ТЕРМИЧЕН ЕФЕКТ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКАТА ЕНЕРГИЯ
- Джаулов ефект.
- Специфична топлина.
- Топлопредаване.
- Изчисляване на сечението на проводника.
Джаулов ефект
Физикът П. Джеймс Джоул изучава връзката между енергията и пълното й превръщане в топлина. Експериментирайки с калориметър, той стигна до заключението, че енергията от 1 джаул е еквивалентна на 0,24 калории.
Q = 0,24B E
Q = топлина в калории
E = енергия в джаули
E = P.t; по същото време P = R.I 2; ако вземем тези стойности към първия израз, имаме:
Решение: Енергията в джаули, консумирана през този период от време, е:
E = P t = 2000. 300 = 600 000 джаула
t = 5. 60 = 300 s
Тъй като всеки юли той се трансформира в 0,24 калории, ще трябва:
Q = 0,24 E = 0,24В 600 000 = 144 000 калории = 144 Kcal.
2) Изчислете топлината, отделяна от меден проводник с дължина 100 m и сечение 1,5 mm 2, който захранва група лампи с мощност 1500 W при напрежение 230 V за един ден.
Решение: Първо се изчислява интензивността на тока, протичащ през посочения проводник:
Нека сега изчислим съпротивлението на проводника на линията:
Топлината, произведена от проводника, който повишава температурата си и се отчита като загубена енергия, е:
Тази кота зависи от няколко фактора, като специфичната топлина на материалите, тяхната маса, тяхната температура, коефициентите на пропускане, през които топлината се разпространява и разсейва и т.н.
След една минута енергията, консумирана от печката, ще бъде
W = P t = 1500 X 60 = 90 000 J
Следователно топлината, произведена от печката през това време, ще бъде
Q = 0,24 W = 0,24 X 90 000 = 21 600 кал = 21,6 kcal
Специфична топлина
Специфичната топлина на веществото е количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата с 1 ° C с маса от 1 грам.
По този начин, например, за да повишите температурата на грам вода с една степен, се нуждаете от една калория, значително повече, отколкото е необходимо да направите същото с грам мед (0,093 калории). Следващата таблица показва специфичната топлина на различните вещества, изразена в калории/грам. ВєC.
| Вещество | Специфична топлина в калории/грам |
| мед | 0,093 |
| стомана | 0,110 |
| PVC | 0,210 |
| алуминий | 0,220 |
| Вода | 1 |
Познавайки специфичната топлина на дадено вещество и неговата маса, е възможно да се изчисли количеството топлина, което е необходимо да се приложи за повишаване на температурата му. За това ще приложим израза:
4) Определете топлината, необходима за повишаване на температурата на 1 литър вода от 20 ° C на 50 ° C.
Решение: Тъй като 1 литър вода е равен на 1000 грама, специфичната топлина на водата е 1 и повишаването на температурата, което искаме да постигнем, е (50 - 20) = 30 ° С, приложената топлина е:
Забележка: За да направите изчисленията, не вземайте предвид нагряването на резервоара или нагревателното съпротивление.
Решение: Топлината, която нагревателният елемент трябва да осигури, е:
Силата за развитие на тази енергия за 1 час (3600 секунди) ще бъде:
6) Каква ще бъде цената на енергията в примера 2) по-горе, ако цената на KWh е 17 песо.
Решение: Първо изчисляваме генерираната топлина.
Топлината, предадена на плочата, ще бъде само 75% от общото генерирано:
Тъй като специфичната топлина на стоманата е 0,11, повишаването на температурата ще бъде:
Различни изрази на произведената топлина
Първият позволява да се изчисли произведената топлина, като се започне от стойностите на напрежението, интензитета на тока и времето за свързване
Q = 0,24 V I t
Вторият позволява изчислението въз основа на стойностите на съпротивлението на веригата, интензивността на тока и времето на свързване.
Q = 0,24 P I 2 t
И накрая, третият дава стойността на произведената топлина от стойностите на напрежението, съпротивлението на веригата и времето за свързване
Q = 0,24 (V 2/R) t
Количеството произведена топлина ще бъде
Полезна топлина и загубена топлина
Топлината, произведена от ефекта на Джоул, понякога е полезна, а понякога нежелана, дори вредна .
Изгубената топлина винаги е вредна в по-голяма или по-малка степен. В екстремни случаи причинява важни повреди, защото прекомерното нагряване на проводниците определя карбонизацията на материалите, които образуват тяхната изолация. Поради тази причина е много важно да се намали топлината, развита от ефекта на Джоул, до минимум, така че нагряването на проводниците и изолацията да не надвишава границите, разрешени от настоящите стандарти за изпитване. .
Претоварвания и къси съединения
Във всяка верига може да възникне прекомерно нагряване поради необичайната стойност на интензивността на протичащия през нея ток. Прекомерното нагряване може дори да предизвика възпламеняващ ефект на близките горими материали .