Объем радиатора отопления – как правильно рассчитать

Теплоноситель в системе отопления – это не только водопроводная вода, которая закачивается внутрь за счет своего давления. К примеру, в загородных поселках нередко воду заливают в отопление ведрами, доставая ее из колодца или близлежащего водоема. Или вообще используют незамерзающие жидкости. Второй вариант используется нечасто только из-за дороговизны материала, но тот, кто планирует проживать на даче или загородном коттедже только по выходным и праздникам, пользуется именно незамерзающими жидкостями, чтобы каждый раз не сливать теплоноситель из отопительной системы. Поэтому расчет объема теплоносителя – важный показатель, в который входит объем радиатора отопления, объем труб и отопительного котла.

Емкость котла указана в паспорте изделия. Этот показатель будет в основном зависеть от мощности агрегата и его размеров. Объем труб можно определить из специальных таблиц, которых в Интернете большое количество. Мы тоже предлагаем такую таблицу:

Диаметр (мм)	Объем одного погонного метра (л)
15	0,177
20	0,31
25	0,49
32	0,8
40	1,25
50	1,96

Чтобы определить общий объем необходимого теплоносителя, который будет помещаться только в трубы, необходимо измерить их общую длину и умножить на показатель из таблицы. Если вы пользуетесь проектом для сооружения отопительной системы, то все необходимые расчеты и замеры можно провести по нему.

Рассчитываем объем радиатора

Итак, остается только определить объем воды в радиаторе отопления.

Как это можно сделать проще всего? Советуем опять-таки воспользоваться таблицами. Обращаем ваше внимание, что производители предлагают на рынке различные модели отопительных приборов. В модельной линейке могут оказаться радиаторы не только разной конструкции, но и разных размеров. В плане размерного ряда в основе лежит межосевое расстояние, то есть, это расстояние между осями двух коллекторов (верхнего и нижнего). К тому же в настоящее время производители предлагают приборы на заказ, в которых используются индивидуальные эскизы и рисунки. С определением емкости этих батарей все намного сложнее.

Но давайте вернемся к данному показателю и покажем усредненные величины для приборов отопления. Берем модели вида 500 (межосевое расстояние).

• Чугунный радиатор ЧМ-140 старого образца – 1,7 литра объем одной секции.
• То же самое только нового образца – 1л.
• Стальной панельный прибор тип 11 (то есть, одна панель) – 0,25 л на каждые 10 см длины прибора. Измерение типа в количественном соотношении увеличивает объем теплоносителя на 0,25 л. То есть, тип 22 – 0,5 л, тип 33 – 0,75 л.
• Алюминиевая батарея – 0,45 л на каждую секцию.
• Биметаллический – 0,25 л.

В данном списке нет стальных трубчатых радиаторов. Даже приблизительный объем у этой модели определить будет непросто. Дело все в том, что производители используют для их изготовления трубы различных диаметров, отсюда и невозможность подобрать хотя бы усредненный вариант. Поэтому рекомендуем обращать внимание на паспортные данные, где показатель объема должен быть указан.

Соотношение по типажу

Расчет объема опытным путем

А если такового показателя нет, что делать? Тогда рекомендуем найти объем батареи отопления практическим путем. Как это можно сделать:

• Устанавливаете три заглушки на радиатор.
• Ставите его на торец так, чтобы открытый патрубок находился сверху.
• Берете мерную емкость, к примеру, ведро или ковшик (то есть вы должны знать объем этой емкости, пусть даже приблизительный).
• Теперь заливаете вручную в батарею обычную воду, при этом считаете, сколько ведер вошло в отопительный прибор. Умножая количество на объем ведра, вы получаете объем теплоносителя в приборе.

Обратите внимание, что этот способ определения объема прибора отопления может быть использован для всех типов и моделей. Если в паспортных данных емкость прибора не указана, и таблицу определения вы не нашли, то опытным путем своими руками можно достаточно точно определить данный показатель.

Теперь хотелось бы затронуть тему, как влияет емкость батареи отопления на общую теплоотдачу отопительной системы. Здесь зависимость не прямая, а косвенная. Поясним суть дела. Многое будет зависеть от того, как сам теплоноситель будет двигаться по контурам: под действием физических законов (то есть, с естественной циркуляцией) или под искусственным давлением (под действием циркуляционного насоса).

Если выбран первый вариант, то оптимальное решение – радиаторы с большим объемом. Если второй, то тут разницы никакой нет. Давление создаст условия, при которых теплоноситель будет распределяться равномерно по всей сети, а, значит, равномерно распределиться и температура.

Биметаллические радиаторы отопления – технические характеристики: размеры, мощность, теплоотдача

Если вы читали нашу статью о характеристиках алюминиевых радиаторов, то, наверное, помните, что при всех своих положительных качествах эти приборы обладают рядом существенных недостатков, которые не позволяют полноценно использовать их в городских квартирах. Сейчас мы поговорим об их биметаллических аналогах, которые помогут преодолеть все технические ограничения при установке в многоэтажных жилых домах, подключенных к коммунальным сетям отопления.

Устройство биметаллических радиаторов

Биметаллический радиатор внешне выглядит так же, как и алюминиевый. Это и понятно: его внешний корпус сделан из того же металла и покрашен такой же краской. Отличить его можно только по весу – тут уже сказывается внутреннее строение прибора, внутри которого находятся стальные вставки, защищающие алюминий от прямого контакта с теплоносителем. Именно благодаря им секции батареи не подвергаются разрушительному действию различных примесей, которые переносятся вместе с теплоносителем в коммунальной сети. Кроме того, сталь гораздо более устойчива к действию кислот и щелочей, которыми также богаты городские системы отопления и не вступает во взаимодействие с медными трубами и теплообменниками.

Устройство биметаллического радиатора на примере изделия компании Rifar

Применение стального сердечника для прохождения теплоносителя обеспечивает и другие полезные характеристики биметаллических радиаторов:

• Прочность. Предельное давление, которое может выдержать корпус биметаллического радиатора, – 30-40 атмосфер. Такому прибору не страшны никакие гидроудары;
• Экономичность. Сужение каналов подачи теплоносителя позволяет добиться оптимального сочетания расхода энергоресурсов на обогрев и тепловой инертности радиатора;
• Долговечность. Устойчивость стальных внутренних полостей к коррозии и разрушению позволяет производителям устанавливать длительный срок службы на свои изделия – в среднем до 20 лет.

Если добавить сюда плюсы, перешедшие от алюминиевых моделей, такие как высокая теплоотдача, элегантный внешний вид и компактные размеры, можно определенно сказать, что биметаллические радиаторы являются лучшим выбором для отопления городской квартиры на сегодняшний день.

Размеры

Для выбора биметаллического радиатора большое значение имеют его габаритные размеры. Обычно приборы отопления устанавливаются под окном, для того чтобы создать тепловую завесу холодному воздуху, проходящему через остекление. Радиатор должен поместиться в имеющуюся нишу и обеспечить необходимые характеристики по теплоотдаче.

Размеры радиаторов отопления по высоте имеют стандартные значения. Выпускаются приборы с межосевым расстоянием 200, 350 и 500 мм. Обычно эти цифры содержатся в наименовании модели.

Размеры секции радиатора

Однако следует иметь в виду, что межосевое расстояние – это не полная высота корпуса, а только лишь длина отрезка между центрами входного и выходного коллекторов. Реальную высоту устройства можно получить, прибавив к межосевому расстоянию 80 мм.

Так, например, радиатор с маркировкой 350 займет примерно 430 мм, а 500-я модель – примерно 580 мм.

Необходимо иметь в виду, что технические нормы предусматривают расстояние не менее 100 мм от корпуса прибора до подоконника и не менее 60 мм от корпуса до пола.

Ширина батареи зависит от количества секций, которое определяется расчетным путем. Об этом мы поговорим в следующем разделе.

Расчет радиатора

Определение количества секций для всех типов радиаторов проводится одинаково.

Технические требования к отоплению домов в средней полосе России определяют мощность, необходимую для обогрева 1 м² площади, равной примерно 1 кВт.

Для каждой батареи производитель обычно указывает значение мощности одной секции. Иногда этот параметр называется немного по-другому – теплоотдача секции. Зная мощность, количество секций можно вычислить по формуле:

N=S*100/Q,

где N – искомое количество, S – площадь помещения, Q – мощность одной секции.

Стандартная ширина секции большинства моделей биметаллических радиаторов равна 80 мм, теплоотдача обычной 500-миллиметровой секции – около 180 Вт. Таким образом, если наша комната, например, имеет площадь 20 м², то для ее отопления понадобится 12 секций, а ширина такого радиатора составит около 1 м.

Конструктивные особенности

Как мы уже говорили, отличие биметаллического радиатора от алюминиевого состоит в том, что по его внутренней поверхности проложены стальные вкладки, защищающие материал корпуса от коррозии.

Стальные вкладки могут устанавливаться в разных частях радиатора:

• Различные типоразмеры радиаторов из биметалла

  В простых моделях стальная сердцевина присутствует только в вертикальных каналах. Это так называемые полу- или псевдобиметаллические радиаторы, их характеристики хотя и превосходят алюминиевые аналоги, но степень защиты корпуса и прочность у них все же недостаточна;

• Более дорогие радиаторы представляют собой цельный стальной каркас, который под давлением заливается алюминием. Это настоящий биметалл, и именно такие батареи рекомендуется устанавливать в городских квартирах.

Емкость секции и присоединительные размеры

Благодаря наличию стальных вставок внутри биметаллического радиатора, емкость секции у него еще меньше, чем у алюминиевого. С одной стороны, это хорошо, и мы уже отмечали, чем лучше небольшие размеры секции – это снижение необходимого количества теплоносителя и тепловой инертности, а в результате – комфорт в управлении и экономия энергии. Но не надо забывать, что слишком узкие каналы могут засоряться мусором и шламом, которые неизбежно присутствуют в современных отопительных сетях.

Ширина канала зависит от толщины стенок стальной вкладки. Чем толще стенки, тем лучше характеристики прочности и долговечности радиатора, но тем уже каналы для теплоносителя.

Хороший биметаллический радиатор имеет стальные вставки толщиной со стенку водопроводной трубы. При этом емкость секции зависит от межосевого расстояния:

• Для батареи с расстоянием 200 мм – 0,1-0,16 л;
• Для 350-мм батарей – 0,15-0,2 л;
• Для 500-мм – 0,2-0,3 л.

Как мы видим, объем теплоносителя у таких радиаторов действительно небольшой. Например, популярный 10-секционный нагреватель RIFAR высотой 350 мм вмещает всего 1,6 л. При этом он способен обогреть площадь до 14 м², а его ширина – 80 см. Правда, весить он будет 14 кг. Это как раз и говорит о том, что радиатор биметаллический – обычно они тяжелее алюминиевых в 1,5-2 раза.

Большинство биметаллических радиаторов продается по одной секции. Это удобно, т. к. можно купить ровно столько секций, сколько нужно, чтобы обеспечить требуемую мощность. Каждая секция имеет два входных и два выходных отверстия внутренним диаметром ¾ или 1 дюйм в зависимости от модели. Для удобства сборки два из них имеют правую резьбу, а два – левую.

Рекомендации по выбору биметаллического радиатора

Устанавливать биметаллический радиатор имеет смысл только в городскую квартиру. Если у вас частный дом и собственный котел отопления, лучше купить алюминиевую батарею.

При выборе биметаллического радиатора с нужной теплоотдачей рекомендуется принимать во внимание следующие характеристики:

1. Рабочее давление. Оно обычно не превышает 15 атмосфер. Радиатор должен выдерживать такую нагрузку;
2. Мощность. Необходимо рассчитать количество секций по приведенной выше методике;
3. Размеры. Ширина радиатора определяется количеством секций, а высота – межосевым расстоянием. Для стандартных подоконников высотой 80 см подойдет 500-я модель, если же она не помещается – нужно брать 350-ю модификацию;
4. Толщина стальных вкладок. Убедитесь в том, что она не слишком маленькая. Косвенным показателем толщины вкладок является вес прибора;
5. Цена. Обычно биметаллические радиаторы стоят как минимум на 15-20% дороже алюминиевых.

Если вы все сделаете правильно и выберете подходящий радиатор, тепло в вашем доме не будет в дефиците даже в сильные морозы.

Мощность 1 секции биметаллического радиатора

Сегодня предлагаю поговорить о мощности 1 секции биметаллического радиатора. Про алюминий и чугун мы уже говорили, наступила очередь биметалла. Биметалл по своим характеристикам очень похож на алюминий и поэтому их мощность практически схожа …

Напомню биметалл — это относительно новый вид материала батарей отопления, который состоит из двух металлов стального сердечника внутри и алюминиевого корпуса сверху. Такое сочетание призвано в первую очередь, работать с большим давлением в радиаторах, до 40 атмосфер.

По сути, биметалл это доработанный алюминиевый радиатор. Однако применение стального сердечника несколько ухудшает теплоотдачу радиатора. Не намного конечно, но факт остается фактом.

Биметаллические радиаторы как собственно и алюминиевые поставляются в основном в двух форматах. Высотой в 500 мм и высотой в 350 мм.

Радиатор высотой 500 мм

Стандартный биметаллический радиатор именно такой устанавливается в сотнях квартир в России. Мощность одной секции такого радиатора, по заверению производителя колеблется от 170 до 210 Вт тепловой энергии. Но по сути, после разговора с установщиками, нужно рассчитывать мощность 1 секции в 150 Вт тепловой энергии. Ведь производители всегда немного завышают характеристики (замеряют при идеальных условиях, особенно китайские).

Радиатор высотой в 350 мм

Это уменьшенная версия радиаторов устанавливается либо рядом с большими окнами. Либо в труднодоступных местах. Мощность такой секции, по паспорту колеблется от  120 до 150 Вт тепловой энергии. На деле стоит ожидать даже от хорошего производителя около 100 — 120 Вт тепла.

Как говорят мне установщики – всегда нужно брать батареи чуть – чуть с запасом, а иначе температура в комнате будет не комфортной (будет прохладно).

Конечно, всегда нужно правильно рассчитывать радиаторы отопления (почитайте в этой статье там по полкам). Тогда дома будет тепло и комфортно.

На этом все читайте наш строительный блог.

Rifar Base 500 – 01 секция биметаллический секционный радиатор

Описание товара

При покупке радиатора 2 кронштейна в подарок.

При заказе от 4-х радиаторов действует скидка – 7% 

Бесплатная доставка до квартиры.

Радиаторы RIFAR серии Base 500 – мощные биметаллические изделия, которые подходят для строительства систем отопления в плохо утепленных, больших комнатах и зданиях с ограничениями по высоте и другими конструктивными особенностями планировки. Секции радиаторов выполнены из стальной трубы, в которую залит сплав высокопрочного алюминия, благодаря чему готовое изделие с оребрением обеспечивает хорошую теплоотдачу, качественное отопление и отличается высокой стойкостью к перепадам давления и теплоносителю с разными свойствами. Радиаторы RIFAR серии Base 500  имеют современный дизайн и гармоничное сочетание с разными дизайнерскими стилями. Продукция сертифицирована и поставляется с гарантией бесперебойной работы в течение 10 лет. 
Секция биметаллического радиатора Rifar Base 500 состоит из стальной трубы, залитой под высоким давлением алюминиевым сплавом. В результате монолитное изделие обеспечивает эффективную теплоотдачу при максимальном запасе прочности.

Модель RIFAR Base 500с межосевым расстоянием 500 мм – одна из самых мощных среди биметаллических радиаторов, что делает ее приоритетной при выборе радиаторов для отопления больших и слабоутепленных помещений. Секция радиатора «Рифар» состоит из стальной трубы, залитой под высоким давлением алюминиевым сплавом, обладающим высокими прочностными и отличными литейными свойствами. Полученное в результате монолитное изделие с тонким оребрением обеспечивает эффективную теплоотдачу при максимальном запасе прочности.

Преимущества:

• Радиатор подходит для отопления больших по площади и плохо утепленных помещений.
• Эффективность поддержания комфортного температурного режима.
• Межосевое расстояние – 500 мм.
• Двух кратное испытание на герметичность при давлении 30 атм.
• Цвет радиатора – RAL 9016 (белый).
• Показатель рН 7-8,3.
• Высокая стойкость к коррозии.
• В качестве источника тепла можно использовать только специально подготовленную воду.
• Возможность использования радиаторов при высокой до 135°С температуре теплоносителя.
• Высокая прочность конструкции.
• Возможна установка радиатора в помещениях различного назначения, в том числе в медицинских учреждениях, в детских дошкольных учреждениях.
• Простота монтажа.
• Номинальный диаметр коллекторов – 1″ (25мм).
• Адаптация к российским условиям использования. Загрязненный теплоноситель, перепады давления в системе и высокая температура жидкости не помеха исправной работе техники — батареи продолжают нагрев даже при показателях 20 атм и +135ºС.

Подробное описание

Конструктивное исполнение батареи с нижним подключением — одна из востребованных модификаций конвекторов в административных и жилых зданиях. Модель Base 500 Ventil адаптирована под стандартные параметры систем обогрева. В изделии учтены все требования по эксплуатации и обслуживанию отопительных сетей в РФ: рабочее давление до 20 атмосфер, водородные параметры — 7-8,5 pH.

Модель секционного типа имеет высокие показатели герметизации соединений, обладает мощной теплоотдачей, поэтому подходит для объемных и плохо утепленных помещений. Секция батареи состоит из стальной трубы, которую герметично залили высокопрочным алюминиевым сплавом. В результате получилось изделие, обладающее механической прочностью и антикоррозийными свойствами. Безусловным преимуществом для потребителей служит нижнее подключение Rifar Base 500 Ventil.

Выбор и покупка системы в интернет-магазине

Модификации системы будут зависеть от количества секций. Оборудование оптимально подходит для многоквартирных домов с центральным отоплением, где подключение биметаллических секционных радиаторов происходит снизу.

Одна секция имеет следующие параметры:

• Межосевое расстояние — 500 мм.
• Мощность — 204 Вт.
• Давление — 100 атм.
• Вес конструкции — 1,92 кг.
• Высота — 570 мм.
• Ширина — 80 мм.
• Глубина — 100 мм.

Перед тем как купить секционные радиаторы Rifar в Москве, определите площадь отапливаемого помещения. В случае с данной моделью мощность биметаллической секции составит 204 Вт. Для обогрева небольшой комнаты до 15 кв. м вам понадобится до 8 батарей, а для отопления 35-40 кв. м — 18-20 секций.

Биметаллический радиатор Rifar Base Ventil в Москве применяется в помещениях разного назначения — жилые, административные, производственные постройки. Каждое изделие имеет 20-летнюю гарантию качества от производителя, прекрасно зарекомендовало себя в эксплуатации. В интернет-магазине вы легко подберете модель радиатора для частного дома, квартиры, загородной дачи и офиса в Москве.

Гарантия

Срок эксплуатации радиатора при условии соблюдения требований и рекомендаций производителя составляет не менее 10 лет. Гарантия на радиатор RIFAR BASE 200/350/500 действует в течение 10 лет со дня его продажи при наличии у покупателя настоящего паспорта с заполненным гарантийным талоном и штампом торгующей организации. Гарантия распространяется на все дефекты, возникшие по вине изготовителя. Гарантия не распространяется на дефекты, возникшие по вине потребителя или организации, ответственной за эксплуатацию системы отопления, к которой подключен (был подключен) данный радиатор, если не выдержаны нормы CТO 17330282.27.060.001-2008 

Биметаллический радиатор RIFAR B 200 НП, 4 секций – цена, отзывы, характеристики, фото

Биметаллический радиатор RIFAR B 200 НП 4 сек. создан с учетом российских условий эксплуатации. Устройство обеспечивает эффективное отопления помещений различного назначения. Высококачественный материал, из которого изготовлено данное оборудование, обеспечивает эффективную теплоотдачу и обладает длительным эксплуатационным ресурсом. Межосевое расстояние – 200 мм. Радиатор предназначен для правого нижнего подключения. Номинальный диаметр коллекторов – 1″ (25мм).

• Вес, кг 4,08
• Материал биметаллический
• Тепловая мощность, Вт 400
• Количество секций, шт 4
• Межосевое расстояние, см 20
• Высота радиаторов, мм 261
• Длина радиаторов, мм 316
• Боковое подключение нет
• Нижнее подключение правое
• org/PropertyValue”> Объем воды в секции, л 0.16
• Максимальное рабочее давление, МПа 2
• Габариты, мм 261х100х316
• Серия Base
• Показать еще

Этот товар из подборок

Комплектация *

• Узел для нижнего подключения.
• Заглушка.
• Переходник.
• Воздухопускной клапан.

Параметры упакованного товара

Единица товара: Штука
Вес, кг: 4,08

Особенности Надежность Секция биметаллического радиатора RIFAR B-200 НП 4 сек. состоит из стальной трубы, залитой под высоким давлением алюминиевым сплавом. В результате монолитное изделие обеспечивает эффективную теплоотдачу при максимальном запасе прочности.

Преимущества Радиатор предназначен для правого нижнего подключения. Закрытая задняя поверхность секции позволяет использовать прибор в сочетании с французскими окнами. Эффективность поддержания комфортного температурного режима. Двух кратное испытание на герметичность при давлении 30 атм. Цвет радиатора – RAL 9016 (белый). Межосевое расстояние – 200 мм. Показатель рН 7-8,3. Высокая стойкость к коррозии. В качестве источника тепла можно использовать только специально подготовленную воду. Возможность использования радиаторов при высокой до 135°С температуре теплоносителя. Высокая прочность конструкции. Возможна установка радиатора в помещениях различного назначения, в том числе в медицинских учреждениях, в детских дошкольных учреждениях. Номинальный диаметр коллекторов – 1″ (25мм).

Произведено

• Россия — родина бренда
• Россия — страна производства*
• Информация о производителе

* Производитель оставляет за собой право без уведомления дилера менять характеристики, внешний вид, комплектацию товара и место его производства.

Указанная информация не является публичной офертой

На данный момент для этого товара нет расходных материалов

Биметаллические радиаторы TENRAD

Паспорт

Сертификаты

Рекламная листовка

 

TENRAD BM – полнобиметаллические радиаторы отопления, конструкция которых исключает контакт металла оболочки с теплоносителем.

Каркасы секций сварены из трубок, материалом которых служит углеродистая сталь. Толщина стенки трубы вертикального канала – 1,8, горизонтального – 3,6 мм.

Материалом теплоотдающей оболочки является алюминиевый сплав высокой прочности.

Трехрядное оребрение секции обеспечивает эффективную теплоотдачу, повышенную за счет наклона бокового ребра с образованием диффузора конвективного потока. Одновременно скошенное оребрение играет для вертикального канала роль промежуточной опоры, дополнительно усиливая его. Изгиб ребер секции создает два конвективных «окошка» на лицевой поверхности радиатора.

Двухслойное белое (RAL 9010) эмалевое покрытие секций, выполненное из эпоксидного полиэстера, отвечает условиям СанПиН 2.1.2.729-99, РД 52.04.186-89, регламентирующим гигиеническую безопасность полимерных материалов, отсутствие загрязнений воздуха.

Биметаллические радиаторы TENRAD BM сертифицированы на соответствие ГОСТу 31311-2005.

 

Технические характеристики

Наименование показателя	Ед.изм	Значение
		ВМ 350/80-10	ВМ 500/80-7
Номинальный тепловой поток радиатора при температурном напоре 70 ºС	Вт	1003	938
То же при ΔТ = 50 °С	Вт	644	611,8
Рабочее давление	МПа	2,4	2,4
Испытательное давление	МПа	3,6	3,6
Максимально допустимая температура теплоносителя	°С	120	120
Интервал водородного показателя теплоносителя	pH	7–11	7–11
Внутренний объем	л	1,4	1,12
Вес	кг	11,2	9,59
Расстояние между осями присоединительных трубопроводов	мм	350	500
Высота радиатора	мм	400	550
Длина радиатора	мм	829	586
Глубина	мм	77	77
Площадь наружной поверхности нагрева	м2	2,3	2,24
Номинальный коэффициент теплоотдачи	Вт/(м2 · °С)	6,230	5,982
Присоединительная резьба		G 1″	G 1″
Срок службы	лет	50	50

 

Розничный прайс-лист Наверх

Биметаллический радиатор Raditall G2 Bimetallo 500 /1 секция

Биметаллический секционный радиатор для систем водяного отопления.
Секция биметаллического радиатора выполнена из стального вертикального и горизонтального коллектора, залитого под давлением алюминиевым сплавом. Конструкция полностью исключает контакт теплоносителя с алюминиевым корпусом секции, поэтому данный радиатор максимально устойчив к агрессивным теплоносителям, а также к воздействию избыточного давления при гидравлических ударах в системах центрального отопления.
Для соединения секций используются кадмированные ниппеля, герметичная прокладка – термостойкий и химически устойчивый заронит. На этапе изготовления радиаторы проходят два испытания высоким давлением на герметичность и прочность.
          
Отличительные особенности радиаторов Raditall Bimetallo:

● полностью стальной коллектор,
● отсутствие контакта алюминия и теплоносителя,
● антикоррозийная обработка поверхности,
● высокая теплоотдача в совокупности с низкой инерционностью,
● повышенная устойчивость к перепадам давления,
● возможность использования, как в автономных системах отопления, так и в   системах с централизованным отоплением многоквартирного дома.

Эксплуатационные параметры:

● рабочее давление – 30 бар
● испытательное давление – 45 бар
● температура теплоносителя – до 130 ˚C

Радиаторы упакованы в готовом для монтажа состоянии с картонной защитой кромок.

Монтаж

При установке радиатора необходимо учесть следующие рекомендации: расстояние от пола должно быть не менее 12 см, от стены – 3-5 см, от подоконника – 10 см. Для крепежа и подключения радиатора используется универсальный монтажный комплект, который подходит для труб диаметром 1/2 и 3/4 дюйма.

Примечание: Радиаторы поставляются комплектами по 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12 секции.

Необходимое для Вас количество секций рассчитывается, исходя из площади помещения и мощности радиатора. Для более точной информации обращайтесь к нашим менеджерам.

Объем воды в биметаллической секции радиатора. Биметаллические радиаторы отопления, которые лучше и прочнее

Здравствуйте, уважаемые читатели блога! Вообще биметаллические радиаторы появились очень давно. Они стали популярными благодаря тому, что отлично справились с возложенной на них функцией обогрева помещения без особых затрат извне. В нашей статье мы разберем положительные и отрицательные стороны этих радиаторов. Также уделим внимание нюансам их установки, техническим характеристикам и другим интересным моментам, о которых обязательно стоит упомянуть.

Краткое содержание статьи:

Положительные стороны использования биметаллических радиаторов

• Начать стоит с дизайна. Биметаллические радиаторы имеют возможность идеально вписаться практически в любой жилой интерьер. Они не имеют острых углов и занимают очень мало места. При необходимости – всегда есть возможность спрятать их внутри стены.

• Эти радиаторы имеют отличный срок службы, который составляет примерно 25 лет.

• Отлично подходит для всех систем отопления.

• Очень хорошо выдерживает давление. Даже если в системе отопления она поднимается до 30-40 атмосфер – это никак не сказывается на их прочности.

• Хорошо дайте теплу помещение, которое точно не даст вам замерзнуть зимой.

• Благодаря специализированному терморегулятору можно практически мгновенно изменять температуру в помещении.

• В случае поломки, благодаря удачной конструкции, можно провести ремонт на месте без демонтажа или отключения подачи воды.

Минусы биметаллических радиаторов

Недостатков у этих радиаторов намного меньше:

• Из-за разного коэффициента расширения алюминиевого сплава и стали со временем может возникать скрип радиатора при нагревании.

• При использовании некачественной охлаждающей жидкости может произойти быстрое засорение труб.

• Стоимость значительно выше, чем, например, аналоги из чугуна / стали / алюминия.

Как рассчитать количество секций радиатора?

При производстве расчетов не требуется быть каким-то математиком.Формула настолько проста, что люди могут с ней справиться даже с гуманитарным складом ума.

Прежде чем производить расчеты, узнайте точную площадь помещения. Следующим шагом вам необходимо узнать производственную мощность радиатора.

Чтобы узнать количество секций радиатора (обозначено A), вам нужно умножить площадь помещения (обозначена S) на 100 и разделить на мощность радиатора (обозначена P). Схема выглядит так:

A = S × 100 ÷ P

Например, если площадь комнаты 45 кв.м. и мощностью радиатора 200 Вт получаем:

A = 45 × 100 ÷ 200

А = 22,5

Из этого можно сделать вывод, что для того, чтобы правильно обогреть комнату площадью 45 квадратных метров нам потребуется 22-23 секции радиатора.

Установка биметаллических радиаторов отопления

Полная конструкция состоит из труб и непосредственно радиатора. Эти два компонента соединяются точечной сваркой.По этим причинам лучше прибегнуть к помощи высококвалифицированных специалистов, которые сделают работу безопасно, качественно и в кратчайшие сроки.

При установке биметаллических радиаторов мастера советуют использовать полипропиленовые трубы. Это значительно упрощает установку последнего и сводит к минимуму риск того, что трубы могут быть заблокированы нежелательным покрытием изнутри во время эксплуатации.

Конкретно, что стоит знать об установке:

• Установка происходит после подготовки рабочего пространства, выполнения разметки и просверливания креплений для кронштейнов.

• Установите радиатор, ориентируясь на расстояние от пола до низа радиатора. Этот показатель желательно поддерживать в районе 60-120 миллиметров. Это сделано для того, чтобы добиться максимальной теплоотдачи.

• Монтаж производить строго под оконным пространством.

Что касается технической части, вам необходимо выполнить следующие шаги:

• По окончании разметки просверливаются отверстия под кронштейны и фиксируются дюбелями на цементном растворе.

• Затем радиатор комплектуется краном Маевского (позволяет удалить лишний воздух из системы). Также он оборудован футорками и переходниками в том месте, где радиатор подсоединяется к трубам.

• Последним шагом является оснащение водонапорной башни с кранами. Затем идет установка труб, соединяющих сам радиатор и стояк.

Как видите, установка биметаллического радиатора – не сложный процесс, если правильно следовать пошаговой инструкции.

Схемы подключения делятся на следующие типы:

• Схема односторонняя. В этом варианте труба, по которой поступает вода в радиатор, соединяется со специальной трубкой, которая находится сверху радиатора. Сливной патрубок в этом случае монтируется снизу.

• Нижний контур. Применяется в тех случаях, когда система отопления скрыта в напольном покрытии. В этом случае сливная и подающая трубы подключаются строго с противоположных сторон.

• Схема – по диагонали. Очень хорошо подходит для многосекционных радиаторов. Подводящий патрубок подключается к радиатору сверху, а выпускной – снизу.

Схем, как видите, достаточное количество и только вы решаете, какая схема более применима в ваших обстоятельствах.

Биметаллические радиаторы отопления какие лучше и прочнее?

В этой части мы сравним биметаллические радиаторы с полуметаллическими.Также обратите внимание, что из них лучше – секционное или монолитное? Это очень важная деталь, так как она позволит более разумно подойти к выбору и не тратить лишние деньги.

Так какие радиаторы лучше – биметаллические или полибиметаллические?

Эти два радиатора отличаются тем, что в первом сердечник сварен и отлит из алюминия, что предотвращает возникновение коррозии через некоторое время. Во-вторых, сердечник содержит два металла (сталь и алюминий).Это из-за смеси этих металлов, хотя она более подвержена коррозии, но зато имеет более высокую теплопередачу. Что касается цены – она ​​практически такая же, как у первого, второго.

Что выбрать? Если вам важна жизнь, то биметаллический вариант. Если важна теплоотдача, то полуметаллический. Как видите, все предельно просто.

А насчет разделения на секционное и монолитное основание?

Секционные отличаются от монолитных тем, что первые состоят из так называемых разделенных секций, а вторые представляют собой единую систему без стыков.

Большинство мастеров говорят, что однозначно стоит выбирать монолитные варианты. Монолитный выигрыш в исполнении. Они следующие:

• Срок службы около 50 лет. В разрезе этот срок составляет около 25 лет.

• Выдерживает давление до 100 бар. В секционных всего 25-35 бар (такие маленькие, так как не выдерживают стыков секций)

Единственное, в чем одинаковы оба варианта, – это тепловая мощность, которая составляет 100-200 Вт на секцию.

Естественно, монолитные радиаторы дороже секционных, но исходя из своих достоинств – оно того стоит.

Чтобы не изучать досконально каждого производителя, мы составили таблицу, в которой представлены средние показатели для различных характеристик биметаллических радиаторов:

Внешний вид биметаллических радиаторов

Если вас волнует вопрос дизайна, то вам обязательно нужно знать – для каждой компании он действительно уникален и не похож друг на друга.На данный момент существует значительное количество различных фирм, производящих биметаллические радиаторы. Перечислим самых крупных и известных покупателей. Это такие компании, как Sira (Италия), Royal (Италия), Rifar (Российская Федерация), Tenrad (Германия).

Как видите, в чем-то все они похожи, но все же отличаются разными особенностями. Какой выбрать – решать вам. Все зависит от ваших вкусовых предпочтений.

На что обращать внимание при покупке биметаллического радиатора?

С различными техническими характеристиками, дизайном и прочими подсказками разобрался. Теперь конкретно обратим внимание на то, на что следует обратить внимание при покупке биметаллических радиаторов. Это очень важный момент, который позволит вам не покупать некачественный товар и лишний раз не потерять деньги.

Вот моменты, на что именно стоит обратить внимание:

• Конструкция аккумулятора.Это очень важно, так как конструкция зависит как от сложности монтажа, так и от передачи тепла от радиатора в будущем. Также возможность добавлять или удалять разделы.

• Расстояние между осями. Стандартные значения – 35 и 50 сантиметров. Если нужно больше-меньше, то естественно можно найти варианты с разными нестандартными значениями. Но их сложно найти.

• Внешний вид радиатора. Биметаллические радиаторы предназначены для крепления на ровных поверхностях.Но если у вас могут возникнуть проблемы при установке (или вам просто нужно какое-то нестандартное решение), то современный рынок может предложить разные нестандартные решения. Как правило, такая пара точно есть в наличии практически у каждого производителя.

• Технические характеристики. Этот пункт понятен. О нем мы говорили выше. Обращать внимание на технические характеристики всегда стоит. Ведь ошибиться с выбором очень легко и, например, неправильно выбрать радиатор по размеру относительно метража отапливаемого помещения.Или ошиблись с мощностью и не получили хорошего теплоотвода. Всегда помните о математической формуле, которую мы дали.

Как показывает практика, биметаллический радиатор выделяет примерно столько же тепла, что и чугунный аналог. Этот показатель колеблется в районе 150-180 Вт. Подробности об этом написаны в паспорте конкретной модели. Мы снова возьмем для примера несколько самых известных производителей, о которых шла речь выше, и составим небольшую таблицу с параметрами теплопередачи.

Обязательно говорите, что чем выше показатель, тем лучше будет теплоотдача, поэтому всегда следует выбирать модели с более высокими показателями. Откровенно говоря – чем выше ставка, тем теплее будет в квартире в отопительный сезон.

Что лучше – массивные или секционные биметаллические радиаторы?

Однозначного ответа на этот вопрос нет. Твердые биметаллические радиаторы состоят из «твердой» сердцевины, обернутой оболочкой, а секционные, как мы уже знаем, состоят из множества секций.

Биметаллические секционные радиаторы следует брать в том случае, если для вас важны следующие вещи:

• Высокая скорость охлаждения и нагрева.

• Возможность подключения к системе отопления любыми трубами.

• Регулирование мощности теплопередачи за счет удаления или добавления секций.

• Небольшой вес, что приятно при установке.

Цельнотянутые биметаллические радиаторы следует выбирать по следующим причинам:

• Выдерживают давление во много раз больше секционного.

• Менее подвержены коррозии (которая возникает в не отопительный сезон)

• Обладают большей герметичностью.

• Нанести механическое повреждение очень сложно.

Мастера советуют выбирать твердые радиаторы. Это как раз в том случае, если вы собираетесь проводить установку в домашних условиях. Секционные хорошо подходят для офисных и других общественных помещений. В домашних условиях важны прочность и долговечность. Не хотите нечаянно затопить соседей или постоянно ремонтировать отопительную систему?

В заключение этой объемной статьи подведем некоторые итоги.Мы рассмотрели положительные и отрицательные стороны биметаллических радиаторов. Мы научились правильно рассчитывать количество секций, чтобы добиться грамотной теплоотдачи. Мы обратили внимание на схему установки и подключения последнего. Не обошли стороной вопросы дизайна, размеров, нюансов при выборе и прочего. Как видно из вышесказанного, грамотный выбор биметаллических радиаторов отопления – еще одна задача, к решению которой нужно подойти со всей строгостью. Ведь это одна из тех вещей, которые сделают ваш дом комфортным даже в самые холодные месяцы, а потому не стоит пренебрегать всеми советами, которые мы перечислили.Если вы будете соблюдать все вышеперечисленное, это доставит радость и сэкономит бюджет вашей семье на долгие десятилетия. Согреться!

Долгие годы вопроса о выборе радиатора вообще не стояло, потому что кроме чугунной «гармошки» других радиаторов просто не было.

Сегодня рынок наводнен новыми моделями и разными производителями.

Конструкция конвекторов постоянно совершенствуется, добавляются новые материалы и комбинации материалов.

Биметаллические батареи стали «золотым стандартом» в своем секторе.Они объединили в себе достоинства двух металлов и успешно применяются домовладельцами.

Что такое «биметаллические радиаторы»? Технические характеристики, особенности конструкции и помощь в выборе.

Металлы, которые чаще всего используются для изготовления биметаллических радиаторов, – это сталь и алюминий.

Слабым местом стали является низкая теплоотдача. Алюминий недолговечен из-за повышенной чувствительности к коррозионным процессам.

Используя эти металлы вместе, разработчики добились того, чтобы их радиаторы имели высокую теплоотдачу, выдерживали высокое давление и были более долговечными.

Конструкция отдельной секции такого радиатора представляет собой стальную основу из двух горизонтальных трубок, соединенных тонкой вертикальной стойкой. Трубки имеют резьбу (с одной стороны слева, с другой стороны справа) для соединения секций аккумулятора.

Охлаждающая жидкость контактирует только с этой сталью внутри. Затем тепло передается алюминиевому теплообменнику, который распределяет тепло по комнате. Внешний алюминиевый слой имеет сложную структуру и продуманную схему движения воздуха.

Другой вариант биметаллических радиаторов – медь с алюминием. В отличие от первого они не секционные, а цельные.

Внутри алюминиевого корпуса находится медная катушка. Внутренняя поверхность медных труб гладкая, мало вызывает коррозию и может использоваться с любой охлаждающей жидкостью.

С сердечником из нержавейки АКБ не страшен и полный разряд воды.

Установка биметаллических радиаторов ничем не отличается от установки любых других аккумуляторов.Рекомендации по установке в СНиП 3.05.01-85

Технические характеристики

Биметаллические радиаторы отопления – что лучше выбрать? Вот пять основных параметров радиаторов:

1. Теплопередача или мощность.
2. Рабочее давление.
3. Размеры.
4. Вместимость одной секции.
5. Температура охлаждающей жидкости.

Теперь разберемся поподробнее.

1. Теплопередача / мощность . Он характеризует количество тепла, которое отдает одна секция батареи.Измеряется в ваттах. Биметаллические радиаторы имеют неплохие характеристики – в районе 190 – 200 Вт. Производитель указывает данные, полученные в ходе теста.
2. Давление. Какую нагрузку, не ломаясь, выдержит аккумулятор. Указано в техническом паспорте. Есть рабочее давление, испытательное и разрушающее, т.е. критическое. Измеряется в атмосферах или мегапаскалях. Для биметаллических батарей рабочее давление колеблется в пределах 15-40 атм., Или 1,5-4 МПа.
3. Размеры. Включает ширину, высоту, глубину одной секции, вес и межосевое расстояние. Вес радиатора не влияет на его работоспособность, но легче установить легкие батареи. Расстояние от центра впуска до центра выходного коллектора – это межцентровое расстояние. Важно знать, что переделывать трубы системы отопления не придется. Например, 560х80х100 мм. 3кг., 500мм (самый распространенный показатель).
4. Вместимость одной секции. Сколько воды или другого теплоносителя помещается в одну секцию. Чем больше емкость – тем больше площадь теплоотдачи. Кроме того, более узкие части аккумулятора менее устойчивы к скачкам давления.
5. Температура охлаждающей жидкости. Вода какой температуры не повредит аккумулятор. Индикатор может включать pH. Например, 130 0 С, pH – 8,3-9,5.

Любые биметаллические батареи достаточно легкие, чтобы их можно было повесить даже на гипсокартон.

Как выбрать

При выборе радиатора нужно учитывать некоторые параметры устройства и производить несложные расчеты.

Для отопления в частном доме подойдут радиаторы с любым минимальным давлением.

Для централизованного отопления стоит покупать батареи с максимальным давлением. т.к. в системах часто бывают скачки и падения, а в начале отопительного сезона при проверке в трубы подается вода под давлением, превышающим обычное давление более 1 атм.

Российские производители скромно поставили себе аккумуляторы на 16 атм. Но выдерживают давление и в три раза превышают этот показатель.

А вообще желательно, чтобы показатель давления в системе был на 1-2 атм. Меньше рабочего давления радиатора.

Нужно знать, что будет заливаться в радиатор. Если у вас есть центральное отопление, узнайте качество воды и температуру.

Высота подбирается индивидуально на месте.Как правило, от пола на нужном расстоянии от подоконников. Оптимальный вариант:

• От стены – 3 см;
• От пола и подоконника – 10см.

Хотя есть модели, вписанные в интерьер совершенно необычным образом: как обрамление большого вазона цветами, так и в виде занавесок по всей высоте стены.

Батареи могут быть с верхним и нижним подключением. Последние иногда стоят дороже, в связи с тем, что на них удобнее устанавливать термостатический вентиль.

Ищите симметричные модели (верх с низом; задняя и передняя). Их легче монтировать, можно поворачивать и крутить. И даже если какая-то деталь случайно поцарапана, ее можно просто повернуть к стене.

Рассчитать количество секций

Формула расчета количества секций биметаллических радиаторов отопления: N = P x (100: ТО).

• N – количество секций;
• P – площадь помещения;
• ТО – Секция теплопередачи.

Допустим, у нас есть комната в 18 м 2 Расчет будет выглядеть так:

N = 18 x (100: 200 Вт).

Получается 9 разделов.

Преимущества и недостатки

Преимуществ у биметаллических радиаторов много:

• Устойчивость к давлению.
• Устойчив к гидроударам.
• Возможность установки в квартире и доме.
• Высокая теплоотдача.
• Прочность.
• Гладкая внутренняя поверхность.
• Совместимость с трубами из любых материалов.
• Секционная конструкция позволяет набрать аккумулятор нужного размера.
• Защитное покрытие, исключающее необходимость окраски аккумуляторов.
• Богатый выбор дизайнерских решений.

Стыковка между сталью более надежна, чем стыковка из алюминия.

Шорох воды, часто сопровождающий работу радиаторов отопления, присутствует в биметаллических моделях только на этапе нагрева. В дальнейшем устройство работает бесшумно.

Если вода течет по трубам медленно, в радиаторах неизбежно будут скапливаться отложения и мусор. Биметаллические радиаторы можно разбирать, а значит, чистить.

Недостатки:

• Плохо переносит воздух в охлаждающей жидкости;
• И главное – цена. Биметаллические радиаторы отопления дороже любых других (стоимость одной секции от 450 до 700 рублей).

Есть еще «слабое место» – межсекционные стыки.После длительного использования необходимо заменить прокладки.

Батареи в современном доме – неотъемлемая часть системы отопления. Но чтобы отопление было эффективным, необходимо правильно подобрать радиаторы. Технические характеристики биметаллических радиаторов отопления положительны, в связи с чем пользуются большой популярностью. Этот вид радиаторов получил свое название из-за двухслойных стенок, которые состоят из двух разных металлов. Но сегодня на рынке появляется все больше новых моделей биметаллических радиаторов, характеристики которых все больше улучшаются.

Рис. 1

Технические характеристики

Следует отметить основные характеристики биметаллических отопительных приборов, их можно разделить на несколько основных пунктов:

• Тепловая мощность данного радиатора довольно большая, а именно около 100-190 Вт. . Алюминиевая оболочка обладает хорошей теплоотдачей.
• Давление в радиаторе. Рабочее давление биметаллических радиаторов может достигать 40 атм. Это связано с прочной конструкцией, то есть стальным сердечником.Чтобы произошел разрыв этой активной зоны, давление должно быть на уровне 90 атм. Можно сделать вывод, что биметаллический радиатор отопления, напорные характеристики которого достаточно велики, может работать и в экстремальных ситуациях, а именно с гидроударом.
• Температурный режим. Этот показатель может достигать 1000С и более.
• Биметаллический аккумулятор обладает высокой устойчивостью к коррозионным процессам. По этому параметру наиболее эффективны устройства с сердечником из нержавеющей стали.
• Важной характеристикой биметаллических радиаторов отопления является их эстетичный внешний вид. По своей форме и передней панели радиаторы подойдут к любому интерьеру.

Надежность и эффективность – главные характеристики биметаллических устройств.

Но следует учитывать, что эти качества в полной мере присущи продукции известных производителей, зарекомендовавших себя на рынке. Например, Global Style (Италия), Sira (Италия), Rifar (Россия), Royal thermo (Италия).Такие производители, как правило, дают гарантию на отопительные приборы 10-15 лет. Радиаторы известных производителей отличаются не только высоким качеством, но и элегантным внешним видом и небольшими параметрами.

Прибор

Комплект биметаллического радиатора отопления двухслойный:

• Внутренний слой представляет собой стальной сердечник, состоящий из верхнего и нижнего коллектора, имеющий Н-образную форму (рис. 2). Коллекторы соединены тепловой трубкой – именно по этой трубе течет теплоноситель.Внутренняя металлическая конструкция идеально подходит для системы отопления, то есть хорошо держит давление.
• Наружный слой представляет собой декоративную оболочку, которая состоит из нескольких пластин (в виде секций) или в виде сплошной панели (рис. 2).

Рис. 2 Биметаллическая конструкция
Радиатор

Секционная конструкция биметаллического отопительного прибора имеет внутри герметичные крепления. Такая конструкция имеет существенное преимущество: радиатор можно увеличивать (увеличивать) или уменьшать.

Тепловые характеристики биметаллического устройства также находятся в материалах изготовления. Есть 2 типа:

• Медь и алюминий. Этот тип радиатора имеет довольно хорошие характеристики. Медь обладает высокой теплопроводностью, не поддается коррозионным процессам. Также это устройство обладает большой мощностью.
• Сталь и алюминий. Этот вариант изготовления радиаторов может быть без сердечника в виде труб, а просто со стальными каналами.Этот вариант имеет больший отвод тепла. И в этом дизайне нет преград.

Биметаллические радиаторы оснащены каналами с малым поперечным диаметром. Это означает, что требуется небольшое количество охлаждающей жидкости. Это весомый плюс для эффективной работы системы отопления, так как функции термостата будут выполняться молниеносно. Технология создания отопительных приборов биметаллического типа довольно сложна. Это литье выполняется под высоким давлением.А также некоторые модели изготавливаются с помощью точечной сварки.

Радиаторы биметаллические, то есть секции соединяются резьбовыми штуцерами, а также сваркой. Сварочный шов выдерживает большее давление в системе отопления и температуру. В сварочных моделях температура достигает 1350С, а в ниппельных – 1100С.

Недостатки оборудования

Характеристики биметаллических радиаторов имеют ряд недостатков. А именно:

• Главный минус – высокая цена данного товара.Биметаллические батареи значительно дороже чугунных.
• Часто биметаллические модели поддаются коррозионным процессам при наличии воздуха в системе, например, когда в многоэтажных домах сливают воду из системы в неотопительный сезон или при авариях и ремонтах. А также прогрессирует коррозия, если в качестве теплоносителя использовать антифриз.
• К недостаткам можно отнести малое проходное сечение коллекторных форсунок.

Подбор

Чтобы правильно выбрать биметаллический радиатор, технические характеристики которого подходят индивидуальной системе отопления, необходимо учесть несколько факторов.Обязательно нужно знать размер (диаметр) трубопровода, который подключается к аккумулятору.

Также важно произвести расчет и решить, какая теплопередача (мощность) необходима. Здесь нужно учитывать площадь комнаты. Перед покупкой столь дорогой части системы отопления нужно внимательно изучить и определиться с материалом, из которого изготовлены радиаторы. То есть прочность материала и конструкция устройства. Это связано с давлением в системе.

Что касается эстетического вида, то это тоже немаловажно. Вы можете выбрать цвет и форму, которые лучше всего подходят интерьеру дома / квартиры. При выборе биметаллического радиатора отопления характеристики параметров должны соответствовать нормам пожарной безопасности. Итак, расстояние от окна до пола должно быть 15 см.

Межосевое расстояние (рис. 3) – это размер радиатора, который измеряется между верхним и нижним коллектором. Расстояние между центрами варьируется от 20 до 80 см.Большие значения подходят только для помещений с соответствующими размерами или интерьером.

Есть и другие расчеты, например, высота, ширина и глубина аккумуляторной секции (рис. 3). Высота – это величина, которая обычно на 8-10 см больше межосевого расстояния. Ширина секции устройства у каждого производителя может быть разной, но, как правило, она составляет около 8 см. Глубина разреза обычно колеблется от 8-10 см. Но он может быть меньше, если устройство будет иметь большую высоту.

Рис. 3

Выбор тепловой мощности

Технические характеристики биметаллического радиатора соответствуют друг другу, а именно эта тепловая мощность (Вт) и межосевое расстояние:

• 100 Вт – 20 см;
• 100-145 Вт – 30 см;
• 120-140 Вт – 35 см;
• 179-200 Вт – 50 см.

Благодаря данной технической спецификации вы сможете узнать, сколько секций той или иной модели радиатора вам необходимо приобрести.

Рис. Четыре биметаллических радиатора разных типоразмеров

Плата

Так как стоимость этих отопительных приборов достаточно велика, важно правильно рассчитать количество необходимых секций, чтобы не переплачивать.

Для этого расчета вам понадобится следующая информация:

• Площадь помещения (м2) – S;
• Мощность одной секции конкретной модели радиатора составляет Н;

Таким образом, формула выглядит так: (S * 100) / N = количество секций (единиц).

Например, комната – 15 м2, а мощность одной секции аккумулятора составляет 160 Вт. Расчет: (15 * 100) / 160 = 9,3.

Чтобы округлить полученное число нужно в большую величину, то есть получается, что по этим параметрам нужно 10 секций биметаллического нагревательного прибора. Но также следует учитывать количество окон в комнате, если их больше одного, то следует добавить 1-2 секции. Лучше, конечно, обратиться к квалифицированным специалистам, которые сделают правильный расчет с учетом всех технических параметров и теплопотерь дома.

В свое время выбор аккумуляторов не был просто ограничен – он отсутствовал. Выпускаются только, за отсутствием альтернатив считаются самыми надежными и красивыми (особенно если их покрасить в нестандартный цвет). С появлением радиаторов выяснилось – есть более прочные модели.

Релиз стал еще одним открытием – батарейки могут быть легкими и эстетичными. Изобретение двухкомпонентных нагревательных устройств доказало, что все преимущества можно объединить в единое целое.

Конструктивно – это трубопровод стальной в алюминиевой оболочке (ребрах) . В этой «двойственности» и заключается их главное преимущество.

Сочетание присущей стали прочности и инертности к химическим реагентам с увеличенной номинальной мощностью алюминия привело к созданию легких, эстетичных, долговечных устройств с быстрым нагревом воздуха.

Есть два типа биметаллических радиаторов:

По технологии изготовления, помимо полноценных радиаторов, полностью сделанных на стали, существуют также так называемые псевдо или полуметаллические модели .Их армируют только стальными трубками, расположенными в вертикальных каналах.

Псевдометаллические батареи легче, дешевле, но не отличаются долгим сроком службы, надежностью и долговечностью этого биметалла.

Опции

Выбирать биметаллические радиаторы отопления следует по техническим характеристикам, которые мы подробно расскажем в этом подразделе.

Давление

В среднем биметаллическое оборудование способно выдержать до 35 – 40 , а отдельные образцы, в частности, монолитные модели – до 100 атмосфер.

Для систем отопления в частных домах достаточно и невысоких на 16 – 20 атмосфер . Более высокие значения оптимальны для централизованных, так как есть риск перепадов давления.

Теплопередача

Коэффициент теплоотдачи двухкомпонентных радиаторов увеличивается за счет закрученного воздушного потока, который создается за счет продуманной конструкции формы ребер. Точно рассчитанный шаг создает хорошее сцепление с воздухом . В характеристиках секционных радиаторов по умолчанию указана мощность одной секции.

Размеры

Основная часть изделий имеет стандартные габариты. Самый популярный с межосевым расстоянием 500 и 350 мм . Общая высота рассчитывается по формуле «межосевое расстояние плюс восемьдесят».

Так как межосевое расстояние эквивалентно только отрезку между центрами коллекторов, то к нему прибавляется высота остальных элементов, равная 80 мм .

Некоторые производители выпускают радиаторы с нестандартными значениями – 200 (Русский Рифар, Английский Bilux, Итальянский Sira), 800 мм (Sira).

Температура

При небольших объемах теплоносителя (150 – 380 мл на секцию) биметаллическое оборудование нагревается всего за несколько минут и способно выдерживать температуру охлаждающей жидкости до 130 ° .

Сложность монтажа и долговечность

Установка максимально проста . Никакого специального оборудования или профессиональных знаний не требуется. Все необходимые детали входят в комплект.

Большинство производителей скромно заявляют о сроке службы биметаллических аккумуляторов на уровне 10-15 лет, но реально при правильной эксплуатации они могут прослужить до 20-25 лет и даже дольше.

Преимущества перед другими типами

Объективный обзор показывает, что биметаллическое оборудование имеет много плюсов при минимальном количестве минусов .

• Высокая мощность . По сравнению с биметаллическими батареями теплопередача выше как минимум в три раза.
• Малый вес . Только алюминий легче биметалла.
• Внутренних депозитов нет . Гладкие стальные стены не задерживают ил и прочий мусор, чем не могут похвастаться чугунные радиаторы.
• Прочность . Модели из чугуна и чистого алюминия не выдерживают гидроудара такой прочности, на которую рассчитан стальной сердечник биметаллических устройств.
• Прочность . Инертность к химическим веществам и качество охлаждающей жидкости увеличивает срок службы биметалла. Алюминий такими свойствами не обладает.
• Коррозионная стойкость . Этому показателю не могут соответствовать ни чугун, ни алюминий.
• Малый объем теплоносителя .В радиаторах из других металлов вода циркулирует в десять раз больше, а значит, они нагреваются намного медленнее.

недостатки

Из технологических недостатков, если не учитывать относительно высокую стоимость, их всего два:

• Если мощность номинальная, то второй коэффициент теплоотдачи больше. Следовательно, в случаях , когда основным критерием выбора является суммарный тепловой поток, лучшим вариантом будет алюминий .
• не так долго согревает, остывает чуть быстрее .

Из представленных в продаже биметаллических изделий они обладают наиболее оптимальными характеристиками как для индивидуальных, так и для централизованных систем отопления. Они вобрали в себя лучшее, что есть в батареях из других металлов.

Небольшие проблемы, которые могут возникнуть во время работы, чаще связаны с ошибками при установке или производственными дефектами. Во избежание неприятностей не покупайте товары неизвестных производителей даже по самым привлекательным ценам.

Отопительные батареи от производителя Sira подходят для установки в помещениях различного назначения, которые могут быть общественными или жилыми. Производитель этого оборудования находится в Италии, и среди другой продукции, которую он производит, можно выделить биметаллические радиаторы Sira.

При их производстве используются технологии, обеспечивающие эффективную работу оборудования при невысокой стоимости. Описанные устройства отличаются высокой теплоотдачей, способны обеспечить надежность ТЭНа и устойчивы к скачкам давления.

Отзывы о радиаторах

Если вы решили рассмотреть биметаллические радиаторы Sira, то примером может служить модель марки BI POWER H.500. Это секционный продукт, который, по мнению потребителей, отличается доступной ценой, привлекательным внешним видом и хорошей теплоотдачей. Еще один отличный вариант, по мнению покупателей, – GLADIATOR, который имеет высоту 500 мм. Стоимость такого радиатора Sira, отзывы о котором следует читать, оптимальна, а тепловыделение выше по сравнению с аналогичными моделями других производителей.

Поставщик дает на свою продукцию 15-летнюю гарантию, в течение которой радиатор не протечет, и если это произойдет, производитель будет готов заменить товар. По словам владельцев квартир и домов, которые уже приобрели радиаторы «Гладиатор», можно утверждать, что они имеют необычный внешний вид и отличное качество. В целом, RS 500 Bimetal – это аккумулятор премиум-класса, изготовленный по запатентованной технологии.

Наружная оболочка сделана из алюминия, а сердечник – из стали.Обладает высокой устойчивостью к различным воздействиям. Это должно включать некачественную охлаждающую жидкость. Начинка надежно защищена алюминиевым корпусом от негативных воздействий, кроме того, биметаллическая конструкция способствует эффективному процессу теплообмена, который пользуется большой популярностью у потребителей. Биметаллические радиаторы Sira хороши еще и тем, что их рабочее давление достигает 40 бар. Такие показатели не свойственны ни одному продукту от конкурентов. Представленные на рынке серии (RS Bimetal, Gladiator и Bi Power) объединяют высокое качество, экономичность, современный дизайн, безопасность и надежность.

Потребители особо подчеркивают, что аккумулятор не имеет острых краев, что немаловажно, когда в семье есть дети. Купить аккумулятор можно, ограничив количество секций от 4 до 10. Модельный ряд достаточно широк, поэтому потребителям нравится, что оборудование можно подобрать практически на любую высоту подоконника.

Performance Reviews

Потребители, которые уже успели оценить описанные качества радиатора, отмечают, что после установки аккумуляторов зимой в комнате становится намного теплее, чем раньше.При замене стальных батарей средняя температура становится выше. Кроме того, по мнению покупателей, интерьер помещения можно сделать более привлекательным. Количество секций одновременно может быть меньше, но объем отдаваемого тепла будет в 2 раза больше.

Радиаторы Sira, по словам владельцев недвижимости, можно заменить, когда есть необходимость избавиться от старых чугунных аккумуляторов. Если вы хотите, чтобы оборудование прослужило как можно дольше, то описанный вариант станет лучшим решением.Устройства, по мнению потребителей, соответствуют всем требованиям. Они обладают хорошей теплоотдачей и имеют качественное покрытие, которое надежно держится даже тогда, когда внутри вода имеет высокую температуру. Радиаторы Sira работают, как показывает практика, без нареканий.

Отзывы о том, почему стоит выбрать биметаллические радиаторы

Биметаллические изделия для отопления помещений – гордость компании. Технология предполагает использование двух металлов, которые практически никогда не сочетаются. Они стали одним устройством и оказались очень популярными.

Внутри – сталь, которая контактирует с охлаждающей жидкостью и передает тепло алюминиевому корпусу. В результате можно получить устройство, которое, по мнению потребителей, надежно защищено от щелочи и коррозии. Покупателям нравится, что описываемое оборудование эффективно обогревает помещение, при этом прибор очень удобен в использовании и имеет небольшой вес.

Радиаторы Sira имеют еще одну важную особенность, которая выражается в долговечности. По сравнению с другими компаниями, у описываемого поставщика достаточно длительная гарантия.Потребители подчеркивают, что другие поставщики обычно предоставляют десятилетнюю гарантию.

Технические характеристики модели R. S. 300 BIMETALL

У данной модели оборудования высота секции 372 мм. Что касается ширины, то она составляет 80 мм, а глубина – 95 мм. Эти параметры позволяют установку батарей в помещениях с небольшими размерами подоконника.

Устройство теплопередачи 142 Вт. Что касается подключения к системе, важно учитывать кислотность теплоносителя, которая может варьироваться от 6.От 5 до 9 pH. Температура не должна превышать 110 ° C. Межосевое расстояние 300 мм. Радиатор Sira окрашен порошковой эмалью, которую называют псевдокерамикой. Одну секцию можно купить за 750 руб.

Характеристики моделей R. S. 500 и 800

Самая продаваемая модель описываемой серии – R. S. 500. Имеет стандартные параметры, позволяющие установить оборудование в любых помещениях. При этом пространство будет полностью нагрето, и устройство не займет лишнего места.

Высота радиатора 578 мм. Одна секция обеспечивает теплопередачу в пределах 199 Вт. Что касается расстояния между секциями, то оно написано в маркировке и составляет 500 мм. За один раздел придется заплатить 720 руб. минимум. Если вас интересуют другие технические параметры, они остаются такими же, как и у описанного выше устройства.

Отопительная батарея R. S. 800 не занимает много места по ширине. Высота одной секции 880 мм, тепловая мощность 280 Вт.Межосевое расстояние 800 мм. За один раздел нужно заплатить 1200 руб.

Характеристики радиатора серии «Гладиатор»

Модель Gladiator 200 является бюджетной, так как имеет низкие технические характеристики по сравнению с другими сериями. Одна секция имеет мощность 92 Вт. Высота и глубина 275 и 80 мм соответственно. Расстояние между центрами ясно из названия.

Максимальное рабочее давление немного ниже и равно 30 атмосфер. Внешний вид моделей этой серии отличается более интересным дизайном.Верхняя часть плавно переходит в лепестки, которые играют роль декора и являются вспомогательным средством для улучшения теплоотдачи. Такая батарея отопления обойдется вам в 530 рублей.

Характеристики радиаторов “Гладиатор 350”

Высота первой из этих моделей 423 мм. Расстояние между осями 350 мм. Каждая секция способна обеспечить теплопередачу в пределах 142 Вт. Во всем остальном радиатор практически такой же, как у «Гладиатора 200».Даже стоимость этих моделей идентична и составляет 540 рублей.

Характеристики радиаторов “Gladiator 500”

Если вас заинтересовали радиаторы отопления Sira, то вам стоит присмотреться к модели Gladiator 500. Его можно назвать самым популярным среди разных слоев населения России. Это связано с универсальностью параметров, высоким качеством и доступной стоимостью. Высота достигает 573 мм, а межосевое расстояние эквивалентно 500 мм.Одна секция имеет мощность в пределах 185 Вт. Купить этот аккумулятор можно по демократичной цене, которая составляет 550 рублей. за один раздел.

Технические характеристики Sira Concurrent

Данная серия является новейшей, поэтому представлена ​​только одной моделью – Concurrent 500. Она вобрала в себя лучшие качества и дизайнерские решения. Изделие отличается интересным дизайном и ребристой боковой структурой.

Ветви разной длины. Таким образом, секции радиатора отопления выглядят привлекательно и необычно, а также обеспечивают дополнительную теплоотдачу.Высота достигает 565 мм, а глубина – 80 мм. Теплоотдача на секцию – 190 Вт. По остальным параметрам модель соответствует радиаторам Sira RS.

Заключение

Биметаллические радиаторы в последнее время становятся все более популярными. Они хороши тем, что их можно использовать в системах отопления с агрессивной водой. Когда приходит время менять старые стальные и чугунные батареи, появляется возможность подумать, какие радиаторы из какого материала приобрести.Довольно много положительных особенностей имеют биметаллические изделия, которые подбираются по мощности, теплопередаче и способности выдерживать определенное давление.

Термическое расширение твердых тел и жидкостей

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите и опишите тепловое расширение.
• Рассчитайте линейное расширение объекта с учетом его начальной длины, изменения температуры и коэффициента линейного расширения.
• Рассчитайте объемное расширение объекта с учетом его исходного объема, изменения температуры и коэффициента объемного расширения.
• Рассчитать термическое напряжение на объекте с учетом его исходного объема, изменения температуры, изменения объема и модуля объемной упругости.

Рис. 1. Подобные термические компенсаторы на мосту Окленд Харбор-Бридж в Новой Зеландии позволяют мостам изменять длину без потери устойчивости. (Источник: Ингольфсон, Wikimedia Commons)

Расширение спирта в градуснике – один из многих часто встречающихся примеров теплового расширения , изменения размера или объема данной массы в зависимости от температуры.Горячий воздух поднимается вверх, потому что его объем увеличивается, что приводит к тому, что плотность горячего воздуха меньше плотности окружающего воздуха, вызывая подъемную (восходящую) силу на горячий воздух. То же самое происходит со всеми жидкостями и газами, вызывая естественный теплоперенос вверх в домах, океанах и погодных системах. Твердые тела также подвергаются тепловому расширению. Например, железнодорожные пути и мосты имеют компенсаторы, позволяющие им свободно расширяться и сжиматься при изменении температуры.

Каковы основные свойства теплового расширения? Во-первых, тепловое расширение явно связано с изменением температуры.Чем больше изменение температуры, тем больше будет гнуться биметаллическая полоса. Во-вторых, это зависит от материала. В термометре, например, расширение спирта намного больше, чем расширение содержащего его стекла.

Какова основная причина теплового расширения? Как обсуждается в «Кинетической теории: атомное и молекулярное объяснение давления и температуры», повышение температуры подразумевает увеличение кинетической энергии отдельных атомов. В твердом теле, в отличие от газа, атомы или молекулы плотно упакованы вместе, но их кинетическая энергия (в виде небольших быстрых колебаний) отталкивает соседние атомы или молекулы друг от друга. Это перемещение между соседними объектами приводит к увеличению расстояния между соседями в среднем и увеличению размера всего тела. Для большинства веществ в обычных условиях нет предпочтительного направления, и повышение температуры приведет к увеличению размера твердого вещества на определенную долю в каждом измерении.

Линейное тепловое расширение – тепловое расширение в одном измерении

Изменение длины Δ L пропорционально длине L .Зависимость теплового расширения от температуры, вещества и длины резюмируется в уравнении Δ L = αL Δ T , где Δ L – изменение длины L , Δ T – изменение температуры, и α – коэффициент линейного расширения , который незначительно изменяется в зависимости от температуры.

В таблице 1 приведены типичные значения коэффициента линейного расширения, которые могут иметь единицы 1 / ºC или 1 / K.Поскольку величина кельвина и градуса Цельсия одинакова, значения α и Δ T могут быть выражены в кельвинах или градусах Цельсия. Уравнение Δ L = αL Δ T является точным для небольших изменений температуры и может использоваться для больших изменений температуры, если используется среднее значение α .

Таблица 1. Коэффициенты теплового расширения при 20ºC
Материал	Коэффициент линейного расширения α (1 / ºC)	Коэффициент объемного расширения β (1 / ºC)
Твердые вещества
Алюминий	25 × 10 – 6	75 × 10 – 6
Латунь	19 × 10 – 6	56 × 10 – 6
Медь	17 × 10 – 6	51 × 10 – 6
Золото	14 × 10 – 6	42 × 10 – 6
Чугун или сталь	12 × 10 – 6	35 × 10 – 6
Инвар (железо-никелевый сплав)	0. 9 × 10 – 6	2,7 × 10 – 6
Свинец	29 × 10 – 6	87 × 10 – 6
Серебро	18 × 10 – 6	54 × 10 – 6
Стекло (обычное)	9 × 10 – 6	27 × 10 – 6
Стекло (Pyrex®)	3 × 10 – 6	9 × 10 – 6
Кварц	0.4 × 10 – 6	1 × 10 – 6
Бетон, Кирпич	~ 12 × 10 – 6	~ 36 × 10 – 6
Мрамор (средний)	2,5 × 10 – 6	7,5 × 10 – 6
Жидкости
эфир		1650 × 10 – 6
Спирт этиловый		1100 × 10 – 6
Бензин		950 × 10 – 6
Глицерин		500 × 10 – 6
Меркурий		180 × 10 – 6
Вода		210 × 10 – 6
Газы
Воздух и большинство других газов при атмосферном давлении		3400 × 10 – 6

Пример 1.Расчет линейного теплового расширения: мост Золотые Ворота

Главный пролет моста Золотые Ворота Сан-Франциско составляет 1275 м в самые холодные дни. Мост подвергается воздействию температур от до от 15 ° C до 40 ° C. Каково изменение его длины между этими температурами? Предположим, что мост полностью стальной.

Стратегия

Используйте уравнение линейного теплового расширения Δ L = α L Δ T , чтобы рассчитать изменение длины Δ L .{\ circ} \ text {C} \ right) = 0,84 \ text {m} \\ [/ latex]

Обсуждение

Это изменение длины заметно, хотя и невелико по сравнению с длиной моста. Обычно он распространяется на многие компенсаторы, поэтому расширение в каждом стыке невелико.

Тепловое расширение в двух и трех измерениях

Объекты расширяются во всех измерениях, как показано на рисунке 2. То есть их площадь и объем, а также их длина увеличиваются с температурой.Отверстия также увеличиваются с увеличением температуры. Если вы прорежете отверстие в металлической пластине, оставшийся материал расширится точно так же, как если бы заглушка все еще была на месте. Заглушка станет больше, а значит, и отверстие должно стать больше. (Представьте, что кольцо соседних атомов или молекул на стенке отверстия отталкивает друг друга все дальше друг от друга при повышении температуры. Очевидно, что кольцо соседей должно становиться немного больше, поэтому отверстие становится немного больше).

Тепловое расширение в двух измерениях

Для небольших изменений температуры изменение площади Δ A определяется как Δ A = 2αAΔ T , где Δ A – изменение площади A , Δ T – изменение температуры , а α – коэффициент линейного расширения, который незначительно меняется в зависимости от температуры.

Рис. 2. В общем, объекты расширяются во всех направлениях при повышении температуры. На этих чертежах исходные границы объектов показаны сплошными линиями, а расширенные границы – пунктирными линиями. (а) Площадь увеличивается из-за увеличения как длины, так и ширины. Увеличивается и площадь круглой пробки. (b) Если заглушку удалить, оставшееся отверстие становится больше с повышением температуры, как если бы расширяющаяся заглушка все еще оставалась на месте. (c) Объем также увеличивается, потому что все три измерения увеличиваются.

Тепловое расширение в трех измерениях

Изменение объема Δ V очень близко Δ V = 3 α V Δ T . Это уравнение обычно записывается как Δ V = βV Δ T , где β – коэффициент объемного расширения и β ≈ 3α. Обратите внимание, что значения β в таблице 1 почти точно равны 3α.

Обычно объекты расширяются с повышением температуры.Вода – самое важное исключение из этого правила. Вода расширяется с повышением температуры (ее плотность уменьшается на ), когда она находится при температуре выше 4ºC (40ºF). Однако он расширяется с при понижении температуры , когда она находится между + 4ºC и 0ºC (от 40ºF до 32ºF). Вода самая плотная при + 4ºC. (См. Рис. 3.) Возможно, самым поразительным эффектом этого явления является замерзание воды в пруду. Когда вода у поверхности охлаждается до 4ºC, она становится плотнее, чем оставшаяся вода, и поэтому опускается на дно.Этот «оборот» приводит к образованию более теплой воды у поверхности, которая затем охлаждается. В конце концов, пруд имеет постоянную температуру 4ºC. Если температура в поверхностном слое опускается ниже 4ºC, вода становится менее плотной, чем вода внизу, и, таким образом, остается наверху. В результате поверхность водоема может полностью промерзнуть. Лед поверх жидкой воды обеспечивает изолирующий слой от резких зимних температур наружного воздуха. Рыба и другие водные животные могут выжить в воде с температурой 4ºC подо льдом из-за этой необычной характеристики воды.Он также обеспечивает циркуляцию воды в пруду, что необходимо для здоровой экосистемы водоема.

Рис. 3. Плотность воды как функция температуры. Обратите внимание, что тепловое расширение на самом деле очень мало. Максимальная плотность при + 4ºC только на 0,0075% больше, чем плотность при 2ºC, и на 0,012% больше, чем при 0ºC.

Установление соединений: соединения в реальном мире – заполнение бака

Рис. 4. Поскольку при повышении температуры газ расширяется больше, чем бензобак, летом нельзя проехать столько миль на «пустом», как зимой.(Источник: Гектор Алехандро, Flickr)

Различия в тепловом расширении материалов могут привести к интересным эффектам на заправочной станции. Один из примеров – капание бензина из только что залитого бака в жаркий день. Бензин начинается при температуре земли под заправочной станцией, которая ниже, чем температура воздуха наверху. Бензин охлаждает стальной бак при его наполнении. Как бензин, так и стальной бак расширяются, когда они нагреваются до температуры воздуха, но бензин расширяется намного больше, чем сталь, и поэтому он может переливаться через край.

Эта разница в расширении также может вызвать проблемы при интерпретации показаний датчика бензина. Фактическое количество (масса) бензина, оставшегося в баке, когда манометр показывает «пустой», летом намного меньше, чем зимой. Бензин имеет тот же объем, что и зимой, когда горит лампочка «долейте топлива», но из-за того, что бензин расширился, масса меньше. Если вы привыкли зимой пробегать еще 40 миль «пусто», будьте осторожны – летом вы, вероятно, выбегаете намного быстрее.

Пример 2. Расчет теплового расширения: газ по сравнению с газовым баллоном

Предположим, ваш стальной бензобак объемом 60,0 л (15,9 галлона) заполнен бензином, поэтому температура и бака, и бензина составляет 15,0 ° C. Сколько бензина вылилось к тому времени, когда они нагрелись до 35,0ºC?

Стратегия

Бак и бензин увеличиваются в объеме, но бензин увеличивается больше, поэтому количество пролитого является разницей в изменении их объема. (Бензобак можно рассматривать как стальной.) Мы можем использовать уравнение для объемного расширения, чтобы рассчитать изменение объема бензина и бака.

Решение

1. Используйте уравнение для увеличения объема, чтобы рассчитать увеличение объема стального резервуара: Δ V _с = β _с V _с Δ T . {\ circ} \ text {C} \ right] \ left (\ text {60} \ text {.{\ circ} \ text {C} \ right) \\ & = & 1 \ text {.} \ text {10} \ text {L} \ end {array} \\ [/ latex]

   Обсуждение

   Это значительное количество, особенно для резервуара объемом 60,0 л. Эффект такой поразительный, потому что бензин и сталь быстро расширяются. Скорость изменения тепловых свойств обсуждается в главе «Тепло и методы теплопередачи».

   Если вы попытаетесь плотно закрыть резервуар, чтобы предотвратить переполнение, вы обнаружите, что он все равно протекает либо вокруг крышки, либо в результате разрыва резервуара.Сильное сжатие расширяющегося газа эквивалентно его сжатию, и как жидкости, так и твердые тела сопротивляются сжатию с чрезвычайно большими силами. Чтобы избежать разрыва жестких контейнеров, в этих контейнерах есть воздушные зазоры, которые позволяют им расширяться и сжиматься, не нагружая их.

   Термическое напряжение

   Тепловое напряжение создается за счет теплового расширения или сжатия (см. «Эластичность: напряжение и деформация» для обсуждения напряжения и деформации). Термическое напряжение может быть разрушительным, например, когда бензин разрывает бак при расширении.Это также может быть полезно, например, когда две части соединяются вместе путем нагревания одной при производстве, затем надевания ее на другую и охлаждения комбинации. Термический стресс может объяснить многие явления, такие как выветривание скал и тротуаров из-за расширения льда при замерзании.

   Пример 3. Расчет теплового напряжения: давление газа

   Какое давление будет создано в бензобаке, рассмотренном в примере 2, если температура бензина повысится с 15?От 0 ° C до 35,0 ° C без возможности расширения? Предположим, что модуль объемной упругости B для бензина составляет 1,00 × 10 ⁹ Н / м ² .

   Стратегия

   Чтобы решить эту проблему, мы должны использовать следующее уравнение, которое связывает изменение объема Δ V с давлением:

   [латекс] \ Delta {V} = \ frac {1} {B} \ frac {F} {A} V_0 \\ [/ latex]

   , где [латекс] \ frac {F} {A} \\ [/ latex] – давление, V ₀ – исходный объем, а B – модуль объемной упругости рассматриваемого материала. Мы будем использовать количество пролитого в Примере 2 как изменение объема Δ V .

   Решение

   1. Измените уравнение для расчета давления: [латекс] P = \ frac {F} {A} = \ frac {\ Delta {V}} {V_0} B \\ [/ latex].
   2. Вставьте известные значения. Модуль объемной упругости для бензина составляет B = 1,00 × 10 ⁹ Н / м ² . В предыдущем примере изменение объема Δ V = 1,10 л – это количество, которое может разлиться. Здесь V ₀ = 60.7 \ text {Pa} \\ [/ latex].

   Обсуждение

   Это давление составляет около 2500 фунтов / дюйм ² , , что на больше, чем может выдержать бензобак.

   Силы и давления, создаваемые термическим напряжением, обычно такие же большие, как в приведенном выше примере. Железнодорожные пути и дороги могут деформироваться в жаркие дни, если у них нет достаточных компенсационных швов. (См. Рис. 5.) Линии электропередач провисают больше летом, чем зимой, и в холодную погоду они лопнут, если провисания недостаточно.Трещины в оштукатуренных стенах открываются и закрываются по мере того, как дом нагревается и остывает. Стеклянные сковороды треснут при быстром или неравномерном охлаждении из-за различного сжатия и создаваемых им напряжений. (Pyrex® менее чувствителен из-за своего малого коэффициента теплового расширения.) Сосуды под давлением ядерных реакторов находятся под угрозой из-за чрезмерно быстрого охлаждения, и, хотя ни один из них не вышел из строя, некоторые из них охлаждались быстрее, чем считалось желательным. Биологические клетки разрываются при замораживании продуктов, что ухудшает их вкус.Повторные оттаивания и замораживания усугубляют ущерб. Даже океаны могут быть затронуты. Значительная часть повышения уровня моря в результате глобального потепления происходит из-за теплового расширения морской воды.

   Рис. 5. Термическое напряжение способствует образованию выбоин. (кредит: Editor5807, Wikimedia Commons)

   Металл регулярно используется в человеческом теле для имплантатов бедра и колена. Большинство имплантатов со временем необходимо заменять, потому что, помимо прочего, металл не сцепляется с костью.Исследователи пытаются найти более качественные металлические покрытия, которые позволили бы соединить металл с костью. Одна из проблем – найти покрытие с коэффициентом расширения, аналогичным коэффициенту расширения металла. Если коэффициенты расширения слишком разные, термические напряжения во время производственного процесса приводят к трещинам на границе раздела покрытие-металл.

   Другой пример термического стресса – во рту. Зубные пломбы могут расширяться иначе, чем зубная эмаль. Может вызывать боль при поедании мороженого или горячем напитке.В наполнении могут образоваться трещины. На смену металлическим пломбам (золото, серебро и др.) Приходят композитные пломбы (фарфор), которые имеют меньший коэффициент расширения и ближе к зубам.

   Проверьте свое понимание

   Два блока, A и B, сделаны из одного материала. Блок A имеет размеры л, × , ширина × , высота = , длина × 2, , длина × , длина , а блок B имеет размеры 2 , длина, × 2, , длина, × 2, , длина, .Если температура меняется, что такое

   1. изменение объема двух блоков,
   2. изменение площади поперечного сечения l × w и
   3. изменение высоты h двух блоков?

   Рисунок 6.

   Решение

   1. Изменение громкости пропорционально исходной громкости. Блок A имеет объем л × 2 л × л = 2 л ³ . Блок B имеет объем 2 л × 2 л × 2 L = 8 л ³ , , что в 4 раза больше, чем у блока A. Таким образом, изменение объема блока B должно быть в 4 раза больше, чем в блоке A.
   2. Изменение площади пропорционально площади. Площадь поперечного сечения блока A составляет L × 2 L = 2 L ² , , а у блока B 2 L × 2 L = 4 L ² . Поскольку площадь поперечного сечения блока B вдвое больше, чем у блока A, изменение площади поперечного сечения блока B вдвое больше, чем у блока A.
   3. Изменение высоты пропорционально исходной высоте. Поскольку исходная высота блока B вдвое больше, чем у A, изменение высоты блока B вдвое больше, чем у блока A.

   Сводка раздела

   • Термическое расширение – это увеличение или уменьшение размера (длины, площади или объема) тела из-за изменения температуры.
   • Тепловое расширение велико для газов и относительно невелико, но им нельзя пренебречь, для жидкостей и твердых тел.
   • Линейное тепловое расширение составляет Δ L = α L Δ T , где Δ L – изменение длины L , Δ T – изменение температуры, а α – коэффициент линейного расширение, которое незначительно меняется в зависимости от температуры.
   • Изменение площади из-за теплового расширения составляет Δ A = 2α A Δ T , где Δ A – это изменение площади.
   • Изменение объема из-за теплового расширения составляет Δ V = βV Δ T , где β – коэффициент объемного расширения, а β ≈ 3α. Тепловое напряжение создается, когда ограничивается тепловое расширение.

   Концептуальные вопросы

   1. Термические нагрузки, вызванные неравномерным охлаждением, могут легко разбить стеклянную посуду. Объясните, почему Pyrex®, стекло с небольшим коэффициентом линейного расширения, менее восприимчиво.
   2. Вода значительно расширяется при замерзании: происходит увеличение объема примерно на 9%. В результате этого расширения и из-за образования и роста кристаллов при замерзании воды от 10% до 30% биологических клеток разрываются при замораживании материала животного или растительного происхождения. Обсудите последствия этого повреждения клеток для перспективы сохранения человеческих тел путем замораживания, чтобы их можно было разморозить в будущем, когда есть надежда, что все болезни излечимы.
   3. Один из методов обеспечения плотной посадки, например металлического штифта в отверстии в металлическом блоке, заключается в изготовлении штифта немного большего размера, чем отверстие.Затем вставляется колышек, когда температура отличается от температуры блока. Должен ли блок быть горячее или холоднее стержня во время вставки? Поясните свой ответ.
   4. Действительно ли помогает пролить горячую воду на плотную металлическую крышку стеклянной банки, прежде чем пытаться ее открыть? Поясните свой ответ.
   5. Жидкости и твердые тела расширяются с повышением температуры, потому что кинетическая энергия атомов и молекул тела увеличивается. Объясните, почему некоторые материалы сжимаются при повышении температуры.

   Задачи и упражнения

   1. Высота монумента Вашингтона составляет 170 м в день при температуре 35 ° C.0ºC. Какой будет его высота в день, когда температура опустится до –10,0ºC? Хотя памятник сделан из известняка, предположим, что его коэффициент теплового расширения такой же, как у мрамора.
   2. Насколько выше Эйфелева башня становится в конце дня, когда температура повышается на 15ºC? Его первоначальная высота составляет 321 м, и можно предположить, что он сделан из стали.
   3. Как изменится длина столба ртути длиной 3,00 см, если его температура изменится с 37?От 0 ° C до 40,0 ° C, если ртуть не ограничена?
   4. Насколько большой следует оставлять компенсационный зазор между стальными железнодорожными рельсами, если они могут достигать максимальной температуры на 35,0 ° C выше, чем при укладке? Их первоначальная длина – 10,0 м.
   5. Вы хотите приобрести небольшой участок земли в Гонконге. Цена «всего» 60 000 долларов за квадратный метр! В праве собственности указано, что его размеры составляют 20 м × 30 м. Насколько изменилась бы общая цена, если бы вы измерили посылку стальной рулеткой в ​​день, когда температура была на 20ºC выше нормы?
   6. Глобальное потепление вызовет повышение уровня моря отчасти из-за таяния ледяных шапок, но также из-за расширения воды по мере повышения средней температуры океана. Чтобы получить некоторое представление о величине этого эффекта, рассчитайте изменение длины водяного столба высотой 1,00 км при повышении температуры на 1,00 ° C. Обратите внимание, что этот расчет является приблизительным, поскольку потепление океана не равномерно по глубине.
   7. Покажите, что 60,0 л бензина при первоначальной температуре 15,0 ° C расширится до 61,1 л при нагревании до 35,0 ° C, как заявлено в Примере 2.
   8. (a) Предположим, что стержень из стали и стержень из инвара (сплав железа и никеля) имеют одинаковую длину при 0 ° C.Какова их разница в длине при 22,0ºC? (b) Повторите расчет для двух геодезических лент длиной 30,0 м.
   9. (a) Если стеклянный стакан емкостью 500 мл заполнен до краев этиловым спиртом при температуре 5,00 ° C, сколько его жидкости выльется через край, когда его температура достигнет 22,0 ° C? б) Насколько меньше воды могло бы перелиться через край при тех же условиях?
   10. Большинство автомобилей имеют резервуар с охлаждающей жидкостью для сбора жидкости радиатора, которая может вылиться из-под горячего двигателя. Радиатор сделан из меди и залит на 16.Емкость 0 л при температуре 10,0 ° C. Какой объем радиаторной жидкости переполнится, когда радиатор и жидкость достигнут своей рабочей температуры 95,0ºC, учитывая, что объемный коэффициент расширения жидкости составляет β = 400 × 10 ^–6 / ºC? Обратите внимание, что этот коэффициент является приблизительным, потому что большинство автомобильных радиаторов имеют рабочие температуры выше 95,0 ° C.
   11. Физик делает чашку растворимого кофе и замечает, что по мере охлаждения кофе его уровень в стеклянной чашке падает на 3,00 мм.Покажите, что это уменьшение не может быть связано с термическим сжатием, рассчитав снижение уровня, если 350 см3 кофе находится в чашке диаметром 7,00 см, а температура снижается с 95,0 ° C до 45,0 ° C. (Большая часть падения уровня происходит из-за выхода пузырьков воздуха.)
   12. (a) Плотность воды при 0ºC составляет почти 1000 кг / м3 (на самом деле это 999,84 кг / м ³ ), тогда как плотность льда при 0ºC составляет 917 кг / м ³ . Рассчитайте давление, необходимое для предотвращения расширения льда при замерзании, пренебрегая влиянием такого большого давления на температуру замерзания.(Эта проблема дает вам лишь представление о том, насколько велики могут быть силы, связанные с замораживанием воды.) (Б) Каковы последствия этого результата для замороженных биологических клеток?
   13. Покажите, что β ≈ 3α, вычислив изменение объема Δ V куба со сторонами длиной L .

   Глоссарий

   тепловое расширение: изменение размера или объема объекта при изменении температуры

   коэффициент линейного расширения: α, изменение длины на единицу длины при изменении температуры на 1 ° C; константа, используемая при расчете линейного расширения; коэффициент линейного расширения зависит от материала и в некоторой степени от температуры материала

   коэффициент объемного расширения: β , изменение объема на единицу объема при изменении температуры на 1 ° C

   термическое напряжение: напряжение, вызванное тепловым расширением или сжатием

   Избранные ответы на задачи и упражнения

   1.{\ circ} \ text {C} \ right) \ right] \\ & = & \ text {61} \ text {.} 1 \ text {L} \ end {array} \\ [/ latex]

   9. (а) 9,35 мл; (б) 7,56 мл

   11. 0,832 мм

   13. Мы знаем, как длина изменяется в зависимости от температуры: Δ L = α L ₀ Δ T . Также мы знаем, что объем куба связан с его длиной соотношением V = L ³ , поэтому конечный объем тогда равен V = V ₀ + Δ V = ( L ₀ + Δ L ) ³ .Подстановка Δ L дает V = ( L ₀ + α L ₀ Δ T ) ³ = L ₀ ³ 13 + T ) ³ .

   Теперь, поскольку αΔ T мало, мы можем использовать биномиальное разложение: V ≈ L ₀ ³ (1 + 3αΔ T ) = L ₀ ³ + 3α L ₀ ³ Δ T .

   Таким образом, запись длины в единицах объемов дает V = V ₀ + Δ V ≈ V ₀ + 3α V ₀ Δ T и, следовательно, Δ V = βV ₀ Δ T ≈ 3α V ₀ Δ T , или β ≈ 3α.

   ---

   Статистика импорта отопительного оборудования в Россию за 2019 год – по итогам года

   Информация, представленная на графиках, подтверждает две тенденции:

   – рост внутреннего потребления в сегменте панельных радиаторов отопления и доли данного вида отопительных приборов в структуре российского рынка в целом;

   – занятие рыночной ниши, высвободившейся за счет сокращения европейского и турецкого импорта в количестве около 500 тысяч штук российскими производителями.

   Физический объем импорта стальных трубчатых радиаторов отопления на территорию Российской Федерации существенно увеличился на 28,1%. Данная тенденция свидетельствует об увеличении доли данного сегмента, относящегося к ценовым категориям «выше среднего» и «премиум», в структуре российского потребления отопительных приборов в целом.

   Средняя таможенная стоимость стальных трубчатых радиаторов отопления в 2019 году увеличилась на 3,5% (до 177 долларов за радиатор против 171 доллара в 2018 году).

   Радиаторы отопления чугунные

   Значительное увеличение на 66.В 2019 году зафиксирован 1% физического объема ввоза чугунных радиаторов на территорию РФ. Столь большой рост, скорее всего, вызван сложностями производства значительных объемов продукции российскими и белорусскими производителями.

   Средняя таможенная стоимость чугунных радиаторов в 2019 году снизилась на 7,7% (до 5,50 долларов за секцию против 5,96 долларов в 2018 году).

   Конвекторы

   Импортные поставки конвекторов в натуральном выражении снизились на 5.8% в 2019 году.

   В основном на импорт в Россию поставлялись медно-алюминиевые конвекторы (90% импорта), реже стальные (10%).

   Конвекторы с медно-алюминиевым теплообменником показали рост импорта на 3,3%.

   Данная ситуация вызвана серьезным ростом строительства коммерческой недвижимости и инвестиций в этот строительный сектор в 2019 году (рост по экспертным оценкам от 25% до 40%), аналогичные темпы роста прогнозируются в 2020 году.В свою очередь, напольные медно-алюминиевые конвекторы устанавливаются в основном в нежилых помещениях (офисные и другие офисные и общественные помещения), что делает спрос на продукцию в этом сегменте устойчивым и динамично растущим.

   Объем импорта конвекторов в РФ снизился вдвое.

   Таким образом, в 2019 году объемы импортных поставок отопительного оборудования в Россию стабилизировались, а существенное снижение объемов импорта радиаторов отопления на территорию Российской Федерации прекратилось.

   По данным Ассоциации производителей отопительной техники, одним из факторов, вызвавших данную ситуацию, является устойчивый рост внутреннего спроса, как в рамках установки отопительных приборов на новых строительных площадках, так и при их плановой замене при проведении ремонтных работ.

   Освоение физических решений Глава 16 Температура и тепло

   Освоение физических решений Глава 16 Температура и тепло

   Освоение физических решений

   Глава 16 Температура и тепло Q.1CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Чашка горячего кофе ставится на стол. Это тепловое равновесие? Какое условие определяет, когда кофе находится в равновесии?
   Решение:
   Тело считается находящимся в тепловом равновесии, если нет обмена теплом между телом и окружающей средой.
   В тот момент, когда кофейная чашка ставится на стол, ее температура отличается от температуры окружающей среды. Атмосфера.Следовательно, происходит преобразование тепловой энергии от кофейной чашки к окружающей среде. Следовательно, кофе не находится в тепловом равновесии. Со временем температура кофе будет снижаться до тех пор, пока она не станет такой же, как комнатная температура. быть в равновесии, пока температура в комнате остается неизменной

   Глава 16 Температура и тепло Q.1P
   Официальный рекорд самой низкой температуры, когда-либо зарегистрированной на Земле, был установлен в Востоке, Антарктида, 21 июля 1983 г. .Температура в тот день упала до -89,2 ° C, что намного ниже температуры сухого льда. Что это за температура в градусах Фаренгейта?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.2CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги «Найти температуру в ядре Солнца». вы можете обратиться к некоторым веб-сайтам в Интернете.
   На одном из сайтов указано, что температура составляет около 15 миллионов ° C. другой говорит, что это 15 миллионов кельвинов.Это серьезное несоответствие? Объяснять.
   Решение:

   Глава 16 Температура и тепло Q.2P
   Более чем вероятно, что в этот момент в вашей комнате горит лампа накаливания. Нить этой лампы с температурой около 4500 ° F почти вдвое горячее, чем поверхность Солнца. Что это за температура в градусах Цельсия?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.3CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги.
   Чтобы узнать температуру в ядре Солнца, обратитесь к некоторым веб-сайтам в Интернете. На одном сайте говорится, что температура составляет около 15 миллионов ° C, на другом – 15 миллионов кельвинов. Это серьезное несоответствие? Объяснять.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.3P
   Температура тела человека составляет 98,6 ° F. Какова соответствующая температура в (а) градусах Цельсия и (б) кельвинах?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.4CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Верно ли говорить, что горячий объект содержит больше тепла, чем холодный?
   Решение:
   Тепло – это не количество, которое у одного объекта больше, чем у другого. Тепло – это энергия, которая передается между объектами с разной температурой.

   Глава 16 Температура и тепло Q.4P
   Какова температура 1,0 К по шкале Фаренгейта?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.5CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Если бы стекло в стеклянном термометре имело тот же коэффициент объемного расширения, что и ртуть, термометр не был бы очень полезен. Объяснять.
   Решение:
   Если бы стекло и ртуть имели одинаковый коэффициент объемного расширения, уровень ртути в стекле не изменялся бы с температурой. Это связано с тем, что объем полости в стакане расширится на ту же величину, что и объем ртути.

   Глава 16 Температура и тепло Q.5P
   Температура на поверхности шины Солнца составляет около 6000 К. Преобразуйте эту температуру в шкалы Цельсия (а) и Фаренгейта (б).
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.6CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Предположим, стекло в стеклянном термометре расширяется больше с температурой, чем ртуть в нем. держит Что произойдет с уровнем ртути при повышении температуры?
   Если стекло стеклянного термометра расширяется быстрее, чем ртуть, с температурой.тогда будет казаться, что ртуть движется вниз относительно отметок на термометре.
   Решение:
   Следовательно, температура, показываемая термометром, будет уменьшаться с увеличением температуры.

   Глава 16 Температура и тепло Q.6P
   Однажды вы замечаете, что внешняя температура повысилась на 27 F ° между вашей утренней пробежкой и обедом в полдень. Каково соответствующее изменение температуры по шкалам Цельсия (а) и Кельвина (б)?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.7CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Когда стеклянный ртутный термометр помещается в горячую жидкость, ртутный столбик сначала падает, а затем поднимается. Объясните такое поведение.
   Решение:
   Вначале уровни ртути падают, потому что стекло первым увеличивает свою температуру при контакте с горячей жидкостью. Следовательно, стекло расширяется раньше ртути. что приводит к падению уровняi. Когда через несколько мгновений температура ртути поднимается до той же температуры, ее уровень повышается.

   Глава 16 Температура и тепло Q.7P
   Лобовый газ в газовом термометре постоянного объема имеет давление 93,5 кПа при 105 ° C. (A) Каково давление газа при 50,0 ° C? (б) При какой температуре газ имеет давление 115 кПа?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.8CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти на обратной стороне книги. что ее очень трудно открыть. Объясните, почему удерживание крышки под струей горячей воды часто ослабляет ее для легкого открывания.
   Решение:
   Нагревание стеклянной емкости и ее металлической крышки до такой же более высокой температуры приводит к большему расширению крышки чем в стакане I В результате крышка становится достаточно свободной, чтобы ее можно было повернуть.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.8P
   Газовый термометр постоянного объема имеет давление 80,3 кПа при -10,0 ° C и давление 86,4 кПа при 10,0 ° C. (а) При какой температуре давление этой системы экстраполируется до нуля? б) Какое давление газа при точках замерзания и кипения воды? (c) В целом, как бы изменились ваши ответы на части (a) и (b), если использовать другой газовый термометр постоянного объема? Объяснять.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.9CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Почему вы слышите скрип и стон в доме. особенно ночью при понижении температуры воздуха?
   Решение:
   По мере того, как температура в доме понижается, длина различных деревянных частей, из которых он построен, будет уменьшаться, а дом приспосабливается к этим изменяющимся длинам. он часто скрипит или стонет.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.9P
   Мировой рекорд по наибольшему изменению температуры был установлен в Спирфиш, Южная Дакота, 22 января 1943 года. В 7:30 утра температура была -4,0 ° F; две минуты спустя температура была 45 ° F. Найдите среднюю скорость изменения температуры в течение этих двух минут в градусах Кельвина в секунду.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.10CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти на обратной стороне книги Два разных объекта получают разное количество тепла, но испытывают одинаковое повышение температуры .Укажите по крайней мере две возможные причины такого поведения.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.10P
   Мы знаем, что –40 ° C соответствует –40 ° F. Какая температура имеет одинаковое значение по шкале Фаренгейта и Кельвина?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.11CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Удельная теплоемкость бетона больше, чем у почвы. Ожидаете ли вы, что бейсбольное поле высшей лиги
   или окружающая его автостоянка освежат вечером после солнечного дня?
   Решение:
   Почва в поле остывает быстрее, чем на бетонной стоянке, потому что ее температура изменяется сильнее при заданном количестве теплопотерь

   Глава 16 Температура и тепло Q. 11P
   Когда колба газового термометра постоянного объема помещается в стакан с кипящей водой при 100 ° C, давление газа составляет 227 мм рт. Когда баллон перемещается в смесь льда и соли, давление газа падает до 162 мм рт. Если предположить идеальное поведение, как на рис. 16-3, какова температура по Цельсию смеси льда и соли?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.12CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Удельная теплоемкость бетона больше, чем у почвы. Ожидаете ли вы, что бейсбольное поле высшей лиги или окружающая его автостоянка освежатся вечером после солнечного дня?
   Решение:
   Почва в поле остывает быстрее, чем на бетонной стоянке, потому что ее температура изменяется сильнее при заданном количестве теплопотерь

   Глава 16 Температура и тепло Q.12P
   Биметаллическая полоса A изготовлена ​​из меди и стали: биметаллическая полоса B изготовлена ​​из алюминия и стали. (a) Ссылаясь на Таблицу 16-1. какая полоса прогибается больше при данном изменении температуры? (b) Какой из металлов, перечисленных в Таблице 16-1, даст наибольший изгиб при соединении со сталью в биметаллической полосе?
   Решение:
   (A) Величина изгиба биметаллической ленты зависит от разницы в коэффициентах теплового расширения. Для двух металлов разница в тепловом расширении больше.чем больше изгиб. Вот почему полоса 2 (алюминий-сталь) изгибается больше, чем полоса I (медь-сталь)
   (B) I Биметаллическая полоса из свинца и стали дает наибольший изгиб для металла, указанного в таблице

   Глава 16 Температура и жара Q.13CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги Если расширить результат предыдущего вопроса на более крупный масштаб, ожидаете ли вы, что дневные ветры обычно дуют из города в ближайший пригород или из пригорода в город? Объясните
   Решение:
   Почва в поле остывает быстрее, чем бетонная набивка, потому что ее температура изменяется сильнее при заданном количестве теплопотерь. Если температура увеличивается до больших размеров, земля нагревается в течение дня.Следовательно. земля окрестных пригородов прогревается быстрее, так как имеет меньшую удельную теплоемкость. Это приведет к дутью из города в пригород, если в городе теплее, чем пригород, из-за заводов и транспортных средств, вместо этого ветер будет дуть в город. Да. Дневные ветры дуют из города в пригороды.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.13P
   См. Таблицу 16-1. Что будет более точным для всесезонного использования на открытом воздухе: стальная рулетка или алюминиевая?
   Решение:
   Стальная рулетка была бы лучше, потому что ее коэффициент теплового расширения меньше, чем у алюминиевой рулетки. Это означает, что ее длина будет меньше меняться с температурой.

   Глава 16 Температура и тепло Q.14CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Когда вы дотрагиваетесь до куска металла и куска дерева, которые имеют комнатную температуру, металл кажется холоднее Почему?
   Раствор:
   И металл, и дерево имеют более низкую температуру, чем ваша кожа. Таким образом, тепло будет поступать от вашей кожи как к металлу, так и к дереву. Однако металл кажется более прохладным. потому что он имеет на
   большую теплопроводность. Это позволяет теплу от вашей кожи течь в больший эффективный объем, чем в случае с деревом.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.14P
   Латунная пластина имеет круглое отверстие, диаметр которого немного меньше диаметра алюминиевого шара
   . Если мяч и тарелка всегда хранятся при одной и той же температуре. (а) следует ли повышать или понижать температуру
   системы, чтобы мяч прошел через отверстие
   ? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
   L Алюминиевый шар изменяет свой диаметр больше с температурой, чем латунная пластина, и
   , следовательно, температура должна быть снижена.
   IL Изменение температуры не повлияет на то, что мяч больше лунки.
   IlL Нагревание латунной пластины увеличивает ее отверстие, что позволяет мячу проходить сквозь него.
   Решение:
   Объясните, следует ли повышать или понижать температуру системы для того, чтобы алюминиевый балито прошел через отверстие в латунной гильзе. Это можно объяснить на основе концепции коэффициента теплового расширения. отверстие немного меньше диаметра шара. Алюминиевый шар и отверстие в латунной пластине поддерживаются при одинаковой температуре. Из таблицы 16-1
   , приведенной в учебнике, значение коэффициента линейного расширения алюминия больше по сравнению со значением коэффициента линейного расширения латуни Для того, чтобы вставить шар в отверстие, систему
   необходимо охладить.Это связано с тем, что внутренний диаметр шара немного больше диаметра отверстия, и если система охлаждается, мяч сжимается сильнее, чем диаметр отверстия, и, следовательно, мяч проходит через отверстие. температура системы должна быть снижена, чтобы шар мог пройти через отверстие. Учитывая, что диаметр отверстия немного меньше диаметра шара. Алюминиевый шар и отверстие в латунной пластине имеют одинаковую температуру из Таблицы 16- 1 показано в учебнике значение коэффициента линейного расширения алюминия больше по сравнению со значением коэффициента линейного расширения латуни.Таким образом, если температура снижается, диаметр алюминиевого шара изменяется больше по сравнению с диаметром отверстия.
   При изменении (повышении) температуры шар расширяется больше, чем при нагревании системы. приводит к тому, что алюминиевый шар расширяется быстрее, чем отверстие в латунной пластине
   Следовательно, правильное утверждение: (1)

   Глава 16 Температура и нагрев Q.15CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы могут быть найдено в задней части книги.Зажигая деревянную спичку, вы можете некоторое время держаться за ее конец, пока пламя не загорится почти полностью. Почему ты не сгораешь, как только зажигается спичка?
   Решение:
   Хотя пламя на дальнем конце спички очень горячее, древесина, из которой она сделана, плохо проводит тепло. Воздух между пламенем и пальцем является еще более плохим проводником тепла. Таким образом, мы не сгораем, как только зажигается спичка.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.15P
   
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.16CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги.
   Скорость теплового потока через плиту не зависит от чего из следующего? (а) разница температур между противоположными сторонами плиты, (б) теплопроводность плиты. (c) Толщина плиты, (d) Площадь поперечного сечения плиты, (e) Удельная теплоемкость плиты.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.16P
   Обращаясь к проблеме 15, расположите металлические пластины в порядке увеличения площади расширения. Укажите связи там, где это необходимо.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.17CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Если зажженная спичка проводится под надутым воздухом воздушным шаром, воздушный шар быстро лопается. If.
   , вместо этого зажженная спичка находится под воздушным шаром, наполненным водой, воздушный шар остается нетронутым. даже если игла соприкасается с баллоном. Объясните
   Решение:
   Два важных фактора работают в пользу баллона, наполненного водой.
   (i) вода имеет большую теплоемкость; следовательно, он может поглощать большое количество тепла при небольшом изменении температуры.
   (ii) [Вода лучше проводит тепло, чем воздухj; При этом тепло от пламени передается в большой объем воды, что дает большую эффективную теплоемкость.

   Глава 16 Температура и тепло Q. 17P
   Самый длинный подвесной мост в мире – это мост Акаси Кайкё в Японии. Мост длиной 3910 м построен из стали. Насколько длиннее мост в теплый летний день (30,0 ° C), чем в холодный зимний день (-5,00 ° C)?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.18CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти на обратной стороне книги. Восходящие потоки воздуха позволяют ястребам и орлам легко скользить, все время получая прибыль. высота. Что вызывает подъем?
   Решение:
   Освежение воздуха происходит из-за теплого воздуха на поверхности земли При дневном нагревании поверхности земли поверхностный воздух становится намного теплее, чем воздух над поверхностью земли. Плотность теплого воздуха намного меньше, чем плотность холодного воздуха. Теплый воздух на поверхности поднимается вверх от поверхности земли из-за меньшей плотности. Следовательно.теплый воздух на поверхности вызывает выпрямление воздуха.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.18P
   Отверстие в алюминиевой пластине имеет диаметр 1,178 см при 23,00 ° C. (A) Каков диаметр отверстия при 199,0 ° C? б) При какой температуре диаметр отверстия равен 1,176 см?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.19CQ
   Ответы на нечетные концептуальные вопросы можно найти в конце книги. Когда пингвины сбиваются в кучу во время антарктического шторма, они теплее, чем если бы они хорошо разделены. Объяснить
   Решение:
   Когда есть один пингвин в данной области, тепло излучается от пингвина на всю территорию Но когда есть группа пингвинов, тепло, излучаемое всеми пингвинами, уходит в одно и то же площадь Таким образом, количество тепла, излучаемого на площадь, больше в случае группы пингвинов, чем от одного пингвина

   Глава 16 Температура и тепло Q.19P
   
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q. 20CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги Мех белых медведей состоит из полых волокон (иногда водоросли будут растут в полых областях, придавая меху зубцов зеленый оттенок). Объясните, почему полые волосы могут быть полезны для белых медведей.
   Solution:
   Полые волокна волос являются эффективными изоляторами, потому что газ внутри волокон имеет низкую теплопроводность. Это аналогично окнам с двойным остеклением, которые удерживают слой газа между стеклами для значительного усиления изоляционного эффекта.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.20P
   При 12,25 ° C латунная втулка имеет внутренний диаметр 2,19625 см, а стальной вал – 2,19893 см. Желательно произвести термоусадочную посадку втулки на стальной вал. (A) До какой температуры необходимо нагреть втулку, чтобы она могла скользить по валу? (b) В качестве альтернативы, до какой температуры необходимо охладить вал, прежде чем он сможет проскользнуть через втулку?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.21CQ
   Ответы на концептуальные вопросы с нечетными номерами можно найти в конце книги. Объект 2 имеет вдвое большую излучательную способность, чем объект 1., хотя они имеют одинаковый размер и форму. Если два объекта излучают одинаковую мощность. каково соотношение их температур Кельвина?
   Решение:
   Объект 1 должен иметь более высокую температуру l, чтобы компенсировать более высокий коэффициент излучения объекта 2 Поскольку излучаемая мощность зависит от температуры4, температура объекта 1 должна быть больше в 2 раза в 114-й степени.

   Глава 16 Температура и тепло Q.21P
   Рано утром, когда температура составляет 5,0 ° C, бензин закачивается в стальной бензобак автомобиля объемом 51 л, пока он не будет заполнен до верха. Днем температура поднимается до 25 ° C. Поскольку при данном повышении температуры объем бензина увеличивается больше, чем объем стального бака, бензин вытечет из бака. Как много разлитого в этом случае бензина?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.22P
   Некоторая посуда имеет внутреннюю часть из нержавеющей стали (α = 17,3 × 10−6 K − 1) и медное дно (α = 17,0 × 10−6 K − 1) для лучшего распределения тепла. Предположим, что кастрюля этой конструкции на 8,0 дюймов нагревается на плите до 610 ° C. Если начальная температура котла составляет 22 ° C, какова разница в изменении диаметра для меди и стали?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.23P
   Вы создаете два каркасных куба: один из медной проволоки, другой из алюминиевой.При 23 ° C кубики заключают равные объемы 0,016 м3. а) Если температура кубиков увеличивается, какой куб охватывает больший объем? (b) Найдите разницу в объеме между кубиками, когда их температура составляет 97 ° C.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.24P
   Медный шар с радиусом 1,5 см нагревается до тех пор, пока его диаметр не увеличится на 0,19 мм. Предполагая, что начальная температура составляет 22 ° C, найдите конечную температуру мяча.
   Раствор:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.25P
   Алюминиевая кастрюля диаметром 23 см и высотой 6,0 см до краев заполнена водой. Начальная температура кастрюли и воды – 19 ° C. Теперь сковороду помещают на плиту и нагревают до 88 ° C. (а) Будет ли вода выливаться из поддона или уровень воды в поддоне снизится? Объясните: (б) Рассчитайте объем переливающейся воды или падение уровня воды в поддоне, в зависимости от того, что подходит.
   Раствор:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.26P
   Когда люди спят, скорость их метаболизма составляет около 2,6 × 10 -4 C / (с · кг). Сколько калорий усваивает человек с массой 75 кг, когда вы спите 8 часов?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.27P
   Тренажер показывает, что вы отработали 2,5 калории за полторы минуты бега на месте.Какой была ваша мощность в это время? Ответьте как в ваттах, так и в лошадиных силах.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.28P
   Во время тренировки человек несколько раз поднимает штангу 12-1 b на расстояние 1,3 фута. Сколько «повторений» этого подъема требуется, чтобы сжечь 150 С?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.29P
   Рассмотрим устройство, которое Джоуль использовал в своих экспериментах с механическим эквивалентом тепла, показанный на рис. 16-8.Предположим, что оба блока имеют массу 0,95 кг и падают на расстояние 0,48 м. (a) Найдите ожидаемое повышение температуры воды, учитывая, что 6200 Дж требуется на каждое повышение температуры на 1,0 ° C. Дайте свой ответ в градусах Цельсия: (б) Будет ли повышение температуры в градусах Фаренгейта больше или меньше, чем результат в части (а)? Объясните: (c) Найдите повышение температуры в градусах Фаренгейта.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.30P
   В примере показано, что атипичный человек излучает мощность около 62 Вт при комнатной температуре. Учитывая этот результат, сколько времени нужно человеку, чтобы излучать энергию, полученную при потреблении 230-калорийного пончика?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.31P
   Два объекта сделаны из одного и того же материала, но имеют разные температуры: объект 1 имеет массу m, а объект 2 имеет массу 2m. Если объекты находятся в тепловом контакте, (а) изменение температуры объекта 1 больше, меньше или равно изменению температуры объекта 2? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
   I.Более крупный объект выделяет больше тепла, поэтому его изменение температуры является самым большим.
   II. Тепло, отдаваемое одним объектом, поглощается другим объектом. Поскольку объекты имеют одинаковую теплоемкость, изменения температуры одинаковы.
   III. Один объект теряет тепло величиной Q, другой получает тепло величиной Q. При такой же величине тепла меньший объект имеет большее изменение температуры.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.32P
   Некоторое количество тепла передается 2 кг алюминия и такое же количество тепла передается 1 кг льда. Ссылаясь на Таблицу 16-2, (а) является ли повышение температуры алюминия большим, меньшим или равным увеличению температуры льда? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
   I. Удельная теплоемкость алюминия вдвое меньше, чем удельная теплоемкость льда, и, следовательно, алюминий имеет большее изменение температуры.
   II. У алюминия меньшее изменение температуры, так как его масса меньше массы льда.
   III. Такое же тепло вызовет такое же изменение температуры.
   Раствор:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.33P
   Предположим, 79,3 Дж тепла добавлено к куску алюминия весом 111 г при 22,5 ° C. Какова конечная температура алюминия?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.34P
   Сколько тепла требуется для повышения температуры стеклянного шара массой 55 г на 15 ° C?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.35P
   Оцените количество тепла, необходимое для нагрева 0,15 кг яблока с 12 ° C до 36 ° C. (Предположим, что яблоко состоит в основном из воды.)
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.36P
   Свинцовая пуля весом 5,0 г попадает в столб забора. Начальная скорость пули составляет 250 м / с, а когда она останавливается, половина ее кинетической энергии уходит на то, чтобы услышать пулю. Насколько увеличивается температура пули?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.37P
   Гранулы серебра массой 1,0 г и температурой 85 ° C добавляют к 220 г воды при 14 ° C. (A) Сколько гранул необходимо добавить, чтобы повысить равновесную температуру системы до 25 ° C. ? Предположим, что тепло не обменивается с окружающей средой. (B) Если вместо этого используются медные гранулы, будет ли требуемое количество гранул увеличиваться, уменьшаться или оставаться прежним? Объясните: (c) Найдите необходимое количество медных гранул.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.38P
   Свинцовый шар массой 235 г и температурой 84,2 ° C помещают в световой калориметр, содержащий 177 г воды при 21,5 ° C. Найдите равновесную температуру системы.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.39P
   Если к объекту массой 190 г добавить 2200 Дж тепла, его температура увеличится на 12 ° C. а) Какова теплоемкость этого объекта? б) Какова удельная теплоемкость объекта?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.40P
   Свинцовый шар массой 97,6 г падает с высоты 4,57 м. Столкновение между мячом и землей совершенно неупругое. Предположив, что вся кинетическая энергия мяча уходит на нагревание мяча, найдите изменение его температуры.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.41P
   Чтобы определить удельную теплоемкость объекта, ученик нагревает его до 100 ° C в кипящей воде. Затем она помещает объект весом 38,0 г в алюминиевый калориметр весом 155 г, содержащий 103 г воды.Алюминий и вода изначально имеют температуру 20,0 ° C и термически изолированы от окружающей среды. Если конечная температура составляет 22,0 ° C, какова удельная теплоемкость объекта? Обращаясь к Таблице 16-2, определите материал в объекте.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.42P
   На местной окружной ярмарке вы наблюдаете, как кузнец бросает железную подкову весом 0,50 кг в ведро, содержащее 25 кг воды, (a) Если начальная температура подковы составляет 450 ° C, а начальная температура воды 23 ° C, какова равновесная температура системы? Предположим, что тепло не обменивается с окружающей средой, (b) Предположим, что 0.Вместо этого 50-килограммовая железная подкова была свинцовой подковой весом 1,0 кг. Будет ли в этом случае равновесная температура больше, меньше или такая же, как в части (а)? Объяснять.
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.43P
   
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.44P
   В популярной демонстрации лекции лист бумага оборачивается вокруг стержня, который сделан из дерева на одной половине и металла на другой половине, 1 f удерживается над пламенем, бумага на одной половине стержня сгорает, а бумага на другой половине не затрагивается (a ) Обгоревшая бумага на деревянной половине стержня или на металлической половине стержня? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
   I.На ощупь металл будет горячее, чем дерево; поэтому металлическая сторона будет обожжена.
   II. Металл проводит тепло лучше, чем дерево, поэтому бумага на металлической половине не затрагивается.
   III. Металл имеет меньшую удельную теплоемкость; следовательно, он нагревается сильнее и обжигает бумагу на своей половине стержня.
   Решение:
   Носители заряда могут легко течь в проводнике, но в изоляторе нет потока носителей заряда.
   В данном случае железо является проводником, а дерево – изолятором.
   (a)
   Обгоревшая бумага находится на деревянной половине стержня. (B) Лучшее объяснение таково:
   II. Металл проводит тепло лучше, чем дерево, поэтому бумага на металлической половине не затрагивается.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.45P
   
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.46P
   
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.47P
   В солнечный день однояйцевые близнецы носят разные рубашки.Твин 1 носит темную рубашку; Твин 2 носит светлую рубашку. У кого из близнецов рубашка теплее?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.48P
   Две миски с супом с одинаковой температурой ставятся на стол. В чаше 1 находится металлическая ложка; чаша 2 нет. Через несколько минут температура супа в миске 1 больше, меньше или равна температуре супа в миске 2?
   Раствор:
   Температура в чаше 1 ниже температуры в чаше 2.Это связано с тем, что в чаше 1 тепло передается не только окружающему воздуху, но и ложке. Однако в чаше 2 тепло передается только окружающему воздуху.

   Глава 16 Температура и тепло Q.49P
   Стеклянное окно толщиной 0,35 см имеет размеры 84 см на 36 см. Сколько тепла проходит через это окно в минуту, если температура внутри и снаружи отличается на 15 ° C?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.50P
   Чтобы сравнить относительную эффективность воздуха и стекла как изоляторов, повторите предыдущую задачу с 0.Вместо стекла слой воздуха толщиной 35 см. На какой фактор снижается скорость теплопередачи?
   Решение:
   Скорость теплопередачи прямо пропорциональна площади поперечного сечения, разности температур и обратно пропорциональна длине.
   Скорость теплопередачи через стекло определяется следующим образом:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.51P
   Предположим, что температура вашей кожи составляет 37,2 ° C, а температура окружающей среды 21.8 ° C, определите время, необходимое для того, чтобы вы излучали энергию, полученную при употреблении 306-калорийного рожка мороженого. Пусть излучательная способность вашей кожи будет 0,915, а ее площадь – 1,22 м2.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.52P
   Найдите тепло, которое течет за 1,0 с через свинцовый кирпич длиной 15 см, если разница температур между торцами кирпича составляет 9,5 ° C. Площадь сечения кирпича 14 см2.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.53P
   Рассмотрим окно с двойным остеклением, состоящее из двух оконных стекол толщиной 0,500 см и площадью 0,725 м2, разделенных слоем воздуха толщиной 1,75 см. Температура одной стороны окна 0,00 ° C; температура с другой стороны 20,0 ° C. Кроме того, обратите внимание, что теплопроводность стекла примерно в 36 раз больше, чем у воздуха. (а) Приблизительно оцените теплопередачу через это окно, не обращая внимания на стекло. То есть рассчитать тепловой поток на; со второй по 1.75 см воздуха при разнице температур 20,0 ° C. (Точный результат для всего окна составляет 19,1 Дж / с.) (B) Используйте приблизительный тепловой поток, найденный в части (a), чтобы найти приблизительную разницу температур на стекле. (Точный результат – 0,157 ° C.)
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.54P
   Два металлических стержня одинаковой длины – один из алюминия, другой из нержавеющей стали – соединены параллельно с температура 20.0 ° C на одном конце и 118 ° C на другом конце. Оба стержня имеют круглое сечение диаметром 3,50 см. (a) Определите длину стержней, если суммарная скорость теплового потока через них должна составлять 27,5 Дж в секунду; (b) Если длина стержней увеличится вдвое, во сколько раз изменится скорость теплового потока?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.55P
   Два цилиндрических металлических стержня – один медный, другой провод – подключены параллельно с температурой 210 ​​° C на одном конце и 112 ° C другой конец.Длина обеих штанг составляет 0,650 м, а диаметр свинцовой штанги – 2,76 см. Если комбинированная скорость нагрева Sow через два стержня составляет 33,2 Дж / с, каков диаметр медного стержня?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.56P
   
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.57P
   Рассмотрим два цилиндрических металлических стержня с одинаковым поперечным сечением. – один свинец, другой алюминий – соединены последовательно.Температура на выводном конце стержней 20,0 ° C; температура на алюминиевом конце 80,0 ° C. (a) Учитывая, что температура на границе раздела свинец-алюминий составляет 50,0 ° C, а длина свинцового стержня составляет 14 см, какое условие вы можете использовать, чтобы определить длину алюминиевого стержня? (б) Найдите длину алюминиевого стержня.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.58P
   Медный стержень длиной 81 см используется для тушения огня. Горячий конец стержня поддерживается при 105 ° C, а холодный конец имеет постоянную температуру 21 ° C.Какова температура стержня в 25 см от холодного конца?
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.59P
   Два идентичных объекта помещаются в комнату с температурой 21 ° C. Объект 1 имеет температуру 98 ° C, а объект 2 имеет температуру 23 ° C. Каково отношение чистой мощности, излучаемой объектом 1, к мощности, излучаемой объектом 2?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.60P
   Блок имеет размеры L, 21 и 3L.Когда одна из граней L × 2L поддерживается при температуре T 1, а другая грань L × 2L поддерживается при температуре T 2, скорость теплопроводности через блок равна P. Ответьте на следующие вопросы в терминах P. ( а) Какова скорость теплопроводности в этом блоке, если одна из граней L × 3L поддерживается при температуре T 1, а другая грань L × 3L поддерживается при температуре T 2? (b) Какова скорость теплопроводности в этом блоке, если одна из граней 2L × 3L поддерживается при температуре T 1, а другая грань 2L × 3L поддерживается при температуре T 2?
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.61GP
   Рулетка Asteel маркирована таким образом, чтобы обеспечить точные измерения длины при нормальной комнатной температуре 20 ° C. Если эта рулетка используется на открытом воздухе в холодный день при температуре 0 ° C, ее измерения слишком длинные, слишком короткие или точные?
   Решение:
   Измерения в холодный день слишком длинные, потому что стальная лента сжимается из-за пониженной температуры. Когда мы измеряем длину второй лентой в холодный день, она показывает больший размер.Таким образом, расстояние между отметками на рулетке уменьшилось. Таким образом, крутая рулетка показывает больше делений между двумя точками, чем должно быть.

   Глава 16 Температура и тепло Q.62GP
   Маятник сделан из алюминиевого стержня с грузом, прикрепленным к его свободному концу. если маятник охлаждается, (а) период маятника увеличивается, уменьшается или остается неизменным? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
   I. Период маятника зависит только от его длины и ускорения свободного падения.Он не зависит от массы и температуры.
   II. Охлаждение заставляет все двигаться медленнее, и, следовательно, период маятника увеличивается.
   III. Охлаждение укорачивает алюминиевый стержень, что уменьшает период маятника.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.63GP
   
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.64GP
   Ссылаясь на медное кольцо в предыдущей задаче, представьте себе что изначально кольцо горячее, чем комнатная температура, и что алюминиевый стержень, который холоднее комнатной температуры, плотно прилегает к кольцу.Когда эта система имеет тепловое равновесие при комнатной температуре, является ли стержень (A, прочно заклинившим в кольце; или B, легко ли его удалить)?
   Раствор:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.65GP
   Удельная теплоемкость спирта примерно вдвое меньше, чем у воды. Допустим, у вас в одной емкости 0,5 кг спирта при температуре 20 ° C, а во второй – 0,5 кг воды при температуре 30 ° C. Когда эти жидкости наливают в один и тот же контейнер и дают прийти к тепловому равновесию, (а) конечная температура больше, меньше или равна 25 ° C? (b) Выберите лучшее объяснение из следующего:
   I.Низкая удельная теплоемкость спирта поглощает больше тепла, давая конечную температуру менее 25 °.
   II. Для изменения температуры воды требуется больше тепла, чем для изменения температуры спирта. Следовательно, конечная температура будет больше 25 °.
   III. Смешиваются равные массы; следовательно, конечная температура будет 25 °, средней из двух начальных температур.
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.66GP
   Горячий чай наливают из одного чайника в две одинаковые кружки. Кружка 1 заполнена до краев; кружка 2 наполняется только наполовину. Скорость охлаждения кружки 1 (A, больше, B, меньше, или C, равна) скорости охлаждения кружки 2?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.67GP
   Изготовление стальных листов В процессе непрерывной разливки стальные листы толщиной 25,4 см, шириной 2,03 м и длиной 10,0 м производятся при температуре 872 ° С. ° C.Каковы размеры стального листа после охлаждения до 20,0 ° C?
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.68GP
   Самое холодное место во Вселенной Туманность Бумеранг обладает самой низкой зарегистрированной температурой во Вселенной – холодным -272 ° C. Что это за температура в кельвинах?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.69GP
   Когда технические специалисты работают за компьютером, они часто заземляют себя, чтобы предотвратить образование искры.Если электростатический разряд действительно происходит, он может вызвать температуру до 1500 ° C в определенной области цепи. При такой высокой температуре могут плавиться алюминий, медь и кремний. Что это за температура в (а) градусах Фаренгейта и (б) кельвинах?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.70GP
   Два объекта с одинаковой начальной температурой поглощают одинаковое количество тепла. 1 f конечная температура объектов отличается, это может быть связано с тем, что они различаются по какому из следующих
   свойств: масса; коэффициент расширения; теплопроводность; конкретное исцеление?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.71GP
   Из сюрреалистического царства глубоководных гидротермальных источников в 200 милях от берега Фьюджет-Саунд прибыл недавно обнаруженный липертермофильный – или чрезвычайно теплолюбивый – микроб, который является рекордсменом по самому горячему существованию, известному науке. Этот микроб предварительно известен как штамм 121 из-за температуры, при которой он процветает: 121 ° C. (На уровне моря вода с такой температурой будет сильно закипать, но экстремальное давление на дне океана предотвращает закипание.) Что это за температура в градусах Фаренгейта?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.72GP
   Тепло Q нагревает 1 г материала A на 1 ° C, тепло 2Q нагревает 3 г материала B на 3 ° C, тепло 3Q нагревает 3 г материала C на 1 ° C и heat 4Q нагревает 4 г материала D на 2 ° C. Расположите эти материалы в порядке увеличения удельной теплоемкости. Укажите связи там, где это необходимо.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.73GP
   Для многих биологических систем более интересно знать, сколько тепла требуется для повышения температуры данного объема материала, а не данной массы материала. материал.Вычислите количество тепла, необходимое для повышения температуры одного кубического метра (а) воздуха и (б) воды на один градус Цельсия. Сравните с соответствующими значениями удельной теплоты (для данной массы), приведенными в Таблице 16-2.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.74GP
   Когда вы читаете эту задачу, ваш мозг потребляет около 22 Вт энергии, (а) Сколько ступенек с высотой 21 см. нужно ли подниматься, чтобы потратить механическую энергию, эквивалентную одному часу работы мозга? (б) Типичный человеческий мозг, состоящий на 77% из воды, имеет массу 1.4 кг. Если предположить, что 22 Вт мощности мозга преобразуются в тепло, какое повышение температуры вы оцените для мозга за один час работы? Не обращайте внимания на значительную теплопередачу, которая происходит между головой человека и окружающей средой, так же как и 23% мозга, которые не являются водой.
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.75GP
   
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.76GP
   Если тепло передается 150 г воды с постоянной скоростью в течение 2,5 мин, ее температура повышается на 13 C °. Когда тепло передается с той же скоростью в течение того же времени к объекту массой 150 г из неизвестного материала, его температура увеличивается на 61 ° C. (а) Из какого материала. объект сделан? б) Какая скорость нагрева?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.77GP
   Апендул состоит из большого груза, подвешенного на стальной проволоке с нулевым углом наклона.9500 в длинной, (а) Если температура увеличивается, период маятника увеличивается, уменьшается или остается неизменным? Объясните: (b) Рассчитайте изменение длины маятника, если повышение температуры составляет 150,0 C °. (c) Рассчитайте период маятника до и после повышения температуры. (Предположим, что коэффициент линейного расширения для проволоки составляет 12,00 × 10-6 K − 1, и что g = 9,810 м / с2 в месте расположения маятника.)
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.78GP
   После того, как алюминиевое кольцо в задаче 19 надето на стержень, кольцо и стержень могут уравновеситься при температуре 22 ° C. Кольцо теперь застряло на стержне. (a) Если температура и кольца, и стержня изменяются вместе, следует ли нагревать или охлаждать систему для снятия кольца? б) Найдите температуру, при которой кольцо можно снять.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.79GP
   Стальная пластина имеет круглое отверстие диаметром 1.000 см Для того, чтобы уронить стеклянный мрамор Pyrex диаметром 1,003 см. через отверстие в пластине, на сколько нужно поднять температуру системы? (Предположим, плита и мрамор всегда имеют одну и ту же температуру.)
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.80GP
   Камень весом 226 кг находится на краю обрыва под солнечным светом. Высота 5,25 м. Температура камня составляет 30,2 ° C. Если камень падает со скалы в бассейн, содержащий 6.00 м3 воды при 15,5 ° C, какова конечная температура системы каменная вода? Предположим, что удельная теплоемкость породы составляет 1010 Дж / (кг · К).
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.81GP
   Вода, проходящая через водопад Игуасу на границе Аргентины и Бразилии, падает на высоту около 72 м. Предположим, что вся потенциальная гравитационная энергия воды идет на повышение ее температуры. Найдите повышение температуры воды в нижней части водопада по сравнению с верхней.
   Раствор:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.82GP
   Стальной горшок весом 0,22 кг на плите содержит 2,1 л воды при температуре 22 ° C. При включении горелки вода закипает через 8,5 минут. (А) С какой скоростью тепло передается от горелки к кастрюле с водой? б) При такой скорости нагревания потребуется больше или меньше времени, чтобы вода закипела, если бы горшок был сделан из золота, а не из стали?
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.83GP
   Предположим, вы можете преобразовать 525 калорий в чизбургере, который вы съели на обед, в механическую энергию со 100% эффективностью. (A) Как высоко вы могли бы бросить бейсбольный мяч весом 0,145 кг с энергией, содержащейся в чизбургере? (б) Как быстро мяч двигался бы в момент выпуска?
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.84GP
   Вы поворачиваете кривошип на устройстве, аналогичном показанному на рисунке 16-8, и производите мощность 0.18 л.с. Если лопасти погружены в 0,65 кг воды, на какое время нужно повернуть рукоятку, чтобы температура воды увеличилась на 5,0 ° C?
   Раствор:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.85GP
   Внутренняя температура человеческого тела составляет 37,0 ° C, а кожа с площадью поверхности 1,40 м2 имеет температуру 34,0 °. С. (a) Найдите скорость передачи тепла из тела при следующих предположениях: (i) Средняя толщина ткани между сердцевиной и кожей равна 1.20 см; (ii) теплопроводность ткани равна теплопроводности воды. (b) Не повторяя расчет части (а), какую скорость теплопередачи вы ожидаете, если температура кожи упадет до 31,0 ° C? Объяснять.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.86GP
   Поверхность Солнца имеет температуру 5500 ° C. (а) Рассматривая Солнце как идеальное черное тело с излучательной способностью 1,0, найдите мощность, которую оно излучает в космос. Радиус Солнца 7.0 × 108 м, а температуру космоса можно принять равной 3,0 К. (b) Солнечная постоянная – это количество ватт солнечной энергии, падающее на квадратный метр верхних слоев атмосферы Земли. Используйте результат из части (а), чтобы вычислить солнечную постоянную, учитывая, что расстояние от Солнца до Земли составляет 1,5 × 1011 м.
   Решение:
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.87GP
   
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.88GP
   Напольные часы имеют простой латунный маятник длиной L. Однажды ночью температура в доме 25,0 ° C и период маятника 1,00 с. Док сохраняет правильное время при этой температуре. Если температура в доме быстро упадет до 17,1 ° C сразу после 10 часов вечера и останется на этом уровне, то каково фактическое время, когда часы показывают, что сейчас 10 часов утра? следующее утро?
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.89GP
   
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.90GP
   На небольшом пруду образовался слой льда. Температура воздуха непосредственно над льдом составляет -5,4 ° C, граница раздела вода-лед – 0 ° C, а температура воды на дне пруда – 4,0 ° C. Если общая глубина от верха льда до дна пруда составляет 1,4 м, какой толщины будет слой льда? Примечание; Теплопроводность льда составляет 1,6 Вт / (м · C °), а воды – 0,60 Вт / (м · C °).
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.91GP
   
   Решение:
   
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.92PP
   Насколько горячий Blackbird, когда он приземляется , если предположить, что он на 8,0 дюймов длиннее, чем на взлете, его коэффициент линейного расширения составляет 22 × 10-6 K-1, а его температура на взлете составляет 23 ° C?
   A. 280 ° C
   B. 310 ° C
   C. 560 ° C
   D. 3400 ° C
   Раствор:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.93PP
   Если бы SR-71 был окрашен в белый цвет вместо черного, была бы его температура в полете больше, меньше или равнялась бы его температуре с черной краской?
   Решение:
   Изображение проблемы:
   По задаче blackbird SR-71 был выкрашен в белый цвет, а не в черный. Мы можем наблюдать разницу в температуре, когда черный дрозд заполнен двумя вышеуказанными цветами, и это можно узнать, используя концепцию излучения.
   Стратегия:
   Черное тело является прекрасным излучателем и прекрасным поглотителем.Это свойство черного тела справедливо для излучения, соответствующего всем длинам волн и всем углам падения.
   Решение:
   Совершенное белое тело не излучает и не поглощает никакого излучения, тогда как черное тело является идеальным излучателем и идеальным поглотителем. Таким образом, черное тело испускает падающее на него излучение, чего нельзя сказать о белом теле. Поскольку белое тело не является идеальным излучателем, температура в полете остается такой же, как температура во время его взлета, и будет выше, чем температура в полете черного дрозда, окрашенного в черный цвет.

   Глава 16 Температура и нагрев Q.94PP
   Выберите лучшее объяснение предыдущей проблемы из следующего:
   A. Нагрев за счет сопротивления воздуха одинаков для любого цвета краски; следовательно, самолет будет иметь одинаковую температуру независимо от цвета.
   B. Черный – более эффективный радиатор тепла, чем белый. Таким образом, черная краска излучает больше тепла и позволяет самолету оставаться более прохладным.
   C. Черные объекты обычно горячее, чем белые, при прочих равных.Поэтому самолет был бы круче с белой краской.
   Решение:
   Изобразите проблему:
   Мы можем наблюдать разницу в температуре дрозда, когда он окрашен в белый и черный цвета. Подробно об этом можно узнать, используя понятие излучения.
   Стратегия:
   Черное тело является прекрасным излучателем и прекрасным поглотителем. Это свойство черного тела справедливо для излучения, соответствующего всем длинам волн и всем углам падения.
   Решение:
   Совершенное белое тело не излучает и не поглощает никакого излучения, тогда как черное тело является идеальным излучателем и идеальным поглотителем.Таким образом, черное тело испускает падающее на него излучение, чего нельзя сказать о белом теле. Поскольку белое тело не является идеальным излучателем, температура в полете остается такой же, как температура во время его взлета, и будет выше, чем температура в полете черного дрозда, окрашенного в черный цвет.
   Следовательно, черная краска излучает больше тепла и позволяет самолету оставаться более прохладным.
   Правильный вариант: (B)

   Глава 16 Температура и нагрев Q.95PP
   Сколько длится Blackbird при 120 ° C?
   A. 107 футов 7,8 дюйма
   B. 107 футов 8,2 дюйма
   C. 108 футов 0,8 дюйма
   D. 108 футов 1,4 дюйма
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.96IP
   Предположим, что массу блока необходимо увеличить настолько, чтобы конечная температура системы была равна 22,5 ° C. Какая необходимая масса? Все остальное в примере остается прежним.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.97IP
   Предположим, что начальная температура блока должна быть увеличена настолько, чтобы конечная температура системы была равна 22,5 ° C. Какая необходимая начальная температура? Все остальное остается таким же, как в Примере.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и нагрев Q.98IP
   Предположим, что свинцовый стержень заменен вторым медным стержнем. (а) Будет ли тепло, которое течет за 1,00 с, увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменным? Объясните: (б) Найдите тепло, которое течет в 1.00 с двумя медными стержнями. Все остальное остается таким же, как в Примере.
   Решение:
   
   

   Глава 16 Температура и тепло Q.99IP
   Предположим, что температура горячей пластины должна быть изменена, чтобы обеспечить общий тепловой поток 25,2 Дж за 1,00 с. (a) Должна ли новая температура горячей плиты быть больше или меньше 106 ° C? Объясните: (б) Найдите требуемую температуру конфорки. Все остальное такое же, как в Примере.
   Решение:
   
   
   

   Тепловое расширение – University Physics Volume 2

   Цели обучения

   К концу этого раздела вы сможете:

   • Ответить на качественные вопросы о эффектах теплового расширения
   • Решение проблем, связанных с тепловым расширением, в том числе с тепловым напряжением

   Расширение спирта в термометре – один из многих часто встречающихся примеров теплового расширения, которое представляет собой изменение размера или объема данной системы при изменении ее температуры.Самый наглядный пример – расширение горячего воздуха. Когда воздух нагревается, он расширяется и становится менее плотным, чем окружающий воздух, который затем оказывает (направленное вверх) силу на горячий воздух и заставляет пар и дым подниматься, воздушные шары плавают и т. Д. Такое же поведение происходит со всеми жидкостями и газами, вызывая естественную теплопередачу вверх в домах, океанах и погодных системах, как мы обсудим в следующем разделе. Твердые тела также подвергаются тепловому расширению. Например, железнодорожные пути и мосты имеют компенсаторы, позволяющие им свободно расширяться и сжиматься при изменении температуры, как показано на (Рисунок).

   (a) Такие термические компенсаторы на мосту через гавань Окленда в Новой Зеландии (b) позволяют мостам изменять длину без потери устойчивости. (кредит: модификация работ «ŠJů» / Wikimedia Commons)

   Какова основная причина теплового расширения? Как упоминалось ранее, повышение температуры означает увеличение кинетической энергии отдельных атомов. В твердом теле, в отличие от газа, молекулы удерживаются на месте силами соседних молекул; как мы видели в «Колебаниях», силы можно моделировать как гармонические пружины, описываемые потенциалом Леннарда-Джонса.Энергия в простом гармоническом движении показывает, что такие потенциалы асимметричны в том смысле, что потенциальная энергия возрастает более круто, когда молекулы приближаются друг к другу, чем когда они удаляются. Таким образом, при данной кинетической энергии пройденное расстояние больше, когда соседи удаляются друг от друга, чем когда они движутся навстречу друг другу. В результате повышенная кинетическая энергия (повышенная температура) увеличивает среднее расстояние между молекулами – вещество расширяется.

   Для большинства веществ в обычных условиях это отличное приближение, что нет предпочтительного направления (т. Е. Твердое тело является «изотропным»), а увеличение температуры увеличивает размер твердого тела на определенную долю в каждом измерении.Следовательно, если твердое тело может расширяться или сжиматься, его пропорции остаются прежними; изменяется только его общий размер.

   (рисунок) перечислены репрезентативные значения коэффициента линейного расширения. Как отмечалось ранее, одинаковы независимо от того, выражены ли они в градусах Цельсия или кельвинах; таким образом, может иметь единицы или 1 / K с одинаковым значением в любом случае. Приближение как константа довольно точно для небольших изменений температуры и достаточно для большинства практических целей, даже для больших изменений температуры.Мы рассмотрим это приближение более подробно в следующем примере.

   В биметаллической полосе используется тепловое расширение ((рисунок)). Это устройство можно использовать как термометр, если изогнутая полоска прикреплена к стрелке на шкале. Его также можно использовать для автоматического включения или выключения переключателя при определенной температуре, как в старых или аналоговых термостатах.

   Тепловое расширение в двух и трех измерениях

   Неограниченные объекты расширяются во всех измерениях, как показано на (Рисунок).То есть их площадь и объем, а также длина увеличиваются с температурой. Поскольку пропорции остаются прежними, отверстия и объемы контейнеров также увеличиваются с температурой. Если вы прорежете отверстие в металлической пластине, оставшийся материал расширится точно так же, как если бы кусок, который вы удалили, все еще был на месте. Кусок станет больше, поэтому и отверстие должно стать больше.

   Как правило, объекты расширяются во всех направлениях при повышении температуры. На этих чертежах исходные границы объектов показаны сплошными линиями, а расширенные границы – пунктирными линиями.(а) Площадь увеличивается из-за увеличения как длины, так и ширины. Увеличивается и площадь круглой пробки. (b) Если заглушку удалить, оставшееся отверстие становится больше с повышением температуры, как если бы расширяющаяся заглушка все еще оставалась на месте. (c) Объем также увеличивается, потому что все три измерения увеличиваются.

   Объемное расширение определяется для жидкостей, но линейное расширение и расширение по площади – нет, поскольку изменение линейных размеров и площади жидкости зависит от формы ее контейнера.Таким образом, (Рисунок) показывает значения жидкостей, но не.

   Как правило, объекты расширяются с повышением температуры. Вода – самое важное исключение из этого правила. Вода расширяется с повышением температуры (ее плотность уменьшается на ) при температурах выше. Однако он наиболее плотный и расширяется с при понижении температуры на между и (), как показано на (Рисунок). Ярким следствием этого явления является замерзание воды в пруду. Когда вода у поверхности остывает, она становится плотнее оставшейся воды и опускается на дно.Этот «оборот» оставляет у поверхности слой более теплой воды, которая затем охлаждается. Однако, если температура в поверхностном слое падает ниже, эта вода менее плотная, чем вода внизу, и, таким образом, остается около вершины. В результате поверхность пруда может замерзнуть. Слой льда изолирует жидкую воду под ним от низких температур воздуха. Рыба и другие водные животные могут выжить в воде подо льдом из-за этой необычной характеристики воды.

   Расчет теплового расширения Предположим, у вас 60.0-L -gal) стальной бензобак заполнен холодным газом, потому что его только что выкачали из подземного резервуара. Теперь и бак, и бензин имеют температуру: Сколько бензина вылилось к тому времени, когда они нагрелись до?

   Стратегия Бак и бензин увеличиваются в объеме, но бензин увеличивается больше, поэтому количество разлитого является разницей в их изменении объема. Мы можем использовать уравнение объемного расширения, чтобы рассчитать изменение объема бензина и бака.(Бензобак можно рассматривать как твердый стальной.)

   Решение

   1. Используйте уравнение для объемного расширения, чтобы рассчитать увеличение объема стального резервуара:
      
   2. Увеличение объема бензина определяется следующим уравнением:
      
   3. Найдите разницу в объеме, чтобы определить разлитое количество как
      

   В качестве альтернативы мы можем объединить эти три уравнения в одно уравнение. (Обратите внимание, что исходные объемы равны.)

   Значение Эта сумма значительна, особенно для резервуара объемом 60,0 л. Эффект такой поразительный, потому что бензин и сталь быстро расширяются. Скорость изменения тепловых свойств обсуждается далее в этой главе.

   Если вы попытаетесь плотно закрыть резервуар, чтобы предотвратить переполнение, вы обнаружите, что он все равно протекает либо вокруг крышки, либо в результате разрыва резервуара. Сильное сжатие расширяющегося газа эквивалентно его сжатию, и как жидкости, так и твердые тела сопротивляются сжатию с чрезвычайно большими силами.Чтобы избежать разрыва жестких контейнеров, в этих контейнерах есть воздушные зазоры, которые позволяют им расширяться и сжиматься, не нагружая их.

   Проверьте свое понимание Указывает ли данное показание манометра бензина на большее количество бензина в холодную или жаркую погоду, или температура не имеет значения?

   Фактическое количество (масса) бензина, оставшегося в баке, когда манометр показывает «пустой», летом меньше, чем зимой. Бензин имеет тот же объем, что и зимой, когда горит лампочка «долейте топлива», но из-за того, что бензин расширился, масса меньше.

   Термическое напряжение

   Если вы измените температуру объекта, не допуская его расширения или сжатия, объект подвергнется сжимающему напряжению, если объект будет расширяться в отсутствие ограничений, и растяжению, если он будет сжиматься. Это напряжение, возникающее в результате температурных изменений, известно как термическое напряжение. Он может быть довольно большим и вызвать повреждение.

   Чтобы избежать этого стресса, инженеры могут проектировать компоненты так, чтобы они могли свободно расширяться и сжиматься.Например, на автомагистралях между блоками намеренно оставляют промежутки, чтобы предотвратить развитие теплового напряжения. Когда не остается никаких зазоров, инженеры должны учитывать термическое напряжение в своих конструкциях. Таким образом, арматурные стержни в бетоне изготавливаются из стали, поскольку коэффициент линейного расширения стали почти равен коэффициенту линейного расширения бетона.

   Чтобы рассчитать термическое напряжение в стержне, оба конца которого жестко закреплены, мы можем представить себе напряжение как развивающееся в два этапа. Во-первых, позвольте концам свободно расширяться (или сжиматься) и обнаруживать расширение (или сжатие).Во-вторых, найдите напряжение, необходимое для сжатия (или удлинения) стержня до его первоначальной длины, с помощью методов, которые вы изучали в статье Статическое равновесие и упругость по статическому равновесию и упругости. Другими словами, тепловое расширение равно упругой деформации (за исключением противоположных знаков).

   Проверьте свое понимание Два объекта A и B имеют одинаковые размеры и одинаково связаны. A изготовлен из материала с более высоким коэффициентом теплового расширения, чем B .Если предметы нагреваются одинаково, будет ли A испытывать большее напряжение, чем B ?

   Не обязательно, поскольку термическое напряжение также пропорционально модулю Юнга.

   Сводка

   • Термическое расширение – это увеличение размера (длины, площади или объема) тела из-за изменения температуры, обычно ее повышения. Термическое сжатие – это уменьшение размера из-за изменения температуры, обычно ее понижения.
   • Тепловое напряжение создается, когда ограничивается тепловое расширение или сжатие.

   Концептуальные вопросы

   Налейте холодную воду в горячую стеклянную или керамическую посуду, чтобы ее легко разбить. Что вызывает взлом? Объясните, почему Pyrex®, стекло с небольшим коэффициентом линейного расширения, менее восприимчиво.

   Холодная вода охлаждает часть внутренней поверхности, заставляя ее сокращаться, в то время как остальная часть остается расширенной. Напряжение слишком велико для прочности материала. Пирекс меньше сжимается, поэтому меньше нагружается.

   Один из методов обеспечения плотной посадки, например металлического штифта в отверстии в металлическом блоке, заключается в изготовлении штифта немного большего размера, чем отверстие.Затем вставляется колышек, когда температура отличается от температуры блока. Должен ли блок быть горячее или холоднее стержня во время вставки? Поясните свой ответ.

   Действительно ли помогает полить горячей водой плотную металлическую крышку стеклянной банки, прежде чем пытаться ее открыть? Поясните свой ответ.

   В принципе, крышка расширяется больше, чем банка, потому что металлы имеют более высокий коэффициент расширения, чем стекло. Это должно упростить откручивание крышки. (На практике намокание крышки и банки может затруднить их захват.)

   Когда термометр холодного спирта помещается в горячую жидкость, столб спирта опускается немного вниз на , прежде чем подняться. Объяснить, почему.

   Рассчитайте длину 1-метрового стержня из материала с коэффициентом теплового расширения при повышении температуры с 300 K до 600 K. Принимая ваш ответ как новую начальную длину, найдите длину после того, как стержень снова остынет до 300. К. Ваш ответ 1 метр? Так должно быть? Как вы можете объяснить полученный результат?

   Заметив большие напряжения, которые могут быть вызваны тепловым расширением, изобретатель оружия-любитель решает использовать его для создания нового вида оружия.Он планирует прижать пулю к алюминиевому стержню внутри закрытой инварной трубки. Когда он нагревает трубку, стержень расширяется больше, чем трубка, и создается очень сильное усилие. Затем методом, который еще предстоит определить, он откроет трубку за доли секунды и позволит силе стержня запустить пулю с очень высокой скоростью. Что он упускает из виду?

   Проблемы

   Высота монумента Вашингтона в день при температуре воздуха составляет 170,00 м. Какова будет его высота в день, когда температура упадет до? Хотя памятник сделан из известняка, предположим, что его коэффициент теплового расширения такой же, как у мрамора.Дайте ответ до пяти значащих цифр.

   Используя (рисунок) найти коэффициент теплового расширения мрамора:
   .
   (Ответ округлен до пяти значащих цифр, чтобы показать небольшую разницу в высоте.)

   Насколько выше становится Эйфелева башня в конце дня, когда температура повысилась на ее первоначальную высоту 321 м, и вы можете предположить, что она сделана из стали.

   Как изменится длина ртутного столба длиной 3,00 см, если его температура изменится с на, если предположить, что ртуть ограничена цилиндром, но не ограничена по длине? Ваш ответ покажет, почему термометры содержат внизу лампочки, а не простые столбики с жидкостью.

   Используя (рисунок) найти коэффициент теплового расширения ртути:
   .

   Какого размера следует оставлять компенсационный зазор между стальными железнодорожными рельсами, если они могут достигать максимальной температуры выше, чем при укладке? Их первоначальная длина – 10,0 м.

   Вы хотите купить небольшой участок земли в Гонконге. Цена «всего»? 60 000 за квадратный метр. В праве собственности указано, что размеры такие. Насколько изменилась бы общая цена, если бы вы измерили посылку стальной рулеткой в ​​день, когда температура была выше температуры, на которую рассчитана рулетка? Размеры земли не меняются.

   Глобальное потепление вызовет повышение уровня моря отчасти из-за таяния ледяных шапок и отчасти из-за расширения воды при повышении средней температуры океана. Чтобы получить некоторое представление о величине этого эффекта, рассчитайте изменение длины водяного столба высотой 1,00 км при повышении температуры на. Предположим, что столбец не может расширяться в сторону. В качестве модели океана это разумное приближение, поскольку только части океана, очень близкие к поверхности, могут расширяться в сторону на сушу, и только в ограниченной степени.В качестве еще одного приближения пренебрегайте тем фактом, что потепление океана не равномерно по глубине.

   (a) Если стеклянный стакан емкостью 500 мл заполнен до краев этиловым спиртом при температуре 25 ° C, сколько он выйдет за край, когда температура спирта достигнет комнатной температуры? б) Насколько меньше воды могло бы перелиться через край при тех же условиях?

   Физик делает чашку растворимого кофе и замечает, что по мере остывания кофе его уровень в стеклянной чашке падает на 3,00 мм. Покажите, что это снижение не может быть связано с тепловым сжатием, вычислив снижение уровня, если кофе находится в 7.Чашка диаметром 00 см и понижается температура от до. (Большая часть падения уровня происходит из-за выхода пузырьков воздуха.)

   Если мы начнем с замерзания воды, то она превратится в лед.

   Покажите это, вычислив бесконечно малое изменение объема dV куба со сторонами длиной L при изменении температуры на dT .

   Какие радиаторы лучше | Отопление

   Когда дело касается тепла в доме, слово «радиатор» буквально скатывается с языка: «беда радиатор очень холодный».Это и понятно, ведь в нашем обычном радиаторе центрального отопления основным элементом, несущим тепло, является радиатор. Количество тепла, которое становится плоским, зависит от количества установленных в нем секций излучения, температуры циркулирующего хладагента и скорости циркуляции, состояния радиатора и материала, из которого он изготовлен. И если мы не можем повлиять на работу котла и мощность насоса, остальные параметры в какой-то степени зависят от нас. Например, если в квартире постоянно прохладно, можно увеличить количество секций радиатора – и, конечно, это заметно изменит тепловой баланс в нашу пользу.Для ориентировки сообщается, что одна секция стандартной батареи имеет тепловую мощность около 200 Вт – и этого достаточно, чтобы обогреть два квадратных метра. Проще говоря, разделив площадь комнаты на 2, вы получите примерное количество секций. Если комната угловая или смотрит на север, если вы очень любите тепло или холод просто дом – необходимо добавить секции.

   Как мы уже отмечали, количество тепла, отдаваемого водяными радиаторами отопления, в большой степени зависит от конструкции и материалов, из которых они изготовлены.Они бывают чугунные, стальные, алюминиевые, биметаллические.
   

   Главное достоинство радиаторов iron – долговечность, хороший отвод тепла, практически не подвержены коррозии, выдерживают высокое давление в системе. Их минус – сложно настроить радиаторные термостаты без соответствующей регулировки температуры воды в бойлере.
   

   Стальные радиаторы отличаются хорошей теплоотдачей, низким содержанием воды, небольшой тепловой инерцией.Их главный недостаток – не переносят слив теплоносителя, не любят открывать отопительные системы, неустойчивы к диффузии атмосферного кислорода. Сталь в большей степени, чем чугун или алюминий, подвержена коррозии, поэтому радиаторы этого типа больше подходят для закрытых систем отопления – в коттеджах, малоэтажных домах.
   

   Алюминиевые радиаторы легкие, обладают высокой теплопроводностью и теплоотдачей, благодаря чему быстро и равномерно прогревается помещение.Кроме того, такие же размеры, как у чугунных и стальных аналогов, они имеют более высокий коэффициент излучения. Современный вид алюминиевых радиаторов – анодированный. Так что пока радиаторам присущи прочность биметаллической коррозионной стойкости чугуна и тепловые характеристики алюминия. Они производятся по технологии анодного окисления алюминия высокой чистоты. Их преимущество – богатая цветовая палитра, обеспечиваемая методом цветного анодирования.

   Биметаллические радиаторы обладают преимуществами двух металлов: тепла алюминия и прочности стали.Поэтому обладают лучшими по сравнению с алюминиевыми радиаторами прочностными характеристиками. Они отличаются малым весом, малой тепловой инерционностью, что обеспечивает быстрый обогрев помещения.

   Какие радиаторы лучше?

   Теперь, когда у нас есть немного, чтобы понять особенности этих металлов, взглянем на вопрос с эстетической стороны. Радиаторы, как и многие технические устройства, говоря языком профессионалов, могут выполнять функцию формирующих элементов интерьера.Другими словами, стать полноценным элементом дизайна не является неизбежной необходимостью. Новые технологии и современные материалы привели к развитию строительных идей и открыли много новых возможностей в архитектуре и дизайне жилья. Арки, эркеры, окна, полностью застекленные внешние стены делают дом светлее, красивее и необычнее по сравнению с типичными советскими постройками. Однако полет мысли архитектора должен подкрепляться идеей инженеров и дизайнеров.Вот почему появляется все больше и больше новых дизайнов аккумуляторов. У них нет ничего лучше, чем зубы на тошнотворном «гармошке», грубый тяжелый чугун, черная стальная труба с массой тройников, гильзы и т. Д. Новые модели стоят там, где вы им говорите, а не там, где это единственно возможно. Их различные параметры и глубина позволяют им занять место в любых, даже самых изысканных нишах и на любой поверхности вашего дома. Они обеспечивают тепловой комфорт, удобный и привлекательный дизайн. Конструктивно различают секционные, панельные, трубчатые и модельные.

   Секционные радиаторы , если они чугунные, в современных интерьерах выглядят тяжеловато, но при этом солидные размеры не оставляют сомнений в том, что в доме всегда будет тепло и уютно. Им, казалось бы, труднее всего найти «художественный подход», но здесь дизайнеры нашли выход: путем художественного литья создали секционные радиаторы «под старину», по бокам изображающие завитушки, на торцевой части разместили позолоченную ручку-термостат. .Как и положено старым радиаторам, радиаторы вроде установлены в капельных нишах. Такие «раритеты» хорошо смотрелись в классическом стиле интерьера. На рынке остаются и чугунные радиаторы в современном стиле. Также их можно установить в капельных нишах, некоторые удачно вписываются в интерьеры ванных комнат и подсобных помещений.

   панельные радиаторы большая часть стальные. Они наиболее популярны на Западе из-за своей легкости и элегантности.Разные типы и размеры позволяют размещать их не только на подоконнике ниши, но и в другом месте жилого и нежилого помещения. Например, высокие панельные радиаторы отопления можно использовать как фальшколонн, если разместить их по обе стороны от оконного проема. Их часто устанавливают в помещениях с панорамными окнами, где требуется больше мощности обогрева. Высокий радиатор удачно «впишется» и в интерьер холла: на его лицевую поверхность можно крепить зеркала, небольшие крючки и полочки, которые быстро сушат влажную под дождем или снегом одежду и обувь.Низкие и удлиненные панельные радиаторы устанавливаются друг за другом вдоль стены или по периметру отапливаемого помещения. Эти варианты размещения не только эстетичны, но и эффективны с точки зрения теплофизики здания. Панельные радиаторы имеют стандартную ребристую или гладкую глянцевую белую поверхность, но при необходимости окрашиваются в другой цвет. Эффектно смотрятся обогреватели с художественной росписью, например, разработанной мастерами Жостово или Гжель.

   Трубчатые радиаторы состоят из нескольких рядов вертикальных трубок круглого сечения, приваренных к горизонтальным коллекторам.Трубчатые радиаторы устанавливаются за окном, а также вплотную к плоской, овальной или произвольно изогнутой стене. Как панельные устройства они могут иметь разные размеры, и в большинстве случаев длина не ограничена. Богатство цветовой палитры для создания гармоничного интерьера. Небольшой внутренний объем и низкая тепловая инерция трубчатых радиаторов делают их практически идеальными с точки зрения теплотехники. Иногда их делают в виде предметов интерьера, например, скамеек. Такую «скамейку» можно установить в коридоре или под окном в гостиной.Есть поручень. В ванной комнате использован новый класс трубчатых радиаторов отопления – полотенца в виде змейки, лестницы, прямые и изогнутые лестницы.

   Радиатор на все времена РИФАР

   Надежные нагревательные устройства, специально разработанные для использования в системе центрального отопления. Представлен двумя сериями:

   Биметаллические радиаторы RIFAR Base , высота 500, 350 и 200 мм.от 4 до 14 секций

   Высокий контроль качества, собственные технологии расточки секционных ниппелей и силиконовых прокладок позволяют нам эксплуатировать эти устройства более 25 лет. Гарантия 10 лет. Застрахован в ОСАО “ИНГОССТРАХ”.

   Технические характеристики одинарной секции

   Межосевое расстояние (мм)	Габаритные размеры (мм)			Номинальный тепловой поток (Вт)	Объем жидкости	Масса (кг)
   	высота	глубина	ширина
   200	261	100	80	104	0,16	1,02
   350	415	90	80	136	0,18	1,36
   500	570	100	80	204	0,20	1,92

   Радиаторы биметаллические РИФАР Монолит высотой 500 и 350 мм.от 4 до 14 секций

   Устройство имеет особую конструкцию – секции соединяются между собой сваркой. Уникальные эксплуатационные свойства: возможность использования радиатора при температуре охлаждающей жидкости 135 ° С, рабочем давлении до 100 атм.