла, чтобы вызвать изменение температуры Δ T в данной массе меди, потребуется в 10,8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды, при условии отсутствия фазового перехода в обоих веществах.
Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Благодаря тому, что (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и числу атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, теплота пропорциональна массе вещества и изменению температуры.
Переносимое тепло также зависит от вещества, так что, например, теплота, необходимая для повышения температуры, для спирта меньше, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемая теплота также зависит от фазы (газовая, жидкая или твердая).
Теплопередача и изменение температуры
Количественная связь между теплопередачей и изменением температуры содержит все три фактора: Q = mc Δ T , где Q – символ теплопередачи, m – масса вещества, а Δ T – изменение температуры. Символ c означает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00°С. Удельная теплоемкость c — свойство вещества; его единица СИ – Дж / (кг ⋅ K) или Дж / (кг ⋅ ºC). Напомним, что изменение температуры (Δ T ) одинаково в единицах кельвина и градусах Цельсия. Если теплопередача измеряется в килокалориях, то единицей удельной теплоемкости является ккал/(кг ⋅ ºC).
Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их расчета. В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 перечислены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, зависимость теплоемкости большинства веществ от температуры и объема слабая. Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, а это значит, что требуется в пять раз больше теплоты, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и для стекла, и в десять раз больше, чем для стекла. много тепла, чтобы поднять температуру воды, как для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.
Пример 1. Расчет необходимого количества тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле
Алюминиевая кастрюля весом 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 л воды с 20,0°C до 80,0°C. а) Какое количество тепла потребуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?
Стратегия
Посуда и вода всегда имеют одинаковую температуру. Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и сковороды увеличивается на одинаковую величину. Воспользуемся уравнением теплообмена при заданном изменении температуры и массы воды и алюминия. Удельные теплоемкости воды и алюминия приведены в табл. 1.
Решение
Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, кастрюля и вода имеют одинаковую температуру.
Рассчитайте разницу температур:
Δ T = T _f − T _i = 60,0ºC.
Рассчитайте массу воды. Поскольку плотность воды 1000 кг/м ³ , один литр воды имеет массу 1 кг, а масса 0,250 л воды равна м _w = 0,250 кг.
Рассчитайте теплоту, переданную воде. Используйте удельную теплоемкость воды из таблицы 1:
Q _w = m _w c _w Δ T Дж(0,2180 кг)(0,2506 кг) 0°С) = 62,8 кДж.
Рассчитайте тепло, переданное алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия из таблицы 1:
Q _Al = m _Al c _Al Δ T = (0,500 кг)(900 Дж/кгºC)(60,0ºC) = 27,0 × 10 ⁴ Дж = 27,0 кДж. вода. Сначала найдем общее переданное тепло:
Q _Всего = Q _w + Q _Al = 62,8 кДж + 27,8 кДж + 27,8 кДж + 27,8 кДж + 27,8 кДж + 27,8 кДж
Таким образом, количество тепла, идущее на нагрев сковороды, равно
[латекс]\frac{27.0\text{ кДж}}{89.8\text{ кДж}}\times100\%=30,1\%\\[/латекс]
и количество, идущее на нагрев воды, равно
[латекс]\фрак{62,8\текст{ кДж}}{89,8 \text{ кДж}}\times100\%=69,9\%\\[/latex].
Обсуждение
В этом примере тепло, переданное контейнеру, составляет значительную долю от общего количества переданного тепла. Хотя масса кастрюли в два раза больше массы воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия. Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевой кастрюлей.
Пример 2. Расчет увеличения температуры по работе, совершаемой над веществом: перегрев тормозов грузовика при движении под гору
Рис. 2. Дымящиеся тормоза на этом грузовике являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.
Тормоза грузовиков, используемые для контроля скорости на спуске, работают, преобразовывая потенциальную энергию гравитации в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика. Проблема заключается в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы достаточное количество тепла передавалось от тормозов в окружающую среду.
Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж/кг ⋅ ºC, если материал сохраняет 10 % энергии от 10 000-килограммового грузовика, спускающегося с высоты 75,0 м (при вертикальном перемещении) при постоянном скорость.
Стратегия
Если тормоза не задействованы, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При торможении потенциальная энергия гравитации преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала вычислим гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), что весь грузовик теряет при спуске, а затем найти повышение температуры только в тормозном материале.
Решение
Рассчитайте изменение потенциальной энергии гравитации при спуске грузовика с горы
Рассчитайте температуру по переданному теплу, используя Q = Mgh и [латекс]\Delta{T}=\frac{Q}{mc}\\[/latex], где 9{\ circ} C \\ [/латекс].

Обсуждение
Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик какое-то время ехал, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, повысит температуру тормозного материала выше точки кипения воды, поэтому этот метод нецелесообразен. Однако та же идея лежит в основе новейшей гибридной технологии автомобилей, где механическая энергия (потенциальная энергия гравитации) преобразуется тормозами в электрическую энергию (аккумулятор).

Таблица 1. Удельная теплоемкость ^[1] различных веществ
Вещества Удельная теплоемкость ( c )

Твердые вещества Дж/кг ⋅ ºC ккал/кг ⋅ ºC ^[2]
Алюминий 900 0,215
Асбест 800 0,19
Бетон, гранит (средний) 840 0,20
Медь 387 0,0924
Стекло 840 0,20
Золото 129 0,0308
Тело человека (в среднем при 37 °C) 3500 0,83
Лед (средний, от −50°C до 0°C) 2090 0,50
Железо, сталь 452 0,108
Свинец 128 0,0305
Серебро 235 0,0562
Дерево 1700 0,4
Жидкости
Бензол 1740 0,415
Этанол 2450 0,586
Глицерин 2410 0,576
Меркурий 139 0,0333
Вода (15,0 °С) 4186 1. 000
Газы ^[3]
Воздух (сухой) 721 (1015) 0,172 (0,242)
Аммиак 1670 (2190) 0,399 (0,523)
Углекислый газ 638 (833) 0,152 (0,199)
Азот 739 (1040) 0,177 (0,248)
Кислород 651 (913) 0,156 (0,218)
Пар (100°C) 1520 (2020) 0,363 (0,482)
Обратите внимание, что пример 2 представляет собой иллюстрацию механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы, повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы вместо механического.
Пример 3. Расчет конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: наливание холодной воды на горячую сковороду
Предположим, вы наливаете 0,250 кг воды температурой 20,0ºC (около чашки) в 0,500-килограммовую алюминиевую кастрюлю с температурой 150ºC, снятую с плиты. Предположим, что кастрюля находится на изолированной подушке и что незначительное количество воды выкипает. При какой температуре вода и кастрюля через короткое время достигают теплового равновесия?
Стратегия
Кастрюля размещается на изолирующей подушке, чтобы обеспечить небольшой теплообмен с окружающей средой. Первоначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Затем теплопередача восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и кастрюля соприкасаются. Поскольку теплопередача между кастрюлей и водой происходит быстро, масса испаряемой воды пренебрежимо мала, а величина тепла, теряемого кастрюлей, равна теплу, приобретаемому водой. Обмен теплом прекращается, как только достигается тепловое равновесие между чашей и водой. Теплообмен можно записать как | Q _{горячий} |= Q _{холодный} .
Решение
Используйте уравнение теплопередачи Q = mc Δ T , чтобы выразить потери тепла алюминиевой кастрюлей через массу кастрюли, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру сковороде и конечная температура: Q _{горячий} = m _Al c _Al ( T _f − 150ºC).
Выразите полученное водой тепло через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру: Q _холод = m _W c _W ( T _f – 20,0ºC).
Обратите внимание, что Q _{горячая} <0 и Q _{холодная} >0 и что их сумма должна равняться нулю, поскольку тепло, отдаваемое горячей кастрюлей, должно быть таким же, как тепло, получаемое холодной водой: 9{\circ}\text{C}\end{array}\\[/latex]
Обсуждение
Это типичная задача калориметрии : два тела при разных температурах соприкасаются друг с другом и обмениваются нагревать до достижения общей температуры. Почему конечная температура намного ближе к 20,0ºC, чем к 150ºC? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, таким образом, претерпевает небольшое изменение температуры при заданной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха. Однако температура воды меняется в течение более длительного времени (например, с лета на зиму).
Самостоятельный эксперимент: изменение температуры земли и воды
Что нагревается быстрее, земля или вода?
Для изучения различий в теплоемкости:
Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в два небольших сосуда. (Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза выше плотности воды, поэтому вы можете получить примерно равные массы, используя на 50% больше воды по объему.)
Нагревайте оба (используя духовку или тепловую лампу) в течение одинакового времени.
Запишите конечную температуру двух масс.
Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.

Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.
Какой образец остывает быстрее? Эта деятельность воспроизводит явления, ответственные за наземные и морские бризы.
Проверьте правильность понимания
Если для повышения температуры блока с 25°C до 30°C необходимо 25 кДж, то какое количество теплоты необходимо для нагрева блока с 45°C до 50°C?
Решение
Теплопередача зависит только от разницы температур. Так как разность температур одинакова в обоих случаях, то и во втором случае необходимы одни и те же 25 кДж.
Резюме раздела
Передача тепла Q , приводящая к изменению Δ T температуры тела массой м равна , где с – удельная теплоемкость материала. Это соотношение также можно рассматривать как определение удельной теплоемкости.
Концептуальные вопросы
Какие три фактора влияют на теплопередачу, необходимую для изменения температуры объекта?
Повышение температуры тормозов автомобиля на Δ T при остановке автомобиля со скорости v . Насколько больше было бы Δ T , если бы скорость автомобиля изначально была вдвое больше? Вы можете предположить, что автомобиль останавливается достаточно быстро, чтобы тепло от тормозов не отводилось.

Задачи и упражнения
В жаркий день температура в бассейне объемом 80 000 литров повышается на 1,50ºC. Какова чистая теплопередача при этом нагреве? Игнорируйте любые осложнения, такие как потеря воды в результате испарения.
Покажите, что 1 кал/г · ºC = 1 ккал/кг · ºC.
Для стерилизации стеклянной детской бутылочки весом 50,0 г необходимо повысить ее температуру с 22,0°С до 95,0°С. Какая теплопередача требуется?
Одинаковая передача тепла одинаковым массам различных веществ вызывает различные изменения температуры. Рассчитайте конечную температуру, когда 1,00 ккал теплоты переходит в 1,00 кг следующих веществ при исходной температуре 20,0ºC: (a) вода; (б) бетон; (в) сталь; и d) ртуть.
Потирание рук согревает их, превращая работу в тепловую энергию. Если женщина потирает руки взад-вперед, совершая в общей сложности 20 движений, на расстоянии 7,50 см за одно движение и со средней силой трения 40,0 Н, на сколько повысится температура? Масса согреваемых тканей составляет всего 0,100 кг, преимущественно в ладонях и пальцах.
Блок чистого материала массой 0,250 кг нагревается с 20,0°С до 65,0°С за счет добавления 4,35 кДж энергии. Рассчитайте его удельную теплоемкость и определите вещество, из которого он, скорее всего, состоит.
Предположим, что одинаковые количества тепла передаются разным массам меди и воды, вызывая одинаковые изменения температуры. Каково отношение массы меди к воде?
(a) Количество килокалорий в пище определяется методами калориметрии, при которых пища сжигается и измеряется количество теплопередачи. Сколько килокалорий на грамм содержится в 5,00 г арахиса, если энергия его сжигания передается 0,500 кг воды, находящейся в алюминиевом стакане весом 0,100 кг, вызывая 54,9ºC повышение температуры? (б) Сравните свой ответ с информацией на этикетке на упаковке арахиса и прокомментируйте, совпадают ли значения.
После интенсивной физической нагрузки температура тела человека массой 80,0 кг составляет 40,0ºC. С какой скоростью в ваттах человек должен передать тепловую энергию, чтобы снизить температуру тела до 37,0ºC за 30,0 мин, если предположить, что тело продолжает производить энергию мощностью 150 Вт? 1 Вт = 1 Дж/сек или 1 Вт = 1 Дж/сек.
Даже при остановке после периода нормальной эксплуатации крупный коммерческий ядерный реактор передает тепловую энергию со скоростью 150 МВт за счет радиоактивного распада продуктов деления. Этот теплообмен вызывает быстрое повышение температуры в случае отказа системы охлаждения (1 Вт = 1 Дж/сек или 1 Вт = 1 Дж/сек и 1 МВт = 1 мегаватт). (a) Рассчитайте скорость повышения температуры в градусах Цельсия в секунду (ºC/с), если масса активной зоны реактора составляет 1,60 × 10 ⁵ кг и имеет среднюю удельную теплоемкость 0,3349 кДж/кг ⋅ ºC. (б) Сколько времени потребуется, чтобы получить повышение температуры на 2000ºC, что может привести к плавлению некоторых металлов, содержащих радиоактивные материалы? (Начальная скорость повышения температуры будет больше рассчитанной здесь, потому что теплопередача сосредоточена в меньшей массе.