Расчет количества тепловой энергии: расчет количества тепла в кВт, формула расчета теплоэнергии в киловатт и Гкал, расшифровка, фото и видео примеры

Содержание

Методика расчета тепловой энергии \ Акты, образцы, формы, договоры \ КонсультантПлюс

Главная
Правовые ресурсы
Подборки материалов
Методика расчета тепловой энергии

Подборка наиболее важных документов по запросу Методика расчета тепловой энергии (нормативно–правовые акты, формы, статьи, консультации экспертов и многое другое).

Теплоснабжение:
Автономное отопление
Актуализация схемы теплоснабжения
Аренда котельной
Бездоговорное потребление тепловой энергии
Вентиляция
Ещё…

Судебная практика: Методика расчета тепловой энергии

Зарегистрируйтесь и получите пробный доступ к системе КонсультантПлюс бесплатно на 2 дня

Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
Подборка судебных решений за 2021 год: Статья 171 “Налоговые вычеты” главы 21 “Налог на добавленную стоимость” НК РФ
(Юридическая компания “TAXOLOGY”)Налогоплательщик выставил в адрес покупателей корректировочные счета-фактуры (с уменьшением объема поставки), поскольку судебными актами с покупателей (потребителей) была взыскана задолженность за поставленный ресурс в меньшем объеме, а также в связи с предоставлением налогоплательщику субсидии, направленной на возмещение понесенных экономических потерь (выпадающих доходов). Налоговый орган отказал налогоплательщику в принятии к вычету НДС на основании корректировочных счетов-фактур. Суд признал отказ правомерным, указав, что в соответствии с п. 2 ст. 154 НК РФ налоговая база по НДС определяется как стоимость реализованных товаров (работ, услуг), исчисленная исходя из фактических цен их реализации. Суммы субсидий при определении налоговой базы не учитываются. При получении налогоплательщиком субсидии изменение стоимости реализованных ресурсов, в том числе изменение тарифа на ресурсы и (или) уточнение количества (объема) реализованных ресурсов, у продавца не происходит. Таким образом, получение налогоплательщиком субсидии не является основанием для составления корректировочных счетов-фактур, поскольку при этом не происходит уменьшение налоговых обязательств, а происходит возмещение понесенных экономических потерь (выпадающих доходов). Также суд отметил, что размер подлежащей взысканию с потребителей задолженности был уменьшен судом не в связи с изменением объема поставленной тепловой энергии, а по причине изменения методики ее расчета, при этом в корректировочных счетах-фактурах налогоплательщик в одностороннем порядке изменил объем поставленной тепловой энергии, но при этом объем тепловой энергии, полученной от поставщика – производителя тепловой энергии, не корректировал. Суд указал, что само по себе наличие судебных актов о взыскании с покупателей (потребителей) задолженности за поставленную энергию для целей налогообложения не имеет значения, поскольку взыскание задолженности в меньшей сумме связано не с наличием оснований, предусмотренных п. 13 ст. 171 НК РФ, а с применением различных методик.

Статьи, комментарии, ответы на вопросы: Методика расчета тепловой энергии

Зарегистрируйтесь и получите пробный доступ к системе КонсультантПлюс бесплатно на 2 дня

Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
“Справочник по доказыванию в арбитражном процессе”
(2-е издание, переработанное и дополненное)
(под ред. И.В. Решетниковой)
(“Норма”, “ИНФРА-М”, 2022)Так, в силу прямого указания п. 13 Правил N 354 условия договоров о приобретении коммунальных ресурсов в целях использования таких ресурсов для предоставления коммунальных услуг потребителям определяются с учетом названных Правил и иных нормативных правовых актов РФ. Приведенные законоположения в их системном истолковании в судебной практике рассматриваются как исключающие возложение на управляющую организацию – исполнителя коммунальных услуг в отношениях с ресурсоснабжающими организациями обязанностей по оплате коммунальных ресурсов в большем объеме, чем аналогичные коммунальные ресурсы подлежали бы оплате в случае получения гражданами – пользователями коммунальных услуг указанных ресурсов напрямую от ресурсоснабжающих организаций, минуя посредничество управляющей организации. Из изложенного следует, что размер задолженности компании за коммунальный ресурс, поставленный в многоквартирном доме при отсутствии или неисправности общедомового прибора учета, необходимо рассчитывать по Правилам N 354; а расчет требований, основанный на Правилах коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя, утвержденных Постановлением Правительства РФ от 18 ноября 2013 г. N 1034, не соответствует закону .

Зарегистрируйтесь и получите пробный доступ к системе КонсультантПлюс бесплатно на 2 дня

Открыть документ в вашей системе КонсультантПлюс:
Статья: Определение и взыскание потерь тепловой энергии
(Дерхо Д. С.)
(Подготовлен для системы КонсультантПлюс, 2022)Так, п. 1 Порядка N 325 предусматривает, что нормативы технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя определяются регулирующим органом (путем выполнения расчетов по формулам, содержащимся в разд. II Порядка N 325) для каждой организации, эксплуатирующей тепловые сети для передачи тепловой энергии, теплоносителя потребителям (теплосетевая организация) и для каждого предприятия, оказывающего непрофильные услуги по передаче тепловой энергии сторонним потребителям, подключенным к тепловым сетям такого предприятия (с исключением в этом случае из нормативов потерь при передаче тепловой энергии для собственного потребления предприятия).

Нормативные акты: Методика расчета тепловой энергии

К вопросу определения количества тепловой энергии для отопления зданий | C.O.K. archive | 2017

* Статья предлагается в порядке обсуждения.

Итак, как известно, потребители тепловой энергии производят оплату за отопление двумя способами. По первому способу оплата потребителями осуществляется ежемесячно равными долями в размере 1/12 годового потребления тепловой энергии — независимо от фактического ежемесячного количества поставленной тепловой энергии для отопления. При этом величина тепловой энергии в последующем году уточняется с учётом действительного количества потреблённой тепловой энергии в прошедшем году (в зависимости от температуры наружного воздуха в течение прошедшего отопительного периода).

По второму способу оплата осуществляется в каждый месяц отопительного периода в соответствии со среднемесячной температурой наружного воздуха.

Первый способ оплаты позволяет теплоснабжающим организациям получать оплату равномерно в течение всего года при условии неизменности схемы поставки тепловой энергии.

Однако при оплате за тепловую энергию по первому способу в ряде регионов часто возникают и решаются спорные вопросы в судах, когда происходит смена теплоснабжающей организации и появляется необходимость определения доли фактического потребления тепловой энергии за отопительный период, предшествующий смене теплоснабжающей организации.

В этом случае рекомендуется использовать требования, установленные Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 мая 2006 года №306 «Об утверждении Правил установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг и нормативов потребления коммунальных ресурсов в целях содержания общего имущества в многоквартирном доме», позволяющие расчётным путём определить долю тепловой энергии, потребляемой в каждый месяц отопительного периода.

В данных Правилах представлена формула для расчёта количества тепловой энергии [Гкал/год], необходимой для отопления многоквартирного дома или жилого дома в каждом месяце:

где q_max — расчётная часовая тепловая нагрузка на отопление многоквартирного дома или жилого дома, ккал/ч; t_вн — средняя температура внутреннего воздуха отапливаемых жилых помещений многоквартирного дома или жилого дома, °C; t_см — среднемесячная температура наружного воздуха каждого месяца, принимаемая в соответствии с табл. 5.1 Свода Правил 131.13330.2012 «Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01–99*», °C; t_po — расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, принимаемая в соответствии с табл. 3.1 Свода Правил 131.13330.2012, °C; n_м — продолжительность отопительного периода [сут.] в месяце; 24 — количество часов в сутках; 10^–6 — коэффициент перевода из килокалорий в гигакалории.

Как известно, температура наружного воздуха разной обеспеченности, принимаемая в СП 131.13330.2012, рассчитана по данным наблюдений за период с 1966 по 2010 годы.

Необходимо отметить, что количество тепловой энергии, предъявляемой населению к оплате за конкретный месяц по расчёту с использованием значений температуры t_см по табл. 5.1 Свода Правил 131.13330.2012, не тождественно количеству фактически потреблённой потребителями тепловой энергии в этом месяце. Это можно объяснить тем, что в разные годы среднемесячная температура каждого месяца отопительного периода разная, то есть в отдельные годы может быть меньше или больше. Значения среднемесячной температуры наружного воздуха каждого месяца в городах Москве, Орле, Екатеринбурге и Омске после 2010 года и по Своду Правил 131.13330.2012 представлены в табл. 1, 2, 3 и 4. Соответственно, и разные значения Δt_см.

При этом значение расчётной температуры наружного воздуха для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха можно принимать по табл. 3.1 СП 131.13330.2012 при определении с достаточной точностью количества тепловой энергии в каждый месяц.

Количество тепловой энергии, соответствующей Δt_см, определённой с использованием среднемесячных температур по табл. 1 в Москве, например, в 2013 году, составит 95 % от количества тепловой энергии, определённой с использованием среднемесячных температур по Своду Правил 131.13330.2012, в 2014-м — 87,5 %, в 2015-м — 79,5 %.

А количество тепловой энергии, определённой с использованием среднемесячных температур по табл. 2 в Орле, в 2013 году составит 92,4 % от количества тепловой энергии, определённой с использованием среднемесячных температур по Своду Правил 131. 13330.2012, в 2014-м — 88 %, в 2015-м — 78 %.

В Екатеринбурге количество тепловой энергии, определённой с использованием среднемесячных температур по табл. 3, в 2013 и 2014 годах составит 94 %, а в 2015-м — 87 %. А в Омске количество тепловой энергии, определённой с использованием среднемесячных температур по табл. 4, в 2013 году составит 93 %, в 2014-м — 96 %, в 2015-м — 87 %.

Представленная разница в количестве тепловой энергии на примере четырёх городов существенна и совершенно не безразлична для большинства потребителей тепловой энергии.

Следует отметить, что во многих городах средняя за год температура наружного воздуха, представленная в Своде Правил 133.13330.2012, меньше средней температуры воздуха за год после 2010 года.

В связи с изложенным, до принятия новой редакции свода правил по строительной климатологии для определения более точного количества фактически расходуемой потребителями тепловой энергии на отопление в каждом месяце отопительного периода после 2010 года предлагается использовать в расчётах среднемесячную температуру наружного воздуха каждого месяца tсм не по табл. 5.1 Свода Правил 131.13330.2012, а по данным гидрометеорологической службы для конкретного населённого пункта после 2010 года.

Изменение температуры и теплоемкость

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

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

Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: при нагревании температура повышается, а при охлаждении снижается. Мы предполагаем, что фазового перехода нет и что над системой или системой не совершается никакой работы. Опыты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов — изменения температуры, массы системы, вещества и фазы вещества.

Рис. 1. Теплота Q , переданная для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также вовлеченного вещества и фазы. а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m, нужно добавить удвоенное количество теплоты. б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, нужно добавить в два раза больше тепла. в) Количество переданного тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется сумма Q тепла, чтобы вызвать изменение температуры Δ T в данной массе меди, потребуется в 10,8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды, при условии отсутствия фазового перехода ни в одном из веществ.

Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Благодаря тому, что (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и числу атомов или молекул. Благодаря тому, что переданное тепло равно изменению внутренней энергии, теплота пропорциональна массе вещества и изменению температуры. Переносимое тепло также зависит от вещества, так что, например, теплота, необходимая для повышения температуры, для спирта меньше, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемая теплота также зависит от фазы (газовая, жидкая или твердая).

Теплопередача и изменение температуры

Количественная связь между теплопередачей и изменением температуры содержит все три фактора: Q = mc Δ T , где Q — символ теплопередачи, м масса вещества, а Δ T — изменение температуры. Символ c означает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00°С. Удельная теплоемкость c — свойство вещества; его единица СИ – Дж / (кг ⋅ K) или Дж / (кг ⋅ ºC). Напомним, что изменение температуры (Δ T ) одинаково в единицах кельвина и градусах Цельсия. Если теплопередача измеряется в килокалориях, то единицей удельной теплоемкости является ккал/(кг ⋅ ºC).

Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их расчета. В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 перечислены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, зависимость теплоемкости большинства веществ от температуры и объема слабая. Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, а это значит, что требуется в пять раз больше теплоты, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и для стекла, и в десять раз больше, чем для стекла. много тепла, чтобы поднять температуру воды, как для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

Пример 1. Расчет необходимого количества тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле

Алюминиевая кастрюля весом 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 л воды с 20,0°C до 80,0°C. а) Какое количество тепла потребуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?

Стратегия

Посуда и вода всегда имеют одинаковую температуру. Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и сковороды увеличивается на одинаковую величину. Воспользуемся уравнением теплообмена при заданном изменении температуры и массы воды и алюминия. Удельные теплоемкости воды и алюминия приведены в табл. 1.

Решение

Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, кастрюля и вода имеют одинаковую температуру.

Рассчитайте разницу температур:

Δ T = T _f − T _i = 60,0ºC.

Рассчитайте массу воды. Поскольку плотность воды 1000 кг/м ³ , один литр воды имеет массу 1 кг, а масса 0,250 л воды равна м _w = 0,250 кг.

Рассчитайте теплоту, переданную воде. Используйте удельное тепло воды в Таблице 1:

Q _W = M _W C _W δ T = (0,250 кг) (4186 J/KGºC) (60,0,016C) (60,0,016C) (60,0,016C) (60,0,016C) (60,0,016C) (60,0,016 = (0,250 кг) (4186 J/кг. = 62,8 кДж.

Рассчитайте тепло, переданное алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия из таблицы 1:

Q _Al = m _Al c _Al Δ T = (0,500 кг)(900 Дж/кгºC)(60,0ºC) = 27,0 × 10 ⁴ Дж = 27,0 кДж. вода. Сначала найдем общее переданное тепло:

Q _Всего = Q _Вт + Q _Al = 62,8 кДж + 27,8 кДж + 27,8 кДж + 27,8 кДж + 27,8 кДж + 27,8 кДж

Таким образом, количество тепла, идущее на нагрев сковороды, равно

[латекс]\frac{27.0\text{ кДж}}{89.8\text{ кДж}}\times100\%=30,1\%\\[/латекс]

и количество, идущее на нагрев воды, составляет

[латекс]\фрак{62,8\текст{ кДж}}{89,8 \text{ кДж}}\times100\%=69,9\%\\[/latex].

Обсуждение

В этом примере тепло, переданное контейнеру, составляет значительную долю от общего количества переданного тепла. Хотя масса кастрюли в два раза больше массы воды, удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза больше, чем у алюминия. Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла по сравнению с алюминиевой кастрюлей.

Пример 2. Расчет повышения температуры по работе, совершаемой над веществом: перегрев тормозов грузовика при движении под гору

Рис. 2. Дымящиеся тормоза на этом грузовике являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.

Тормоза грузовиков, используемые для контроля скорости на спуске, работают, преобразовывая потенциальную энергию гравитации в повышенную внутреннюю энергию (более высокую температуру) тормозного материала. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика. Проблема заключается в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы достаточное количество тепла передавалось от тормозов в окружающую среду.

Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж/кг ⋅ ºC, если материал сохраняет 10 % энергии от 10 000-килограммового грузовика, спускающегося с высоты 75,0 м (при вертикальном перемещении) при постоянном скорость.

Стратегия

Если тормоза не задействованы, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При торможении потенциальная энергия гравитации преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала вычислим гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ), что весь грузовик теряет при спуске, а затем найти повышение температуры только в тормозном материале.

Решение

Рассчитайте изменение потенциальной энергии гравитации при движении грузовика под гору
Рассчитайте температуру по переданному теплу, используя Q = Mgh и [латекс]\Delta{T}=\frac{Q}{mc}\\[/latex], где 9{\ circ} C \\ [/латекс].

Обсуждение

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

Таблица 1. Удельная теплоемкость ^[1] различных веществ
Вещества	Удельная теплоемкость ( c )
Твердые вещества	Дж/кг ⋅ ºC	ккал/кг ⋅ ºC ^[2]
Алюминий	900	0,215
Асбест	800	0,19
Бетон, гранит (средний)	840	0,20
Медь	387	0,0924
Стекло	840	0,20
Золото	129	0,0308
Тело человека (в среднем при 37 °C)	3500	0,83
Лед (средний, от −50°C до 0°C)	2090	0,50
Железо, сталь	452	0,108
Свинец	128	0,0305
Серебро	235	0,0562
Дерево	1700	0,4
Жидкости
Бензол	1740	0,415
Этанол	2450	0,586
Глицерин	2410	0,576
Меркурий	139	0,0333
Вода (15,0 °С)	4186	1. 000
Газы ^[3]
Воздух (сухой)	721 (1015)	0,172 (0,242)
Аммиак	1670 (2190)	0,399 (0,523)
Углекислый газ	638 (833)	0,152 (0,199)
Азот	739 (1040)	0,177 (0,248)
Кислород	651 (913)	0,156 (0,218)
Пар (100°C)	1520 (2020)	0,363 (0,482)

Обратите внимание, что пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы, повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы вместо механического.

Пример 3. Расчет конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: наливание холодной воды на горячую сковороду

Предположим, вы наливаете 0,250 кг воды температурой 20,0ºC (около чашки) в 0,500-килограммовую алюминиевую кастрюлю с температурой 150ºC, снятую с плиты. Предположим, что кастрюля находится на изолированной подушке и что незначительное количество воды выкипает. При какой температуре вода и кастрюля через короткое время достигают теплового равновесия?

Стратегия

Кастрюля размещена на изолирующей прокладке, чтобы обеспечить небольшой теплообмен с окружающей средой. Первоначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Затем теплопередача восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и кастрюля соприкасаются. Поскольку теплопередача между кастрюлей и водой происходит быстро, масса испаряемой воды пренебрежимо мала, а величина тепла, теряемого кастрюлей, равна теплу, приобретаемому водой. Обмен теплом прекращается, как только достигается тепловое равновесие между чашей и водой. Теплообмен можно записать как | Q _{горячий} |= Q _{холодный} .

Решение

Используйте уравнение теплопередачи Q = mc Δ T , чтобы выразить потери тепла алюминиевой кастрюлей через массу кастрюли, удельную теплоемкость алюминия, начальную температуру сковороде и конечная температура: Q _{горячий} = m _Al c _Al ( T _f − 150ºC).

Выразите тепло, полученное водой, через массу воды, удельную теплоемкость воды, начальную температуру воды и конечную температуру: Q _холод = m _W c _W ( T _f – 20,0ºC).

Обратите внимание, что Q _{горячая} <0 и Q _{холодная} >0 и что их сумма должна равняться нулю, поскольку тепло, отводимое горячей кастрюлей, должно быть таким же, как тепло, полученное холодной водой: 9{\circ}\text{C}\end{array}\\[/latex]

Обсуждение

Это типичная задача калориметрии : два тела при разных температурах соприкасаются друг с другом и обмениваются нагревать до достижения общей температуры. Почему конечная температура намного ближе к 20,0ºC, чем к 150ºC? Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, таким образом, претерпевает небольшое изменение температуры при заданной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха. Однако температура воды меняется в течение более длительного времени (например, с лета на зиму).

Самостоятельный эксперимент: изменение температуры земли и воды

Что нагревается быстрее, земля или вода?

Для изучения различий в теплоемкости:

Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в два небольших сосуда. (Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза выше, чем у воды, поэтому вы можете получить примерно равные массы, используя на 50% больше воды по объему.)
Нагревайте оба (используя духовку или нагревательную лампу) в течение одинакового времени.
Запишите конечную температуру двух масс.
Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.

Какой образец остывает быстрее? Эта деятельность воспроизводит явления, ответственные за наземные и морские бризы.

Проверьте свое понимание

Если для повышения температуры блока с 25°C до 30°C необходимо 25 кДж, то какое количество теплоты необходимо для нагрева блока с 45°C до 50°C?

Решение

Теплопередача зависит только от разницы температур. Так как разность температур одинакова в обоих случаях, то и во втором случае необходимы одни и те же 25 кДж.

Резюме секции

Передача HEAT Q , которая приводит к изменению Δ T в температуре тела с массой M – Q = MC Δ T , где C MC Δ T , где C C Δ T , где C, MC Δ T , C, MC Δ T , C Δ T , где C = MC Δ T . – удельная теплоемкость материала. Это соотношение также можно рассматривать как определение удельной теплоемкости.

Концептуальные вопросы

Какие три фактора влияют на теплопередачу, необходимую для изменения температуры объекта?
Температура тормозов автомобиля повышается на Δ T при остановке автомобиля со скорости v . Насколько больше было бы Δ T , если бы скорость автомобиля изначально была вдвое больше? Вы можете предположить, что автомобиль останавливается достаточно быстро, чтобы тепло от тормозов не отводилось.

Задачи и упражнения

В жаркий день температура в бассейне объемом 80 000 литров повышается на 1,50ºC. Какова чистая теплопередача при этом нагреве? Игнорируйте любые осложнения, такие как потеря воды в результате испарения.
Показать, что 1 кал/г · ºC = 1 ккал/кг · ºC.
Чтобы стерилизовать стеклянную детскую бутылочку весом 50,0 г, мы должны поднять ее температуру с 22,0ºC до 95,0ºC. Какая теплопередача требуется?
Одинаковая передача тепла одинаковым массам различных веществ вызывает различные изменения температуры. Рассчитайте конечную температуру, когда 1,00 ккал теплоты переходит в 1,00 кг следующих веществ при исходной температуре 20,0ºC: (a) вода; (б) бетон; (в) сталь; и d) ртуть.
Потирание рук согревает их, превращая работу в тепловую энергию. Если женщина потирает руки взад-вперед, совершая в общей сложности 20 движений, на расстоянии 7,50 см за одно движение и со средней силой трения 40,0 Н, на сколько повысится температура? Масса согреваемых тканей составляет всего 0,100 кг, преимущественно в ладонях и пальцах.
Блок чистого материала массой 0,250 кг нагревается с 20,0ºC до 65,0ºC за счет добавления 4,35 кДж энергии. Рассчитайте его удельную теплоемкость и определите вещество, из которого он, скорее всего, состоит.
Предположим, что одинаковые количества тепла передаются разным массам меди и воды, вызывая одинаковые изменения температуры.
Каково отношение массы меди к воде?
(a) Количество килокалорий в пище определяется методами калориметрии, при которых пища сжигается и измеряется количество теплопередачи. Сколько килокалорий на грамм содержится в 5,00 г арахиса, если энергия его сжигания передается 0,500 кг воды, находящейся в алюминиевом стакане весом 0,100 кг, вызывая 54,9ºC повышение температуры? (б) Сравните свой ответ с информацией на этикетке на упаковке арахиса и прокомментируйте, совпадают ли значения.
После интенсивной физической нагрузки температура тела человека массой 80,0 кг составляет 40,0ºC. С какой скоростью в ваттах человек должен передать тепловую энергию, чтобы снизить температуру тела до 37,0ºC за 30,0 мин, если предположить, что тело продолжает производить энергию мощностью 150 Вт? 1 Вт = 1 Дж/сек или 1 Вт = 1 Дж/сек.

Даже при остановке после периода нормальной эксплуатации большой коммерческий ядерный реактор передает тепловую энергию со скоростью 150 МВт за счет радиоактивного распада продуктов деления. Этот теплообмен вызывает быстрое повышение температуры в случае отказа системы охлаждения (1 Вт = 1 Дж/сек или 1 Вт = 1 Дж/сек и 1 МВт = 1 мегаватт). (a) Рассчитайте скорость повышения температуры в градусах Цельсия в секунду (ºC/с), если масса активной зоны реактора составляет 1,60 × 10 ⁵ кг и имеет среднюю удельную теплоемкость 0,3349 кДж/кг ⋅ ºC. (б) Сколько времени потребуется, чтобы получить повышение температуры на 2000ºC, что может привести к плавлению некоторых металлов, содержащих радиоактивные материалы? (Начальная скорость повышения температуры будет больше рассчитанной здесь, поскольку теплопередача сосредоточена в меньшей массе. Однако позже рост температуры замедлится, поскольку стальная защитная оболочка массой 5 × 10 ⁵ кг также начинают нагреваться.)

Рис. 3. Бассейн с радиоактивным отработавшим топливом на атомной электростанции. Отработавшее топливо долго остается горячим. (кредит: Министерство энергетики США)

Глоссарий

удельная теплоемкость: количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг вещества на 1,00 ºC

Избранные решения задач и упражнений

2. 10 ⁸ J

3. 3,07 × 10 ³ J

5. 0,171ºC

7. 10,8

9. 617 Вт

Значения для твердых и жидких веществ даны при постоянном объеме и температуре 25ºC, если не указано иное. ↵
Эти значения идентичны в единицах кал/г ⋅ ºC. ↵
c _v при постоянном объеме и температуре 20,0ºC, если не указано иное, и среднем давлении 1,00 атм. В скобках указаны значения c _p при постоянном давлении 1,00 атм. ↵

14.2 Изменение температуры и теплоемкость – Колледж физики главы 1-17

14 Методы нагрева и переноса

Резюме

Наблюдайте за теплопередачей и изменением температуры и массы.
Рассчитать конечную температуру после теплопередачи между двумя объектами.

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

Рис. 1. Теплота, передаваемая для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также вовлеченного вещества и фазы. а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры. Чтобы удвоить изменение температуры массы m , нужно удвоить теплоту. б) Количество переданного тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, нужно добавить в два раза больше тепла. в) Количество переданного тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется сумма Q тепла, чтобы вызвать изменение температуры Δ T в заданной массе меди, потребуется в 10,8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды при условии отсутствия фазового перехода в любом веществе.

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА И ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГИИ

Количественная зависимость между теплопередачей и изменением температуры содержит все три фактора:

[латекс]\жирныйсимвол{Q=mc\Delta{T}},[/латекс]

где[латекс ]\boldsymbol{Q}[/latex]– обозначение теплопередачи, [latex]\boldsymbol{m}[/latex]– масса вещества, а [latex]\boldsymbol{\Delta{T}}[ /латекс] — изменение температуры. { \circ}\textbf{C)}}.[/latex]Напоминаем, что изменение температуры[latex]\boldsymbol{(\Delta{T})}[/latex]одинаково в единицах кельвина и градусах Цельсия. Если теплоотдачу измерять в килокалориях, то 9{\circ}\textbf{C)}}.[/латекс]

Значения удельной теплоемкости обычно нужно искать в таблицах, потому что нет простого способа их рассчитать. В общем случае удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице 1 приведены репрезентативные значения удельной теплоемкости для различных веществ. За исключением газов, зависимость теплоемкости большинства веществ от температуры и объема слабая. Из этой таблицы мы видим, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, а это значит, что требуется в пять раз больше теплоты, чтобы поднять температуру воды на ту же величину, что и для стекла, и в десять раз больше, чем для стекла. много тепла, чтобы поднять температуру воды, как для железа. На самом деле вода имеет одну из самых больших удельных теплоемкостей среди всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле. 9{\circ}\textbf{C}}.[/latex](a) Сколько тепла требуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?

Стратегия

Сравните процент тепла, поступающего в кастрюлю, и процент тепла, поступающего в воду. Сначала находим общее количество переданного тепла:

[латекс]\boldsymbol{Q_{\textbf{Всего}}=Q_{\textbf{W}}+Q_{\textbf{Al}}=62,8\textbf{кДж}+ 27,0\textbf{кДж}=89,8\ textbf{кДж}}.[/латекс]

Таким образом, количество тепла, идущего на нагрев сковороды, равно

[латекс]\boldsymbol{\frac{27,0\textbf{кДж}}{89,8\textbf{кДж}}}[/latex][латекс]\boldsymbol {\times100\%=30,1\%},[/латекс]

, а количество, идущее на нагрев воды, равно

[латекс]\boldsymbol{\frac{62,8\textbf{кДж}}{89,8\textbf{кДж}}}[/latex][латекс]\boldsymbol{\times100 \%=69,9\%}. [/latex]

Обсуждение

Рис. 2. Дымящиеся тормоза этого грузовика являются видимым свидетельством механического эквивалента тепла.

Пример 2: Расчет увеличения температуры по работе, проделанной над веществом: Перегрев тормозов грузовика при движении под уклон тормозной материал. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика. Проблема заключается в том, что масса грузовика велика по сравнению с массой тормозного материала, поглощающего энергию, и повышение температуры может происходить слишком быстро, чтобы достаточное количество тепла передавалось от тормозов в окружающую среду.

9{\circ}\textbf{C}}[/latex], если материал удерживает 10% энергии от 10 000-килограммового грузовика, спускающегося с высоты 75,0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.

Стратегия

Если тормоза не задействованы, гравитационная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. При торможении потенциальная энергия гравитации преобразуется во внутреннюю энергию тормозного материала. Сначала мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию[латекс]\boldsymbol{(Mgh)}[/латекс], которую весь грузовик теряет при спуске, а затем находим повышение температуры только в тормозном материале. 9{\circ}\textbf{C}}.[/латекс]

Обсуждение

Вещества	Удельная теплоемкость ( c )
Твердые вещества	Дж/кг⋅ºC	ккал/кг⋅ºC ²
Алюминий	900	0,215
Асбест	800	0,19
Бетон, гранит (средний)	840	0,20
Медь	387	0,0924
Стекло	840	0,20
Золото	129	0,0308
Тело человека (в среднем при 37 °C)	3500	0,83
Лед (средний, от -50°C до 0°C)	2090	0,50
Железо, сталь	452	0,108
Свинец	128	0,0305
Серебро	235	0,0562
Дерево	1700	0,4
Жидкости
Бензол	1740	0,415
Этанол	2450	0,586
Глицерин	2410	0,576
Меркурий	139	0,0333
Вода (15,0 °С)	4186	1. 000
Газы ³
Воздух (сухой)	721 (1015)	0,172 (0,242)
Аммиак	1670 (2190)	0,399 (0,523)
Углекислый газ	638 (833)	0,152 (0,199)
Азот	739 (1040)	0,177 (0,248)
Кислород	651 (913)	0,156 (0,218)
Пар (100°C)	1520 (2020)	0,363 (0,482)
Таблица 1. Удельная теплоемкость ¹ различных веществ

Обратите внимание, что Пример 2 является иллюстрацией механического эквивалента тепла. В качестве альтернативы, повышение температуры может быть произведено с помощью паяльной лампы вместо механического. 9{\circ}\textbf{C}}.[/latex]Предположим, что кастрюля находится на изолированной подушке и что незначительное количество воды выкипает. При какой температуре вода и кастрюля через короткое время достигают теплового равновесия?

Стратегия

Кастрюля размещена на изолирующей подушке, чтобы обеспечить небольшой теплообмен с окружающей средой. Первоначально кастрюля и вода не находятся в тепловом равновесии: кастрюля имеет более высокую температуру, чем вода. Затем теплопередача восстанавливает тепловое равновесие, когда вода и кастрюля соприкасаются. Поскольку теплопередача между кастрюлей и водой происходит быстро, масса испаряемой воды пренебрежимо мала, а величина тепла, теряемого кастрюлей, равна теплу, приобретаемому водой. Обмен теплом прекращается, как только достигается тепловое равновесие между чашей и водой. Теплообмен можно записать как[латекс]\жирныйсимвол{|Q_{\textbf{горячий}}|=Q_{\textbf{холодный}}}.[/латекс] 9{\circ}\textbf{C})}.[/латекс]

Обратите внимание, что [latex]\boldsymbol{Q_{\textbf{hot}}0}[/latex]и что в сумме они должны равняться нулю, потому что тепло, теряемое горячей кастрюлей, должно быть таким же, как тепло, получаемое холодной водой.

{\circ}\textbf{C}).} \end{массив}[/latex] 9{\circ}\textbf{C}}?[/latex]Причина в том, что вода имеет большую удельную теплоемкость, чем большинство обычных веществ, и, таким образом, претерпевает небольшое изменение температуры при заданной теплопередаче. Большому водоему, такому как озеро, требуется большое количество тепла, чтобы заметно повысить его температуру. Это объясняет, почему температура озера остается относительно постоянной в течение дня даже при больших изменениях температуры воздуха. Однако температура воды меняется в течение более длительного времени (например, с лета на зиму).

ЭКСПЕРИМЕНТ: ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗЕМЛИ И ВОДЫ

Что нагревается быстрее, земля или вода?

Для изучения различий в теплоемкости:

Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в два небольших сосуда. (Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза выше, чем у воды, поэтому вы можете получить примерно равные массы, используя [латекс]\boldsymbol{50\%}[/латекс]больше воды по объему.

Промышленная вентиляция в Москве строительство монтаж в Подольске

Промышленная вентиляция в Москве строительство монтаж в Подольске