Топлината е проява на енергия, причинена от молекулярно движение. С нагряването на тялото кинетичната енергия на молекулите се увеличава, произвеждайки повече или по-малко силни удари, в зависимост от количеството доставена топлина.

ap03

Топлината може да бъде измерена; какво се прави, като се вземат предвид две основни величини: интензивност на топлината и количество топлина .

1- Интензивността на топлината е свързана със скоростта на молекулярното движение, установявайки практика за нейното измерване, която дава представа за степента или нивото на топлина, които дадено тяло има. Сравнителните параметри се задават произволно, за да се определи нивото на топлина, което се нарича температура. Казва се, че тяло с висока молекулярна скорост има по-висока температура или по-високо ниво на топлина от друго.

2- Количеството топлина в тялото представлява сумата от топлинните енергии на всички молекули, които го съставят. Тоест, докато интензивността на топлината или температурата показва степента на молекулярно движение или нивото на топлина на тялото, тази величина показва общото му съдържание на топлина. .

Показано е, че количеството топлина в тялото е функция от масата на тялото и неговата температура, или какво е същото, от броя на молекулите, които го съставят, и от нивото на топлинен интензитет или молекулна скорост.

За определяне на количеството топлина е установена характерна стойност, която зависи от особеностите на всяко тяло, което се нарича специфична топлина. Специфичната топлина се определя като количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на единица маса на веществото с 1 ° C .

Специфичната топлина, макар и много слабо зависима от температурата, може да се приеме за постоянна за всяко конкретно вещество за целите на практическото приложение. Водата с нормално атмосферно налягане се използва като единица, като се има предвид нормална температура от 15 ° C, която е в средата на практическото приложение.

По този начин специфичната топлина, равна на 1, би била количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на 1 kg вода с 1 ° C (14,5 до 15,5) при нормално атмосферно налягане. Това количество топлина се нарича (kcal) килокалория и тогава би било единица за количество топлина.

За това ще струва единицата специфична топлина:

Системата SIMELA или аржентинската правна метрична система установи джаула като отоплителна единица. Еквивалентността е както следва:

1 ккал = 4 185,5 джаула

Чувствена топлина и латентна топлина

Когато дефинирахме единицата за топлина, споменахме, че добавянето на споменатата енергия води до повишаване на температурата, до това калорично състояние, чието изменение на нивото може да се определи с помощта на термометър, който е чувствителен към него, се нарича чувствителна топлина .

Представен е с формулата:

Q е количеството топлина, доставено или получено от тялото (kcal)

m е масата на тялото (кг)

Ce е специфичната топлина на веществото (kcal/kg ° C)

Ti е началната телесна температура (° C)

Tf е крайната телесна температура (° C)

Разпространение на топлината

Всяко тяло с определено количество топлина има свойството да го прехвърля в друго тяло, стига то да е с по-ниска температура.

Тоест има термален поток, който се състои от пренос на топлина от точките с по-висока температура. По този начин тогава топлинната енергия се прехвърля от най-високото топлинно ниво или температура към най-ниското, докато достигне състояние на равновесие или еднаква температура.

Има три явления, свързани с предаването на топлина:

Шофиране

Топлопредаването чрез проводимост е типично за твърдите вещества. Причинява се от молекулярно вълнение, причинено от топлина, която се предава прогресивно, без да се променя относителното разстояние на молекулите.

Скоростта, с която материалът пропуска топлина през проводимостта, зависи от неговата проводимост, което е свойство на всеки материал.

Има материали, които дирижират повече от други. Металите са много по-проводими на топлина, отколкото например облицовъчните материали на сграда.

Топлопроводимостта се установява чрез коефициент λ на топлопроводимост, което е стойност, определена за всеки конкретен елемент.

Интензивност на топлинния поток

Φ = ΔQ/ΔA · ΔT (J/m² · s) = (ват/m²; кал/cm² · h)

A: проводимост (m²; cm²).

Топлинния поток

H = ΔQ/Δt (J/s; ват; кал/ч)

Линеен топлинен поток

H = λA ΔT/L (J/s; ват; кал/ч)

λ: топлопроводимост на материала (J/s m ° C).

A: проводимост (m²; cm²).

L: дължина от най-горещата точка до най-малко горещата точка (m).

Радиален топлинен поток

λ: топлопроводимост на материала (J/s m ° C).

L: дължина от най-горещата точка до най-малко горещата точка (m).

Сферичен топлинен поток

λ: топлопроводимост на материала (J/s m ° C).

Енергийни единициЗахранващи блокове
1 kgm = 9,8 J
1 кал = 4,18 J
1 kcal = 427 kgm		1 CV = 735 W
1 kgm/s = 9,8 W
-

Конвекция

Формата на топлопредаване чрез конвекция е типична за течностите, например в нашия случай въздух или вода. Поради варирането на теглото им поради повишаване или намаляване на температурата, в тях се установява постоянна и непрекъсната циркулация. Това движение на течността произвежда, след това, пренос на топлина чрез конвекция, която е ориентирана от горещи към студени точки.


Схема на конвекция

За определянето му се използва коефициент Hc, който отчита конвекцията и определена радиация и се нарича коефициент на пропускане .

H: топлинен поток (J/s; ват; cal/h)

Hc: коефициент на конвекция (cal/s · cm² · ° C)

A: контактна повърхност (m²; cm²).

Радиация

Формата на предаване на топлина чрез радиация се появява във вакуум, точно както излъчването на светлина под формата на електромагнитни вълни. По този начин процесът на радиационен топлопренос не е свързан с никаква материална опора или носител и не може да бъде обяснен както в предишните случаи по отношение на молекули, които се сблъскват или движат.

Тогава топлинното излъчване се определя като предаване на топлина от едно тяло на друго без директен контакт, под формата на лъчиста енергия .

Тогава горещото тяло преобразува част от топлинното си съдържание в лъчиста енергия на повърхността си, която се излъчва под формата на вълни, която при поглъщане от друго тяло се проявява под формата на топлина. От това следва, че за да се превърне лъчистата енергия в топлина, тя трябва да бъде погълната от вещество.

Всички тела поглъщат и също така излъчват лъчиста енергия в зависимост от температурата, при която се намират, и техните физически характеристики.

Черното тяло е идеално тяло, което излъчва и абсорбира максимално радиационната топлина. Поради тази причина, когато тялото е изградено от тъмни повърхности, то излъчва и поглъща топлина чрез излъчване в голяма част, обратното се случва, когато става въпрос за тела с бели или лъскави повърхности.

Горещите тела излъчват повече топлина, отколкото студените, с непрекъснат обмен на лъчиста енергия между вещества, които са с различни температури.

Формулата за изчисляването му е:

R: топлинен поток (J/s; ват; кал/ч)

A: повърхност, която излъчва или приема (m²; cm²).

σ: радиационна константа (σ = 5.6699 · 10 -8 · W/m² · K 4).

T: температура в градуси по келвин


Радиационна схема

Следващият пример показва трите форми на пренос на топлина. Да предположим, че контейнер се намира в стая, която съдържа гореща вода. Има пренос на топлина от горещата вода към въздуха в помещението, поради разликата в температурата.

Ако процесът на топлопреминаване се анализира през стената на контейнера, се наблюдава, че на първи етап топлината тече от горещата вода към вътрешното лице на стената чрез конвекция, пораждаща движението на същата поради факта че при охлаждане увеличава плътността си и се спуска. Тогава топлината се предава чрез проводимост през стената и накрая се доставя до помещенията чрез конвекция към въздуха, произвеждайки циркулацията му поради факта, че при нагряване намалява плътността си и се повишава, а чрез излъчване към различните елементи на околната среда, която заобикаля контейнера. Въздухът е практически диатермичен, тоест не абсорбира директно топлината от радиация.


Проводимост, конвекция и радиационна схема

Общ коефициент на пропускане K


Схема за общ топлопренос

За изчисленията на топлопреминаването на стена или строителен елемент се използва общ коефициент на топлопреминаване, който отчита посочените по-горе явления и позволява тези изчисления да бъдат опростени.

Общият коефициент на пропускливост K се определя като количеството топлина в kcal, което се предава напълно за един час през m² повърхност, с температурна разлика от 1 ° C между вътрешната и външната среда.

Q: Количество предадена топлина (kcal/h)

K: Коефициент на топлопреминаване (kcal/h · m² · ° C). Според таблици.

T1: Температура на въздуха от най-горещата страна (° C)

T2: Температура на въздуха от най-студената страна (° C)

Коефициентите K за нормални конструкции са представени в таблица от IRAM стандарт 11.601, но за специални стени или със специални характеристики те трябва да бъдат изчислени.

Определяне на общия коефициент на пропускане К

За изчисляване на общата пропускливост K се използва следната формула:

Нарича се общо съпротивление Rt, обратно на K, т.е.


Схема на обща топлоустойчивост

На свой ред инверсите на α се наричат ​​повърхностни съпротивления.

λ: коефициент на топлопроводимост (kcal/m h ° C)

αi: коефициент на вътрешната повърхност (kcal/h · m² · ° C)

αe: коефициент на външната повърхност (kcal/h · m² · ° C)

K: общ коефициент на топлопропускливост (kcal/h · m² · ° C)

Rt: съпротивление на общия коефициент на топлопреминаване (m³ · h · ° C/kcal).

Rsi: вътрешно повърхностно съпротивление (m³ · h · ° C/kcal).

Rse: външно съпротивление на повърхността (m³ · h · ° C/kcal).

e: дебелина на материалите (m).

По този начин уравнението ще бъде:

Където Rc е съпротивлението, което противопоставя на преминаването на топлина в случай на въздушни камери.