Вода и…климат
Известно, что оксид водорода способен отдавать тепло, почти не снижая собственной температуры. Это один из факторов, от которых зависит климат на планете.
Земные рельефы формируются и за счет воды. Будучи вторым по подвижности (после воздуха) веществом на планете, монооксид дигидрогена способен перемещаться на большие дистанции, меняя поверхность почвы на своем пути.
…Космос
Но Земля – не единственное место «обитания» воды. Эта субстанция часто встречается в Космосе, правда, чаще в виде льдов или пара. И именно этот факт позволяет некоторым ученым предполагать, что жизнь на других планетах также возможна.
Исследователи Космоса считают, что некоторые кометы на 50 % состоят из воды (в виде льда). А в 2009 году сотрудники НАСА получили достоверные свидетельства того, что и на Луне присутствует лед, причем в достаточно большом количестве. Кроме того, вода-лед есть на спутниках Сатурна и Юпитера (Европа, Тефия, Энцелада, Ганимеда), в составе астероидов. Также предполагают, что Н2О есть и на транснептуновых объектах.
Атмосфера практически всех планет Солнечной системы (и Солнца в том числе) содержит в себе воду в виде пара. Больше всего таких запасов есть в атмосфере Меркурия – примерно, 3,4 %. Для сравнения: земная атмосфера над тропиками содержит около 3-4 % пара, а в Антарктике – всего 2х10−5 %.
Но на этом водные запасы Космоса не ограничиваются. Есть мнение, что вода в жидком виде – обычное явление на некоторых спутниках планет. Пока самые большие надежды ученые возлагают на спутник Юпитера – Европу.
…человек
Принято полагать, что человек на 2/3 состоит из воды. Но на самом деле, этот показатель не статический, и водный процент в составе нашего тела колеблется на протяжении всей жизни.
Больше всего влаги есть в человеческом эмбрионе. Зародыш будущего человека – это приблизительно 97 % воды. Немного меньше, в пределах 92 % жидкости, содержится в теле новорожденного. Подростки – это уже 80 % воды, а взрослые «наводнены» на 70-75 %.
Меньше всего Н2О в организме людей преклонного возраста – только 60 %. Не потому ли с годами человек теряет жизненные силы и начинает болеть?
Пожалуй, вода – единственное вещество, на отсутствие которого организм реагирует очень быстро и сразу же серьезными последствиями. Считается, что без пищи человек может продержаться несколько недель. Дефицит витаминов, микро- и макронутриентов вызовет негативные последствия также через некоторое время. Но достаточно всего на несколько дней отказаться от воды, чтобы организм дал понять: это катастрофа.
Терять запасы влаги мы начинаем уже при первых проявлениях жажды. Достаточно лишиться только 5 % жидкости, чтобы возникли трудности с глотательным синдромом, начались галлюцинации и обмороки, нарушились слух и зрение. Если вовремя не восстановить водный баланс, возможен летальный исход.
Функции воды в организме:
- выводит токсины, шлаки, соли и продукты жизнедеятельности;
- транспортирует полезные вещества ко всем органам;
- способствует сокращению мышц;
- играет роль смазки для суставов;
- регулирует кроветворение, артериальное давление;
- активирует работу мозга;
- ускоряет обменные процессы;
- поддерживает стабильную температуру тела;
- защищает органы от повреждений;
- прибавляет силу и энергию.
Плотность — вода
Плотность воды уменьшается с увеличением температуры и возрастает с увеличением солености; обе эти величины с увеличением глубины уменьшаются. На глубинах 25 — 200 м имеется несколько уровней, где температура достаточно резко понижается с глубиной, компенсируя тем самым увеличение солености. На этих уровнях подводная лодка устойчива.
Плотность воды и воздуха при температуре опыта берется из таблиц.
Плотности воды ( 1 0 г / см3) и дивинила ( 0 62 г / см3) значительно отличаются между собой. Поэтому для создания большой поверхности соприкосновения между ними необходимо перемешивание. Без перемешивания смесь дивинила и воды быстро расслаивается на верхний, более легкий-дивинильный слой и нижний, более тяжелый-водный. Чем сильнее перемешивание, тем быстрее устанавливается равновесное содержание альдегида в дивиниле и воде.
Плотности воды ( 1 0 г / сж3) и бутадиена ( 0 62 г / см3) значительно различаются. Поэтому для создания большой поверхности соприкосновения между ними необходимо перемешивание. Без перемешивания смесь бутадиена и воды быстро расслаивается на верхний, более легкий — бутадиеновый слой и нижний, более тяжелый-водный. Чем сильнее перемешивание, тем быстрее устанавливается равновесное содержание альдегида в бутадиене и воде.
Плотность и удельные объемы воды. |
Плотность воды определяют в тех случаях, когда происходит смешение вод с различными концентрациями растворенных веществ и когда эти различия могут оказывать влияние на режим течения и расход реагентов на установках очистки сточных вод
Важное значение имеет определение плотности шламов и илов.
. Плотность воды при переходе из твердого состояния в жидкое ( О С) не изменяется, как у большинства веществ, а возрастает
При дальнейшем нагревании от 0 до 4 С плотность воды также увеличивается и при 4 С плотность максимальна. При более высоких температурах она уменьшается. Теплоемкость воды аномально велика 4 2 кДж / кг — К, благодаря этому свойству вода является как бы температурным регулятором Земли.
Плотность воды при переходе из твердого состояния в жидкое ( О С) не изменяется, как у большинства веществ, а возрастает. При дальнейшем нагревании от 0 до 4 С плотность воды также увеличивается и при 4 С плотность максимальна. При более высоких температурах она уменьшается. Теплоемкость воды аномально велика 4 2 кДж / кг — К, благодаря этому свойству вода является как бы температурным регулятором Земли.
Плотность воды при О С составляет 0 99987 кг / л; наибольшую плотность, равную 1 000 кг / л или 999 973 кг / м3, вода имеет при 3 98 С.
Расчетные данные для определения молекулярной рефракции веществ по правилу аддитивности. |
Плотность воды рН) О при данной температуре находят по справочной таблице. С помощью рефрактометра определяют показатель преломления п при данной температуре.
Плотность воды в зависимости от температуры приведена в справочниках для широкого диапазона температур. Для установления зависимости плотности от температуры необходимо при заданных температурах взвесить пикнометр с водой и. Масса пустого пикнометра не зависит от температуры.
Плотность воды р равна 1000 кг / м3 ( 1 г / см3), масса моля [ л, 18 — Ю 3 кг / моль.
Плотность воды следует принимать с учетом засоленности и наличия в ней взвешенных частиц.
Плотность воды, так же как и других капельных жидкостей, слабо зависит от температуры и почти пе зависит от давления, так как под влиянием даже больших давлений объем жидкости меняется сравнительно мало.
Плотность воды принята равной 1 г. смл при 4 С.
Применение этих знаний на практике
Для специалистов-теплотехников или работников ЖКХ, любые изменения параметров потока являются серьезной проблемой.
Приходится использовать компенсаторы объема (у техников они называются расширительные баки), делать резервные линии для отведения избытков.
В природе изменения плотности также имеют свое значение. В зимнее время вода, охлаждаясь до 4°С, опускается на дно водоема, вытесняя наверх более теплые слои.
Если они охлаждаются ниже этого значения, их плотность уменьшается и не позволяет им вытеснить придонные объемы с постоянной температурой 4°С.
Это позволяет защитить водоемы от сплошного перемерзания, сохранить запасы рыбы и прочей водной живности.
Задачи на количество теплоты с решениями
Формулы, используемые на уроках «Задачи на количество теплоты,
удельную теплоемкость».
1 г = 0,001 кг; 1 т = 1000 кг; 1 кДж = 1000 Дж; 1 МДж = 1000000 Дж
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1.
В железный котёл массой 5 кг налита вода массой 10 кг. Какое количество теплоты нужно передать котлу с водой для изменения их температуры от 10 до 100 °С?
При решении задачи нужно учесть, что оба тела — и котёл, и вода — будут нагреваться вместе. Между ними происходит теплообмен. Их температуры можно считать одинаковыми, т. е. температура котла и воды изменяется на 100 °С — 10 °С = 90 °С. Но количества теплоты, полученные котлом и водой, не будут одинаковыми. Ведь их массы и удельные теплоёмкости различны.
Задача № 2.
Смешали воду массой 0,8 кг, имеющую температуру 25 °С, и воду при температуре 100 °С массой 0,2 кг. Температуру полученной смеси измерили, и она оказалась равной 40 °С. Вычислите, какое количество теплоты отдала горячая вода при остывании и получила холодная вода при нагревании. Сравните эти количества теплоты.
Задача № 3.
Стальная деталь массой 3 кг нагрелась от 25 до 45 °С. Какое количество теплоты было израсходовано?
Задача № 4.
В сосуде содержится 3 л воды при температуре 20 °С. Сколько воды при температуре 45 °С надо добавить в сосуд, чтобы в нём установилась температура 30 °С? Необходимый свободный объём в сосуде имеется. Теплообменом с окружающей средой пренебречь
Задача № 5.
На сколько градусов изменилась температура чугунной детали массой 12 кг, если при остывании она отдала 648000 Дж теплоты?
Задача № 6.
По графику определите удельную теплоёмкость образца, если его масса 50 г.
Задача № 7.
Для нагревания медного бруска массой 3 кг от 20 до 30 °С потребовалось 12000 Дж теплоты. Какова удельная теплоемкость меди?
Задача № 8.
Нагретый камень массой 5 кг, охлаждаясь в воде на 1 °С, передает ей 2,1 кДж энергии. Чему равна удельная теплоемкость камня?
Задача № 9.
Какое количество теплоты потребуется для нагревания на 1 °С воды объемом 0,5 л; олова массой 500 г; серебра объемом 2 см3; стали объемом 0,5 м3; латуни массой 0,2 т?
Задача № 10.
Какое количество теплоты получили алюминиевая кастрюля массой 200 г и находящаяся в ней вода объемом 1,5 л при нагревании от 20 °С до кипения при температуре 100 °С?
Задача № 11.
а) Воздух, заполняющий объем 0,5 л в цилиндре с легким поршнем, нагрели от 0 до 30 °С при постоянном атмосферном давлении. Какое количество теплоты получил воздух? б) В порожнем закрытом металлическом баке вместимостью 60 м3 под действием солнечного излучения воздух нагрелся от 0 до 20 °С. Как и на сколько изменилась внутренняя энергия воздуха в баке? (Удельная теплоемкость воздуха при постоянном объеме равна 720 Дж/кг-°С.)
Задача № 12.
ОГЭ
Металлический цилиндр массой m = 60 г нагрели в кипятке до температуры t = 100 °С и опустили в воду, масса которой mв = 300 г, а температура tв = 24 °С. Температура воды и цилиндра стала равной Θ = 27 °С. Найти удельную теплоёмкость металла, из которого изготовлен цилиндр. Удельная теплоёмкость воды св = 4200 Дж/(кг К).
Задача № 13.
В теплоизолированном сосуде сначала смешивают три порции воды 100 г, 200 г и 300 г с начальными температурами 20 °C, 70 °C и 50 °C соответственно. После установления теплового равновесия в сосуд добавляют новую порцию воды массой 400 г при температуре 20 °C. Определите конечную температуру в сосуде. Ответ дайте в °C, округлив до целого числа. Теплоёмкостью калориметра пренебрегите.
Решение.
Ответ: 39 °С.
Задача № 14. (повышенной сложности)
Стальной шарик радиусом 5 см, нагретый до температуры 500 ˚С, положили на лед, температура которого 0 ˚С. На какую глубину погрузится шарик в лед? (Считать, что шарик погрузился в лед полностью. Теплопроводностью шарика и нагреванием воды пренебречь.)
Дано: R = 0,05 м; t1 = 500 ˚С; t2 = 0 ˚С;
ρ1 (плотность стали) = 7800 кг/м3.;
ρ2 (плотность льда) = 900 кг/м3.
c (удельная теплоемкость стали) = 460 Дж/кг •˚С,
λ (удельная теплота плавления льда) = 3,3 • 105 Дж/кг,
Найти: h – ?
Конспект урока «Задачи на количество теплоты».
Посмотреть конспект урока по теме «Количество теплоты. Удельная теплоемкость»
Следующая тема: «ЗАДАЧИ на сгорание топлива с решениями».
Плотность воды в зависимости от температуры
Принято считать, что плотность воды равна 1000 кг/м3, 1000 г/л или 1 г/мл, но часто ли мы задумываемся при какой температуре получены эти данные?
Максимальная плотность воды достигается при температуре 3,8…4,2°С. В этих условиях точное значение плотности воды составляет 999,972 кг/м3. Такая температурная зависимость плотности характерна только для воды. Другие распространенные жидкости не имеют максимума плотности на этой кривой — их плотность равномерно снижается по мере роста температуры.
Вода существует как отдельная жидкость в диапазоне температуры от 0 до максимальной 374,12°С — это ее критическая температура, при которой исчезает граница раздела между жидкостью и водяным паром. Значения плотность воды при этих температурах можно узнать в таблице ниже. Данные о плотности воды представлены в размерности кг/м3 и г/мл.
В таблице приведены значения плотности воды в кг/м3 и в г/мл (г/см3), допускается интерполяция данных. Например, плотность воды при температуре 25°С можно определить, как среднее значение от величин ее плотности при 24 и 26°С. Таким образом, при температуре 25°С вода имеет плотность 997,1 кг/м3 или 0,9971 г/мл.
Значения в таблице относятся к пресной или дистиллированной воде. Если рассматривать, например, морскую или соленую воду, то ее плотность будет выше — плотность морской воды равна 1030 кг/м3. Плотность соленой воды и водных растворов солей можно узнать в этой таблице.
t, °С | ρ, кг/м3 | ρ, г/мл | t, °С | ρ, кг/м3 | ρ, г/мл | t, °С | ρ, кг/м3 | ρ, г/мл |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
999,8 | 0,9998 | 62 | 982,1 | 0,9821 | 200 | 864,7 | 0,8647 | |
0,1 | 999,8 | 0,9998 | 64 | 981,1 | 0,9811 | 210 | 852,8 | 0,8528 |
2 | 999,9 | 0,9999 | 66 | 980 | 0,98 | 220 | 840,3 | 0,8403 |
4 | 1000 | 1 | 68 | 978,9 | 0,9789 | 230 | 827,3 | 0,8273 |
6 | 999,9 | 0,9999 | 70 | 977,8 | 0,9778 | 240 | 813,6 | 0,8136 |
8 | 999,9 | 0,9999 | 72 | 976,6 | 0,9766 | 250 | 799,2 | 0,7992 |
10 | 999,7 | 0,9997 | 74 | 975,4 | 0,9754 | 260 | 783,9 | 0,7839 |
12 | 999,5 | 0,9995 | 76 | 974,2 | 0,9742 | 270 | 767,8 | 0,7678 |
14 | 999,2 | 0,9992 | 78 | 973 | 0,973 | 280 | 750,5 | 0,7505 |
16 | 999 | 0,999 | 80 | 971,8 | 0,9718 | 290 | 732,1 | 0,7321 |
18 | 998,6 | 0,9986 | 82 | 970,5 | 0,9705 | 300 | 712,2 | 0,7122 |
20 | 998,2 | 0,9982 | 84 | 969,3 | 0,9693 | 305 | 701,7 | 0,7017 |
22 | 997,8 | 0,9978 | 86 | 967,8 | 0,9678 | 310 | 690,6 | 0,6906 |
24 | 997,3 | 0,9973 | 88 | 966,6 | 0,9666 | 315 | 679,1 | 0,6791 |
26 | 996,8 | 0,9968 | 90 | 965,3 | 0,9653 | 320 | 666,9 | 0,6669 |
28 | 996,2 | 0,9962 | 92 | 963,9 | 0,9639 | 325 | 654,1 | 0,6541 |
30 | 995,7 | 0,9957 | 94 | 962,6 | 0,9626 | 330 | 640,5 | 0,6405 |
32 | 995 | 0,995 | 96 | 961,2 | 0,9612 | 335 | 625,9 | 0,6259 |
34 | 994,4 | 0,9944 | 98 | 959,8 | 0,9598 | 340 | 610,1 | 0,6101 |
36 | 993,7 | 0,9937 | 100 | 958,4 | 0,9584 | 345 | 593,2 | 0,5932 |
38 | 993 | 0,993 | 105 | 954,5 | 0,9545 | 350 | 574,5 | 0,5745 |
40 | 992,2 | 0,9922 | 110 | 950,7 | 0,9507 | 355 | 553,3 | 0,5533 |
42 | 991,4 | 0,9914 | 115 | 946,8 | 0,9468 | 360 | 528,3 | 0,5283 |
44 | 990,6 | 0,9906 | 120 | 942,9 | 0,9429 | 362 | 516,6 | 0,5166 |
46 | 989,8 | 0,9898 | 125 | 938,8 | 0,9388 | 364 | 503,5 | 0,5035 |
48 | 988,9 | 0,9889 | 130 | 934,6 | 0,9346 | 366 | 488,5 | 0,4885 |
50 | 988 | 0,988 | 140 | 925,8 | 0,9258 | 368 | 470,6 | 0,4706 |
52 | 987,1 | 0,9871 | 150 | 916,8 | 0,9168 | 370 | 448,4 | 0,4484 |
54 | 986,2 | 0,9862 | 160 | 907,3 | 0,9073 | 371 | 435,2 | 0,4352 |
56 | 985,2 | 0,9852 | 170 | 897,3 | 0,8973 | 372 | 418,1 | 0,4181 |
58 | 984,2 | 0,9842 | 180 | 886,9 | 0,8869 | 373 | 396,2 | 0,3962 |
60 | 983,2 | 0,9832 | 190 | 876 | 0,876 | 374,12 | 317,8 | 0,3178 |
Следует отметить, что при увеличении температуры воды (выше 4°С) ее плотность уменьшается. Например, по данным таблицы, плотность воды при температуре 20°С равна 998,2 кг/м3, а при ее нагревании до 90°С, величина плотности снижается до значения 965,3 кг/м3. Удельная масса воды при нормальных условиях значительно отличается от ее плотности при высоких температурах. Средняя плотность воды, находящейся при температуре 200…370°С намного меньше ее плотности в обычном температурном диапазоне от 0 до 100°С.
Смена агрегатного состояния воды приводит к существенному изменению ее плотности. Так, величина плотности льда при 0°С имеет значение 916…920 кг/м3, а плотность водяного пара составляет величину в сотые доли килограмма на кубический метр. Следует отметить, что значение плотности воды почти в 1000 раз больше плотности воздуха при нормальных условиях.
Кроме того, вы также можете ознакомиться с таблицей плотности веществ и материалов.
Физические свойства воды
Итак, природа «согнула» молекулу воды и сделала ее активным диполем. Диполи же, как известно, энергично притягиваются друг к другу. Но чем отличается жидкость от газа? Прежде всего, именно силой взаимодействия между молекулами. Чем сильнее сцепляются друг с другом диполи-молекулы, тем большую надо затратить работу, чтобы их разделить,— тем выше теплота испарения…
При испарении вода должна поглощать огромную энергию. При испарении! А значит, в обычных условиях она должна быть именно жидкостью: ведь дополнительная гигантская энергия в обычных условиях отсутствует.
А у молекул сероводорода — для сравнения — дипольный момент вдвое меньше, сила притяжения между ними слабее, и в обычных условиях сероводород — газ.
Но дело не только в величине дипольного момента. Молекулы воды соединяются друг с другом еще и так называемыми водородными связями. Что это такое? Ядра водорода в молекуле воды «тянутся» не только к «своему» кислороду, но и к электронам кислорода у соседей. Конечно, к своему «хозяину» — кислороду протон притягивается сильнее, чем к «чужаку». Поэтому водородные связи не строго симметричны.
У других гидридов они тоже есть. Но они слабы, так как расстояния между молекулами, например, сероводорода больше (связи длиннее), чем у воды. Большое число электронных оболочек не позволяет молекулам других гидридов сблизиться, а значит, не позволяет водородным связям проявить себя. А в молекулах воды электронных оболочек немного, и водородные связи очень энергичны в своей совокупности.
Молекулы воды крепко сцеплены друг с другом; так крепко, что в ней рождается огромное внутреннее давление: приблизительно 20 000 атмосфер. С такой силой слои молекул воды прижаты друг к другу; не удивительно, что это практически несжимаемая жидкость.
Химические свойства
Химические свойства воды:
- Разделяют воду по жесткости, от мягкой и средней — до жесткой. Этот показатель зависит от содержания солей магния и калия в растворе. Есть также такие металлы, которые находятся в жидкости постоянно, а от некоторых можно избавиться кипячением.
- Следующие важные химические свойства воды — окисление и восстановление. Вода влияет на процессы, изучаемые в химии, происходящие с другими веществами: одни она растворяет, с другими вступает в реакцию. Исход любого эксперимента зависит от правильного выбора условий, при которых он проходит.
- Влияние на биохимические процессы. Вода основная часть любой клетки, в ней как в среде, происходят все реакции в организме.
- Интересное химическое свойство воды — жидком состоянии впитывает в себя газы, которые неактивны. Их молекулы располагаются между молекулами Н2О внутри полостей. Так образуются клатраты.
- При помощи оксида водорода образуются новые вещества, которые не связаны с окислительно-восстановительным процессом. Речь идет о щелочах, кислотах и основаниях.
- Еще одно химическое свойство воды — это способность образовывать кристаллогидраты. Оксид водорода при этом остается в неизменном виде. Среди обычных гидратов можно выделить медный купорос.
- Если через соединение пропустить электрический ток, то можно разложить молекулу на газы.
Оптимальные значения в индивидуальной системе отопления
Важно следить, чтобы носитель тепла в сети не остужался ниже 70 °С. Оптимальным считают показатель 80 °С. С газовым котлом контролировать нагрев легче, потому что производители ограничивают возможность нагрева теплоносителя до 90 °С
Используя датчики для регулировки подачи газа, нагрев теплоносителя можно регулировать
С газовым котлом контролировать нагрев легче, потому что производители ограничивают возможность нагрева теплоносителя до 90 °С. Используя датчики для регулировки подачи газа, нагрев теплоносителя можно регулировать.
Немного сложнее с аппаратами на твердом топливе, они не регулируют подогрев жидкости, и запросто могут превратить ее в пар. А уменьшить жар от угля или древесины поворотом ручки в такой ситуации невозможно. Контроль нагрева теплоносителя при этом достаточно условный с высокими погрешностями и выполняется поворотными термостатами и механическими заслонками.
Электрические котлы позволяют плавно регулировать нагрев теплоносителя от 30 до 90 °С. Они оснащены отличной системой защиты от перегрева.
Теплоемкость материалов — таблица
В строительстве очень важной характеристикой является теплоемкость строительных материалов. От нее зависят теплоизоляционные характеристики стен постройки, а соответственно, и возможность комфортного пребывания внутри здания
От нее зависят теплоизоляционные характеристики стен постройки, а соответственно, и возможность комфортного пребывания внутри здания.
Прежде, чем приступить к ознакомлению с теплоизоляционными характеристиками отдельных строительных материалов, необходимо понять, что собой представляет теплоемкость и как она определяется.
Удельная теплоемкость материалов
Теплоемкость – это физическая величина, описывающая способность того или иного материала накапливать в себе температуру от нагретой окружающей среды.
Количественно удельная теплоемкость равна количеству энергии, измеряемой в Дж, необходимой для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус.
Ниже представлена таблица удельной теплоемкости наиболее распространенных в строительстве материалов.
Для того, чтобы рассчитать теплоемкость того или иного материала, необходимо обладать такими данными, как:
- вид и объем нагреваемого материала (V);
- показатель удельной теплоемкости этого материала (Суд);
- удельный вес (mуд);
- начальную и конечную температуры материала.
Теплоемкость строительных материалов
Теплоемкость материалов, таблица по которой приведена выше, зависит от плотности и коэффициента теплопроводности материала.
А коэффициент теплопроводности, в свою очередь, зависит от крупности и замкнутости пор. Мелкопористый материал, имеющий замкнутую систему пор, обладает большей теплоизоляцией и, соответственно, меньшей теплопроводностью, нежели крупнопористый.
Это очень легко проследить на примере наиболее распространенных в строительстве материалов. На рисунке, представленном ниже, показано каким образом влияет коэффициент теплопроводности и толщина материала на теплозащитные качества наружных ограждений.
Из рисунка видно, что строительные материалы с меньшей плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности.
Однако так бывает не всегда. Например, существуют волокнистые виды теплоизоляции, для которых действует противоположная закономерность: чем меньше плотность материала, тем выше будет коэффициент теплопроводности.
Поэтому нельзя доверять исключительно показателю относительной плотности материала, а стоит учитывать и другие его характеристики.
Сравнительная характеристика теплоемкости основных строительных материалов
Для того, чтобы сравнить теплоемкость наиболее популярных строительных материалов, таких дерево, кирпич и бетон, необходимо рассчитать величину теплоемкости для каждого из них.
В первую очередь нужно определиться с удельной массой дерева, кирпича и бетона. Известно, что 1 м3 дерева весит 500 кг, кирпича – 1700 кг, а бетона – 2300 кг. Если мы берем стенку, толщина которой составляет 35 см, то путем нехитрых расчетов получим, что удельная масса 1 кв.
м дерева составит 175 кг, кирпича – 595 кг, а бетона – 805 кг. Далее выберем значение температуры, при которой будет происходить накопление тепловой энергии в стенах. Например, это будет происходить в жаркий летний день с температурой воздуха 270С.
Для выбранных условий рассчитываем теплоемкость выбранных материалов:
- Стена из дерева: С=СудхmудхΔТ; Сдер=2,3х175х27=10867,5 (кДж);
- Стена из бетона: С=СудхmудхΔТ; Сбет=0,84х805х27= 18257,4 (кДж);
- Стена из кирпича: С=СудхmудхΔТ; Скирп=0,88х595х27= 14137,2 (кДж).
Из произведенных расчетов видно, что при одинаковой толщине стены наибольшим показателем теплоемкости обладает бетон, а наименьшим – дерево. О чем это говорит? Это говорит о том, что в жаркий летний день максимальное количество тепла будет накапливаться в доме, выполненном из бетона, а наименьшее – из дерева.
Этим объясняет тот факт, что в деревянном доме в жаркую погоду прохладно, а в холодную погоду тепло. Кирпич и бетон легко накапливают в себе достаточно большое количество тепла из окружающей среды, но так же легко и расстаются с ним.
Теплоемкость и теплопроводность материалов
Теплопроводность – это физическая величина материалов, описывающая способность проникновения температуры с одной поверхности стены на другую.
Для создания комфортных условий в помещении необходимо, чтобы стены обладали высоким показателем теплоемкости и низким коэффициентом теплопроводности. В этом случае стены дома будут в состоянии накапливать тепловую энергию окружающей среды, но при этом препятствовать проникновению теплового излучения внутрь помещения.