1 Echauffement des conducteurs et appareils en cas de court-circuit
Mode court
court-circuit (court-circuit) dans le circuit pour la plupart
est une urgence, et c'est généralement
éliminé en peu de temps
- secondes et fractions de seconde. Pendant
cette période d'attribution de temps
la chaleur est si grande que la température
conducteurs et appareils va au-delà
limites fixées pour la normale
mode.
Même à court terme
échauffement des conducteurs et
appareils pendant un court-circuit peut entraîner
ramollissement et fusion du métal,
isolation brûlante, destruction des contacts
et autres dommages. Pour fiable
le fonctionnement du système électrique est nécessaire
éviter les dommages tels que
obtenu en choisissant le bon
dimensions des pièces conductrices de courant et réglages
relais de protection.
Aptitude
résistance de l'appareil et du conducteur
effet thermique à court terme
courant de court-circuit sans dommage, empêchant
le travail ultérieur est appelé thermique
ténacité. Thermique
la résistance est la température finale,
qui se limite à la mécanique
résistance du métal, déformation
pièces d'appareils, ainsi que la résistance à la chaleur
isolement. Températures finales admissibles
pour les conducteurs en cas de court-circuit sont donnés dans
tableau 2.1.
Chaleur spécifique
capacité thermique spécifique, classe de capacité thermique spécifique 8Chaleur spécifique - le rapport de la capacité calorifique à la masse, la capacité calorifique d'une unité de masse d'une substance (différente pour différentes substances); une quantité physique numériquement égale à la quantité de chaleur qui doit être transférée à une unité de masse d'une substance donnée pour que sa température change de un.
Dans le système international d'unités (SI), la chaleur spécifique est mesurée en joules par kilogramme par kelvin, J / (kg K). Parfois, des unités non systémiques sont également utilisées : calorie / (kg K), etc.
La capacité thermique spécifique est généralement désignée par les lettres c ou C, souvent avec des indices.
La valeur de la chaleur spécifique est affectée par la température de la substance et d'autres paramètres thermodynamiques. Par exemple, la mesure de la capacité calorifique spécifique de l'eau donnera des résultats différents à 20°C et 60°C.
De plus, la capacité thermique spécifique dépend de la façon dont les paramètres thermodynamiques de la substance (pression, volume, etc.) sont autorisés à changer.
); par exemple, la chaleur spécifique à pression constante (CP) et à volume constant (CV) sont généralement différentes.
La formule de calcul de la capacité thermique spécifique: où c est la capacité thermique spécifique, Q est la quantité de chaleur reçue par la substance lors du chauffage (ou libérée lors du refroidissement), m est la masse de la substance chauffée (refroidie), ΔT est la différence entre les températures finale et initiale de la substance. La capacité calorifique spécifique peut dépendre (et en principe, à proprement parler, toujours - plus ou moins fortement - dépend) de la température, donc la formule suivante avec petit (formellement infinitésimal) et est plus correcte :
- 1 Valeurs de capacité calorifique spécifique pour certaines substances
- 2 Voir aussi
- 3 notes
- 4 Littérature
- 5 Liens
Les valeurs de la capacité thermique spécifique de certaines substances
| sécher à l'air libre) | gaz | 1,005 |
| air (100% d'humidité) | gaz | 1,0301 |
| aluminium | solide | 0,903 |
| béryllium | solide | 1,8245 |
| laiton | solide | 0,377 |
| étain | solide | 0,218 |
| le cuivre | solide | 0,385 |
| molybdène | solide | 0,250 |
| acier | solide | 0,462 |
| diamant | solide | 0,502 |
| éthanol | liquide | 2,460 |
| or | solide | 0,129 |
| graphite | solide | 0,720 |
| hélium | gaz | 5,190 |
| hydrogène | gaz | 14,300 |
| le fer | solide | 0,444 |
| mener | solide | 0,130 |
| fonte | solide | 0,540 |
| tungstène | solide | 0,134 |
| lithium | solide | 3,582 |
| Mercure | liquide | 0,139 |
| azote | gaz | 1,042 |
| huiles de pétrole | liquide | 1,67 — 2,01 |
| oxygène | gaz | 0,920 |
| verre de quartz | solide | 0,703 |
| eau 373 K (100 °C) | gaz | 2,020 |
| l'eau | liquide | 4,187 |
| la glace | solide | 2,060 |
| moût de bière | liquide | 3,927 |
| asphalte | 0,92 |
| brique pleine | 0,84 |
| brique de silicate | 1,00 |
| béton | 0,88 |
| kronglas (verre) | 0,67 |
| Verre de silex) | 0,503 |
| verre de fenêtre | 0,84 |
| granit | 0,790 |
| stéatite | 0,98 |
| gypse | 1,09 |
| marbre, mica | 0,880 |
| sable | 0,835 |
| acier | 0,47 |
| le sol | 0,80 |
| bois | 1,7 |
voir également
- Capacité thermique
- Capacité calorifique volumétrique
- Capacité calorifique molaire
- Chaleur latente
- Capacité calorifique d'un gaz parfait
- Chaleur spécifique de vaporisation et de condensation
- Chaleur spécifique de fusion
Remarques
-
↑ Pour un échantillon non homogène (en termes de composition chimique), la chaleur spécifique est une caractéristique différentielle qui varie d'un point à l'autre.
En principe, il dépend également de la température (bien que dans de nombreux cas, il change assez faiblement avec des changements de température suffisamment importants), alors qu'à proprement parler, il est déterminé - en fonction de la capacité calorifique - comme une quantité différentielle et le long de l'axe de la température, c'est-à-dire
À proprement parler, il faut considérer le changement de température dans la définition de la chaleur spécifique non pas d'un degré (surtout pas d'une unité de température plus grande), mais d'un petit degré avec la quantité correspondante de chaleur transférée. (Voir le texte principal ci-dessous).
- ↑ Les kelvins (K) peuvent ici être remplacés par des degrés Celsius (°C), car ces échelles de température (échelle absolue et Celsius) ne diffèrent l'une de l'autre que par le point de départ, mais pas par la valeur de l'unité de mesure.
Liens
- Tableaux de grandeurs physiques. Manuel, éd. IK Kikoina, M., 1976.
- Sivukhin DV Cours général de physique. - T. II. Thermodynamique et physique moléculaire.
- E. M. Lifshits Capacité calorifique // sous. éd. Encyclopédie physique AM Prokhorov. - M.: "Encyclopédie soviétique", 1998. - T. 2.
Capacité calorifique du tableau des matériaux
Dans la construction, une caractéristique très importante est la capacité calorifique des matériaux de construction. Les caractéristiques d'isolation thermique des murs du bâtiment en dépendent et, par conséquent, la possibilité d'un séjour confortable à l'intérieur du bâtiment
Les caractéristiques d'isolation thermique des murs du bâtiment en dépendent et, par conséquent, la possibilité d'un séjour confortable à l'intérieur du bâtiment.
Avant de se familiariser avec les caractéristiques d'isolation thermique des différents matériaux de construction, il est nécessaire de comprendre quelle est la capacité thermique et comment elle est déterminée.
Capacité thermique spécifique des matériaux
La capacité calorifique est une grandeur physique qui décrit la capacité d'un matériau à accumuler de la température à partir d'un environnement chauffé.
Quantitativement, la chaleur spécifique est égale à la quantité d'énergie, mesurée en J, nécessaire pour chauffer un corps de masse 1 kg de 1 degré.
Vous trouverez ci-dessous un tableau de la capacité thermique spécifique des matériaux de construction les plus courants.
Pour calculer la capacité calorifique d'un matériau, il est nécessaire de disposer de données telles que:
- type et volume de matériau chauffé (V);
- un indicateur de la capacité calorifique spécifique de ce matériau (Cour);
- gravité spécifique (msp);
- températures initiale et finale du matériau.
Capacité calorifique des matériaux de construction
La capacité calorifique des matériaux, dont le tableau est donné ci-dessus, dépend de la densité et de la conductivité thermique du matériau.
Et le coefficient de conductivité thermique, à son tour, dépend de la taille et de la fermeture des pores. Un matériau finement poreux avec un système fermé de pores a une plus grande isolation thermique et, par conséquent, une conductivité thermique plus faible qu'un matériau grossièrement poreux.
C'est très facile à suivre sur l'exemple des matériaux les plus courants en construction. La figure ci-dessous montre comment le coefficient de conductivité thermique et l'épaisseur du matériau affectent les qualités de protection thermique des clôtures extérieures.
La figure montre que les matériaux de construction avec une densité plus faible ont un coefficient de conductivité thermique plus faible.
Par contre, ce n'est pas toujours le cas. Par exemple, il existe des types d'isolants thermiques fibreux pour lesquels le schéma inverse s'applique : plus la densité du matériau est faible, plus la conductivité thermique est élevée.
Par conséquent, on ne peut pas se fier uniquement à l'indicateur de la densité relative du matériau, mais il convient de considérer ses autres caractéristiques.
Caractéristiques comparatives de la capacité calorifique des principaux matériaux de construction
Afin de comparer la capacité thermique des matériaux de construction les plus populaires, tels que le bois, la brique et le béton, il est nécessaire de calculer la capacité thermique de chacun d'eux.
Tout d'abord, vous devez déterminer la gravité spécifique du bois, de la brique et du béton. On sait que 1 m3 de bois pèse 500 kg, la brique - 1700 kg et le béton - 2300 kg. Si nous prenons un mur dont l'épaisseur est de 35 cm, alors par de simples calculs nous obtenons que la gravité spécifique de 1 m².
m de bois sera de 175 kg, brique - 595 kg et béton - 805 kg. Ensuite, nous sélectionnons la valeur de température à laquelle l'accumulation d'énergie thermique dans les murs se produira. Par exemple, cela se produira lors d'une chaude journée d'été avec une température de l'air de 270C.
Pour les conditions sélectionnées, nous calculons la capacité calorifique des matériaux sélectionnés :
- Mur en bois : C=SudhmudhΔT ; Cder \u003d 2,3x175x27 \u003d 10867,5 (kJ);
- Mur en béton : C=SudhmudhΔT ; Cbet \u003d 0,84x805x27 \u003d 18257,4 (kJ);
- Mur de briques : C=SudhmudhΔT ; Skirp \u003d 0,88x595x27 \u003d 14137,2 (kJ).
D'après les calculs effectués, on peut voir qu'avec la même épaisseur de paroi, le béton a la capacité calorifique la plus élevée et le bois la plus faible. Ça dit quoi? Cela suggère que par une chaude journée d'été, le maximum de chaleur s'accumulera dans une maison en béton et le moins - en bois.
Cela explique le fait que dans une maison en bois il fait frais par temps chaud et chaud par temps froid. La brique et le béton accumulent facilement une quantité suffisamment importante de chaleur de l'environnement, mais s'en séparent tout aussi facilement.
Capacité calorifique et conductivité thermique des matériaux
La conductivité thermique est une grandeur physique des matériaux qui décrit la capacité de la température à pénétrer d'une surface de paroi à une autre.
Pour créer des conditions confortables dans la pièce, il est nécessaire que les murs aient une capacité thermique élevée et une faible conductivité thermique. Dans ce cas, les murs de la maison pourront accumuler l'énergie thermique de l'environnement, mais empêcheront en même temps la pénétration du rayonnement thermique dans la pièce.
Capacité calorifique pour divers processus et états de la matière
La notion de capacité calorifique est définie aussi bien pour des substances à divers états d'agrégation (solides, liquides, gaz) que pour des ensembles de particules et quasiparticules (en physique des métaux, par exemple, on parle de capacité calorifique d'un gaz d'électrons).
Capacité calorifique d'un gaz parfait
Article principal : Capacité calorifique d'un gaz parfait
La capacité calorifique d'un système de particules sans interaction (par exemple, un gaz parfait) est déterminée par le nombre de degrés de liberté des particules.
Capacité calorifique molaire à volume constant :
- CV=dUdT=i2R,{\displaystyle C_{V}={dU \over dT}={\frac {i}{2}}R,}
où R{\displaystyle R} ≈ 8,31 J/(mol K) est la constante universelle des gaz, i{\displaystyle i} est le nombre .
La capacité calorifique molaire à pression constante est liée à la relation de Mayer CV{\displaystyle C_{V}} :
- CP=CV+R=i+22R.{\displaystyle C_{P}=C_{V}+R={{i+2} \over 2}R.}
Capacité calorifique des cristaux
Comparaison des modèles Debye et Einstein pour la capacité calorifique d'un solide
Il existe plusieurs théories de la capacité calorifique d'un solide :
- La loi Dulong-Petit et la loi Joule-Kopp. Les deux lois sont issues de concepts classiques et ne sont valables avec une certaine précision que pour des températures normales (environ de 15°C à 100°C).
- Théorie quantique des capacités thermiques d'Einstein. La première application des lois quantiques à la description de la capacité calorifique.
- Théorie quantique des capacités calorifiques de Debye. Contient la description la plus complète et s'accorde bien avec l'expérience.
Capacités thermiques spécifiques, molaires et volumétriques
Principaux articles : Chaleur spécifique, Capacité calorifique molaire et Capacité calorifique volumétrique
Évidemment, plus la masse du corps est grande, plus il faut de chaleur pour le chauffer, et la capacité calorifique du corps est proportionnelle à la quantité de substance qu'il contient. La quantité d'une substance peut être caractérisée par la masse ou le nombre de moles. Par conséquent, il convient d'utiliser les concepts de capacité thermique spécifique (capacité thermique par unité de masse d'un corps):
- c=Cm{\displaystyle c={C \sur m}}
et la capacité thermique molaire (capacité thermique d'une mole d'une substance):
- Cμ=Cν,{\displaystyle C_{\mu }={C \over \nu },}
où ν=mμ{\displaystyle \nu ={m \over \mu }} est la quantité de substance dans le corps ; m{\displaystyle m} est le poids corporel ; μ{\displaystyle \mu } est la masse molaire. Les capacités thermiques molaire et spécifique sont liées par Cμ=cμ{\displaystyle C_{\mu }=c\mu }.
Capacité calorifique volumétrique (capacité calorifique par unité de volume d'un corps):
- C'=CV.{\displaystyle C'={C \over V}.}
Conductivité thermique des métaux non ferreux, capacité calorifique et densité des alliages
Le tableau montre les valeurs de conductivité thermique des métaux (non ferreux), ainsi que la composition chimique des métaux et alliages techniques dans la plage de température de 0 à 600°C.
Métaux et alliages non ferreux : nickel Ni, monel, nichrome ; alliages de nickel (selon GOST 492-58): cupronickel NM81, NM70, constantan NMMts 58,5-1,54, kopel NM 56,5, monel NMZhMts et K-monel, alumel, chromel, manganin NMMts 85-12, invar; alliages de magnésium (selon GOST 2856-68), électron, platine-rhodium; brasures tendres (selon GOST 1499-70): étain pur, plomb, POS-90, POS-40, POS-30, alliage Rose, alliage de bois.
Selon le tableau, on peut voir que les alliages de magnésium et de nickel ont une conductivité thermique élevée (à température ambiante). La faible conductivité thermique est caractéristique du nichrome, de l'invar et de l'alliage de Wood.
Coefficients de conductivité thermique des alliages d'aluminium, de cuivre et de nickel
La conductivité thermique des métaux, aluminium, cuivre et alliages de nickel dans le tableau est donnée dans la plage de température de 0 à 600 ° C dans les unités de W / (m deg).Métaux et alliages: aluminium, alliages d'aluminium, duralumin, laiton , cuivre, monel, maillechort, nichrome, nichrome ferrugineux, acier doux. Les alliages d'aluminium ont une conductivité thermique supérieure à celle des alliages de laiton et de nickel.
Coefficients de conductivité thermique des alliages
Le tableau montre les valeurs de conductivité thermique des alliages dans la plage de température de 20 à 200 ° C. Alliages: bronze d'aluminium, bronze, bronze phosphoreux, invar, constantan, manganin, alliages de magnésium, alliages de cuivre, alliage de rose, alliage de bois, alliages de nickel , maillechort, platine-iridium, alliage électronique, platine-rhodium.
Le tableau montre les valeurs de résistivité électrique et de CTE d'un fil métallique composé de divers métaux et alliages.
Matériau du fil : aluminium, tungstène, fer, or, laiton, manganin, cuivre, nickel, constantan, nichrome, étain, platine, plomb, argent, zinc.
Comme le montre le tableau, le fil de nichrome a une résistivité électrique élevée et est utilisé avec succès comme spirales incandescentes d'éléments chauffants dans de nombreux appareils ménagers et industriels.
Capacité calorifique spécifique des alliages non ferreux
Le tableau montre les valeurs de la capacité thermique spécifique (massique) des alliages non ferreux à deux composants et à plusieurs composants qui ne contiennent pas de fer à des températures de 123 à 1000K. La capacité calorifique est indiquée en unités de kJ/(kg deg).
La capacité calorifique des alliages suivants est donnée : alliages contenant de l'aluminium, du cuivre, du magnésium, du vanadium, du zinc, du bismuth, de l'or, du plomb, de l'étain, du cadmium, du nickel, de l'iridium, du platine, du potassium, du sodium, du manganèse, du titane, du bismuth-plomb- alliage d'étain, alliage bismuth-plomb, bismuth-plomb-cadmium, alumel, alliage de tilleul, nichrome, alliage rose.
Il existe également un tableau séparé qui montre la capacité thermique spécifique des métaux à différentes températures.
Capacité calorifique spécifique des alliages spéciaux multicomposants
La capacité thermique spécifique (massique) des alliages spéciaux multicomposants est indiquée dans le tableau à des températures de 0 à 1300ºС. L'unité de capacité calorifique est le cal/(g deg) Capacité calorifique des alliages spéciaux : alumel, bell-metal, alliage de bois, invar, alliage de tilleul, manganin, monel, alliage de rose, bronze phosphoreux, chromel, alliage Na-K, Alliage Pb-Bi, Pb - Bi - Sn, Zn - Sn - Ni - Fe - Mn.
Densité des alliages
Un tableau des valeurs de densité d'alliage à température ambiante est présenté. Les alliages suivants sont indiqués : bronze, étain, phosphore, duralumin, invar, constantan, laiton, magnalium, manganin, monel - métal, alliage platine - iridium, alliage de bois, acier laminé, fonte.
REMARQUE : Soyez prudent ! La densité des alliages dans le tableau est indiquée à la puissance de 10-3. N'oubliez pas de multiplier par 1000 ! Par exemple, la masse volumique de l'acier laminé varie de 7850 à 8000 kg/m3.
- Mikheev M.A., Mikheeva I.M. Fondamentaux du transfert de chaleur.
- Grandeurs physiques. Annuaire. A.P. Babichev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovsky et autres; Éd. EST. Grigorieva, E.Z. Meilikhov. — M. : Energoatomizdat, 1991. — 1232 p.
- Tableaux de grandeurs physiques. Annuaire. Éd. acad. I. K. Kikoin. M. : Atomizdat, 1976. - 1008 p.
- Sheludyak Yu.E., Kashporov L.Ya. et autres Propriétés thermophysiques des composants des systèmes combustibles. M. 1992. - 184 p.
- Fours industriels. Guide de référence pour les calculs et la conception. 2e édition, complétée et révisée, Kazantsev E.I. M. : "Métallurgie", 1975.- 368 p.
