Теплоемкость для воды в калориях
Содержание статьи
Удельная теплоёмкость
АльтИнфоЮг
Альтернативная энергетика и информация
ЗДОРОВЬЕ И ДЕНЬГИ ЗДЕСЬ
Чтоб вы все были здоровы и богаты долгие годы. ЖМИ!
Удельная теплоёмкость вещества означает количество теплоты, необходимое для нагрева единицы веществ на один градус. Чаще всего за единицу вещества берётся масса в 1 кг. Реже используются единицы объёма, например, кубометр или литр. В химии при термохимических реакциях используется молярная теплоёмкость, когда за единицу вещества принимают моль. Удельная теплоёмкость заметно меняется при изменении температуры и в большей степени при изменении агрегатного состояния вещества, например, значения теплоёмкости воды будут разными в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. В приведённой таблице указывается также температура и агрегатное состояние вещества.
Наименование материала | Температура 0С | Удельная теплоёмкость | |
---|---|---|---|
кДж /(кг · К) | кал /(г · 0С) | ||
Удельная теплоёмкость газов и паров | |||
Азот | 0 — 200 | 1,0 | 0,25 |
Водород | 0 — 200 | 14,2 | 3,41 |
Водяной пар | 100 — 500 | 2,0 | 0,48 |
Воздух | 0 — 400 | 1,0 | 0,24 |
Гелий | 0 — 600 | 5,2 | 1,24 |
Кислород | 20 — 440 | 0,92 | 0,22 |
Оксид углерода | 26 — 200 | 1,0 | 0,24 |
Пары спирта | 40 — 100 | 1,2 | 0,29 |
Хлор | 13 — 200 | 0,5 | 0,12 |
Удельная теплоёмкость жидкостей при нормальном атмосферном давлении | |||
Бензин (Б-70) | 20 | 2,05 | 0,49 |
Вода | 1 — 100 | 4,19 | 1,00 |
Глицерин | 0 — 100 | 2,43 | 0,58 |
Керосин | 0 — 100 | 2,09 | 0,50 |
Масло машинное | 0 — 100 | 1,67 | 0,40 |
Масло подсолнечное | 20 | 2,43 | 0,58 |
Молоко | 20 | 3,94 | 0,94 |
Нефть | 0 — 100 | 1,67 — 2,09 | 0,40 — 0,50 |
Ртуть | 0 — 300 | 0,138 | 0,033 |
Спирт | 20 | 2,47 | 0,59 |
Эфир | 18 | 3,34 | 0,80 |
Удельная теплоёмкость расплавленных металлов и сжиженных газов | |||
Азот | -200,4 | 2,01 | 0,48 |
Алюминий | 660 — 1000 | 1,09 | 0,36 |
Водород | -257,4 | 7,41 | 1,77 |
Воздух | -193,0 | 1,97 | 0,47 |
Гелий | -269,0 | 4,19 | 1,00 |
Золото | 1055 — 1300 | 0,14 | 0,034 |
Кислород | -200,3 | 1,63 | 0,39 |
Натрий | 100 | 1,34 | 0,33 |
Олово | 250 | 0,25 | 0,060 |
Свинец | 327 | 0,16 | 0,039 |
Серебро | 960 — 1300 | 0,29 | 0,069 |
Удельная теплоёмкость твёрдых веществ | |||
Азот твёрдый | -250 | 0,46 | 0,11 |
Бетон | 20 | 0,88 | 0,21 |
Бумага | 20 | 1,50 | 0,36 |
Воздух твёрдый | -193 | 2,00 | 0,47 |
Графит | 0 — 100 | 0,75 | 0,18 |
Дерево: | |||
дуб | 0 — 100 | 2,40 | 0,57 |
ель, сосна | 0 — 100 | 2,70 | 0,65 |
Каменная соль | 0 — 100 | 0,92 | 0,22 |
Камень | 0 — 100 | 0,84 | 0,20 |
Кирпич | 0,88 | 0,21 | |
Кислород твёрдый | -200,3 | 1,60 | 0,39 |
Лёд | -40 — 0 | 2,10 | 0,50 |
Нафталин | 20 | 1,30 | 0,31 |
Парафин | 20 | 2,89 | 0,69 |
Пробка | 0 — 100 | 2,00 | 0,48 |
Стекло: | |||
обыкновенное | 0 — 100 | 0,67 | 0,16 |
зеркальное | 0 — 100 | 0,79 | 0,19 |
лабораторное | 0 — 100 | 0,84 | 0,20 |
Фарфор | 0 — 100 | 1,10 | 0,26 |
Шифер | 20 | 0,75 | 0,18 |
Удельная теплоёмкость металлов и сплавов | |||
Алюминий | 0 — 200 | 0,92 | 0,22 |
Вольфрам | 0 — 1000 | 0,15 | 0,035 |
Железо | 0 — 500 | 0,54 | 0,13 |
Золото | 0 — 500 | 0,13 | 0,032 |
Иридий | 0 — 1000 | 0,15 | 0,037 |
Магний | 0 — 500 | 1,10 | 0,27 |
Медь | 0 — 500 | 0,40 | 0,097 |
Никель | 0 — 300 | 0,50 | 0,12 |
Олово | 0 — 200 | 0,23 | 0,056 |
Платина | 0 — 500 | 0,14 | 0,033 |
Свинец | 0 — 300 | 0,14 | 0,033 |
Серебро | 0 — 500 | 0,25 | 0,059 |
Сталь | 50 — 300 | 0,50 | 0,12 |
Цинк | 0 — 300 | 0,40 | 0,097 |
Чугун | 0 — 200 | 0,54 | 0,13 |
Единицы удельной теплоёмкости | Дж /(кг · К) | кДж/ (кг · К) | кал /(г · 0С) или ккал/(кг · 0С) |
---|---|---|---|
1 Дж /(кг · К) | 1 | 0,001 | 2,39 · 10-4 |
1 кДж/ (кг · К) | 1000 | 1 | 0,239 |
1 кал /(г · 0С) = 1 ккал/(кг · 0С) | 4,19 · 103 | 4,19 | 1 |
Примечание: 1 кал /(г · 0С) = 1 ккал/(кг · 0С) = 4186,8 Дж /(кг · К) = 4,1868 кДж /(кг · К). Градусы по Цельсию и Кельвину равны по модулю. |
Значения удельной теплоёмкости и соотношения между единицами измерений даны по книге «Справочник по физике и технике» А.С. Енохович.
Источник
Сколько Гкал в 1 м3 горячей воды, что это такое, когда необходим перевод, как правильно сделать расчет, как считается плата за отопление
Что это такое и сколько в 1 кубическом метре?
Количество энергии, расходуемой на подогрев воды, измеряется в калориях. Затраченное для нагрева одного грамма воды на один градус количество энергии — это одна калория.
1 м — 1000 Кг или 1000 000 г.
Составляем пропорцию:
- 1 кал 1 г;
- Х кал 1000 000 г, отсюда х=1000 000 кал.
Следовательно, на нагрев расходуется 1000 000 калорий или в общепринятых единицах 0,001 Гкал.
Когда необходим перевод из гигкалорий в кубометры?
Ресурсоснабжающие организации в счетах на отопление указывают затраченные гигакалории.
В новостройках внедрен общедомовой и поквартирный учет расхода теплоэнергии.
В старом жилом фонде комплектация приборами учета тепловодоснабжения технически сложна, в этом случае пригодится умение преобразовывать Гкал в 1 м3 горячей воды.
Как рассчитать сколько гигкалорий в куб. метре на примере
Меры энергии и объема — различные величины. Несложные вычисления помогут их сопоставить.
Пример: Температура теплоносителя в многоквартирном доме должна быть не менее 55 ⁰С, температура холодной воды примерно 5 ⁰С.
Для нагрева кубометра понадобится:
(55-5)×0,001=0,05 Гкал.
Потери тепла из-за несовершенства теплоизоляции неизбежны, в расчеты закладываются потери на уровне 20%. Значит, фактически для нагрева потребуется 0,06 Гкал.
Это соотношение позволяет по теплосчетчику определять расход нагретой воды.
Пример: в стоквартирном жилом доме прибор учета тепловой энергии показал в летний период, когда расходуется только теплоноситель для бытовых нужд, 150 Гкал. В 20 квартирах расход горячей воды определяется индивидуальными счетчиками, общий расход по этим квартирам составил 400 м³.
Весь дом потребляет: 150÷0,06=2500 м³. Значит, на остальные квартиры приходится: 2500-400=2100 м³. Далее 2100м³ делится на фактическое число жильцов.
Такая методика позволяет переводить значения тепловой энергии в объемные показатели расхода теплоносителя и наоборот.
В домах с открытой системой отопления разница показаний водомеров на подающей и обратной трубах покажет количество теплоносителя, расходуемого на отопление, и после пересчета расход теплоэнергии.
Расчеты носят справочный характер и служат для контроля расхода тепловодоснабжения.
Как считается плата за теплоснабжение?
Если водоснабжение для бытовых нужд оценивается внутриквартирными приборами учета или утвержденными нормативами, то плата за теплоснабжение рассчитывается на основе утвержденных методик.
По срокам начислений применяются два варианта:
- За отопительный сезон.
- За календарный год.
Методика расчета затрат на теплоснабжение зависит от нескольких факторов:
- от вида смонтированной системы горячего водоснабжения: открытой или закрытой;
- от наличия общедомовых и внутриквартирных приборов учета тепловодоснабжения.
Логика расчетов едина: распределение всей потребляемой домом тепловой энергии по площади жилых и нежилых отапливаемых помещений, т.е. жильцы оплачивают часть затрат пропорционально занимаемой отапливаемой площади.
Плата за отопление равна: P = Q×S×T, где:
- Q — количество потребляемой тепловой энергии на 1 м3 занимаемой площади, включая общедомовые расходы;
- S — занимаемая площадь;
- T — установленный органами местной власти тариф за тепловую энергию.
Тарифы ежегодно пересматриваются и утверждаются для каждой системы теплоснабжения индивидуально.
Заключение
Плата за коммунальные услуги регулярно растет. Для сохранения семейного бюджета нужно уметь оценивать качество оказываемых услуг и их стоимость. Квалифицированный анализ нередко приводит к перерасчету коммунальных платежей в сторону их уменьшения.
А какова Ваша оценка данной статье?
Источник
Калькулятор расхода кВт·ч энергии на нагрев воды
Сколько кВт·ч энергии тратится на нагрев воды
Температура холодной воды, °C:
= °C
* Водопроводная вода: зимой 4-8°C, летом 16-18°C
Температура нагретой воды, °C:
= °C
* Для комфортного мытья надо 35-40°C, температура кипения 100°C
Объём или масса нагреваемой воды, л или кг:
= литров (кг)
* Для воды объем в литрах равен массе в килограммах, а 1 кубометр = 1000 литров
КПД нагревателя, %:
= %
* Коэффициент полезного действия: эл. чайник 95-98%, водонагреватель 95-99%, электроплита 50-70%
Расход электроэнергии на нагрев: кВт·ч ( МДж)
* Столько энергии насчитает электросчётчик
Энергии уходит исключительно на нагрев:
МДж ( Гкал)
* Такое количество теплоты нагревает воду до заданной температуры (без учёта потерь)
Потери энергии по кпд:
МДж ( Гкал)
* Потери энергии при нагреве
Сколько стоит разогрев воды
Тариф на электроэнергию, руб за кВт·ч:
= руб за кВт·ч
Распространенные тарифы:
4,68
3,53
3,64
3,08
3,28
2,47
2,55
2,15
Стоимость разогрева воды: рублей
Сколько времени нагревается вода
Мощность нагревателя, кВт:
= кВт ( Вт)
Время нагрева:
ч
мин
с (или ч)
Ссылка на данный расчет:
Код для вставки ссылки на форум (bbCode):
Справка
Этот калькулятор высчитает сколько денег, электроэнергии и времени тратится на нагрев воды. Вам не потребуется ни формул, ни коэффициентов: просто введите ваши данные и получите ответ.
Для расчета потребленной электроэнергии надо указать температуру холодной и горячей воды, а также её объём (массу). Вы можете указать КПД нагревательного прибора, если он вам известен. Если задать КПД 100%, то расчет покажет только полезную мощность затраченную на нагрев воды. При указании реального КПД расчет выдаст полную мощность, потребленную от сети.
Чтобы высчитать полную стоимость нагрева воды, необходимо задать ваш тариф на электроэнергию в рублях.
Чтобы оценить сколько времени занимает нагрев, укажите мощность электроприбора, которым вы греете воду, в киловаттах (кВт). Мощность часто указана на корпусе прибора, а также в его руководстве по эксплуатации или паспорте.
Примеры
Кипячение воды в электрочайнике
Обычно я наливаю в чайник воду комнатной температуры 20°C до отметки 1 литр и всегда довожу до кипения (до 100 градусов). Мощность чайника 2 кВт. Простейший расчет показывает, что на кипячение потратится примерно 0,1 кВт ч (киловатт часов) электроэнергии, 3 минуты времени, и, по московским тарифам, пятьдесят копеек денег.
Значит, каждое чаепитие прибавляет пол рубля в счет за электроэнергию, но это значительно меньше цены порции чая или кофе.
Подогрев воды в накопительном водонагревателе
Принимая душ, я каждый раз полностью опустошаю всю горячую воду из накопительного нагревателя, потому как в конце вода становится холодной. Зимой нагреватель греет холодную водопроводную воду от 5 до 45 градусов. Объем бачка 80 литров. При мощности тэнов 2 кВт, свежая вода в бачке будет нагреваться 2 часа, при этом потратится примерно 4 кВт электроэнергии и 20 рублей денег на её оплату. Летом вода греется от 18 до 45.
Значит, зимой каждое принятие душа обходится семейной казне в 20 рублей, а летом — в 15 рублей, если не считать стоимость холодной воды.
Замечание о кпд нагрева воды
Существует распространенное ошибочное мнение о том, что водяные электронагреватели имеют кпд равный 100%. Это вызвано тем, что в теоретических расчётах потерями энергии нередко пренебрегают из-за их малой величины. Но когда расчёты имеют практическое применение, то нетрудно заметить, что в действительности потери энергии при нагреве воды происходят уже с первых секунд. В зависимости от нагревательного прибора это могут быть следующие основные виды потерь:
- на разогрев самого нагревательного элемента (особенно много для электроплиты),
- на нагрев стенок ёмкости (чайника, бака),
- теплопередача и тепловое излучение энергии в окружающую среду от стенок ёмкости и непогружного нагревательного элемента),
- испарение с поверхности воды в открытых емкостях (кастрюлях и чайниках без крышки),
- потери на парообразование при кипении (самый мощный канал потерь).
Исходя из направлений основных потерь, нетрудно определить мероприятия по повышению кпд процесса нагрева воды:
- использование погружного нагревательного элемента,
- использование закрытой ёмкости,
- теплоизоляция ёмкости,
- использование минимально необходимой температуры нагрева,
- отключение при возникновении кипения.
В качестве дополнительных потерь можно отметить:
- потери в электрических проводах и контактах (разогрев проводов и штепсельной вилки электроприбора).
- потери на побочных электрохимических процессах (ионные нагреватели, электрохимическое разложение воды, электрохимическое растворение анода),
- потери на звук (шум, издаваемый пузырьками пара в месте контакта нагревателя или горячей поверхности с водой).
С точки зрения только потерь энергии дополнительные потери являются мизерными и несущественными, однако с точки зрения незапланированных расходов и рисков эти потери требуют особого внимания:
- Разогрев проводов электропитания в лучшем случае приводит к временной поломке проводов/розетки/вилки, в худшем — к пожару, поражению электрическим током, ожогу.
- Электрохимические процессы насыщают воду ионами металлов, разъедают бак и погружной нагревательный элемент. Первое делает воду непригодной для питья, второе сокращает срок службы водонагревателя и может вызвать потоп, если бак проржавеет насквозь.
- Шум при нагреве воды является индикатором того, что на поверхности контакта воды с горячим металлом происходит парообразование. Этот процесс приводит к образованию накипи. Из-за того, что накипь плохо проводит тепло, нагревательный элемент начинает перегреваться, приходя в негодность ускоренными темпами (также немного увеличивается время нагрева). Поломка нагревательного элемента может привести к поражению людей электрическим током). Также, шум сам по себе может мешать окружающим, вызывая шумовое загрязнение.
Исходя из направлений дополнительных потерь, выделяются мероприятия по избеганию и снижению их негативных последствий:
- Использование исправной электросети (исправного заземления), периодическая проверка нагрева питающих проводов, своевременное устранение проблем.
- Нагрев питьевой воды только специально предназначенными для этого приборами.
- Своевременная замена анода в водонагревателях (магниевый анод, алюминиевый анод).
- Отключение нагревателя от водопровода и электросети на время отсутствия людей.
- Использование активных систем защиты от протечек (автоматический клапан перекрывает подачу воды при намокании пола там, где установлен датчик).
- Использование УЗО (устройство защитного отключения) для водонагревателей, и периодическая проверка работоспособности этого устройства 1 раз в полгода.
- Снижение температуры поверхности горячего металла в месте контакта с водой (для снижения образования накипи и шума) следующими способами или их комбинациями:
— снижение мощности нагревателя без снижения площади контакта;
— увеличение площади контакта нагревателя с водой без увеличения мощности (например, предпочесть тен с бОльшей удельной площадью, если позволяет пространство);
— активное регулирование (ограничение)
температуры нагревателя симисторным (транзисторным) блоком управления;
—
установка дополнительных тенов, работающих одновременно, но со сниженной мощностью (последовательное включение);
— периодическая проверка наличия накипи, своевременная очистка;
— увеличение скорости потока воды около тена или нагревательной поверхности.
Источник
Удельная теплоемкость воды, количество тепла, теплоемкость строительных материалов, значения теплоемкости
В таблице приведены теплофизические свойства водяного пара на линии насыщения в зависимости от температуры. Свойства пара указаны в таблице в диапазоне температур от 0,01 до 370 ° C.
Каждая температура соответствует давлению, при котором водяной пар насыщается. Например, при температуре пара 200 ° С его давление будет 1555 МПа или около 15,3 атм.
Удельная теплоемкость пара, теплопроводность и ее увеличение с повышением температуры. Плотность водяного пара также увеличивается. Пар становится горячим, тяжелым и вязким, с высокой удельной теплоемкостью, что положительно влияет на выбор пара в качестве теплоносителя в некоторых типах теплообменников.
Например, согласно таблице, удельная теплота пара C p при 20 ° C составляет 1877 Дж / (кг · град), а при нагревании до 370 ° C теплоемкость пара увеличивается до 56520 Дж / (кг · град) ,
В таблице приведены следующие теплофизические свойства пара на линии насыщения:
- давление паров при заданной температуре р · 10 -5 Па;
- плотность паров ρ ″ , кг / м3;
- удельная энтальпия (масса) h ″ , кДж / кг;
- р , кДж / кг;
- удельная теплоемкость для пара C p , кДж / (кг · град);
- теплопроводность λ · 10 2 , Вт / (м · град);
- температуропроводность а · 10 6 , м 2 / с;
- динамическая вязкость μ · 10 6 , Па · с;
- кинематическая вязкость ν · 10 6 , м 2 / с;
- Нумер Прандтл Пар .
Удельная теплота испарения, энтальпия, температуропроводность и кинематическая вязкость пара уменьшается с ростом температуры. Динамическая вязкость и вандаловское число Прандта увеличиваются.
Быть осторожен! Теплопроводность в таблице указана в классе 10 2. Не забудьте поделить на 100! Например, теплопроводность пара при 100 ° С составляет 0,02372 Вт / (м · град).
Теплопроводность водяного пара при различных температурах и давлениях
В таблице приведены значения теплопроводности воды и пара при температурах от 0 до 700 ° С и давлениях от 0,1 до 500 атм. Размер теплопроводности Вт / (м · град).
Линия под значением в таблице означает фазовый переход воды в пар, то есть цифры под линией относятся к пару, а выше к воде. Из таблицы видно, что значение коэффициента и водяного пара увеличивается с увеличением давления.
Примечание: теплопроводность в таблице указана в 10 классе 3. Не забудьте поделить на 1000!
Теплопроводность пара при высоких температурах
В таблице приведены значения теплопроводности диссоциированного водяного пара в размерах Вт / (м · град) при температурах от 1400 до 6000 К и давлениях от 0,1 до 100 атм.
Согласно таблице, теплопроводность пара при высоких температурах значительно возрастает в диапазоне 3000 … 5000 К. При высоких давлениях достигается максимальный коэффициент теплопроводности при более высоких температурах.
Быть осторожен! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3. Не забудьте разделить на 1000!
В этом небольшом материале мы кратко рассмотрим одно из важнейших свойств нашей планеты для воды, ее теплоемкость .
Удельная теплоемкость воды
Мы даем краткое толкование этого термина:
Теплоемкость вещества — это его способность накапливать тепло в себе. Эта величина измеряется количеством тепла, поглощаемого ею при нагревании до 1 ° C. Например, теплоемкость воды составляет 1 дюйм / г или 4,2 Дж / г, а почвы — 14,5-15,5 ° C (в зависимости от тип почвы) колеблется от 0,5 до 0,6 дюйма (2, 1-2,5 Дж) на единицу объема и от 0,2 до 0,5 дюйма (или 0,8-2,1 Дж) на единицу объема масса (грамм)
Теплоемкость воды оказывает существенное влияние на многие аспекты нашей жизни, но в этом материале мы сосредоточимся на ее роли в формировании температурного режима планеты, а именно …
Теплоемкость воды и климат Земли
Теплоемкость воды по абсолютной величине достаточно велика. Из приведенного выше определения следует, что он значительно превышает теплоемкость почвы нашей планеты. Из-за этой разницы в теплоемкости почва нагревается намного быстрее и охлаждается относительно океанических вод. Из-за более безразличного мирового океана колебания дневных и сезонных температур Земли не так велики, как если бы не было океанов и морей. Это означает, что в холодное время года вода нагревает Землю и охлаждает ее в тепле. Конечно, это воздействие наиболее заметно в прибрежных районах, но в глобальном среднем измерении оно затрагивает всю планету.
Конечно, многие факторы влияют на дневные и сезонные колебания температуры, но вода является одним из наиболее важных.
Увеличение амплитуды колебаний дневных и сезонных температур коренным образом изменит мир вокруг нас.
Например, хорошо известно, что камень теряет свою прочность и становится хрупким при резких колебаниях температуры. Конечно, «немногие» будут сами собой. Точно так же, по крайней мере, физические параметры нашего тела будут другими.
Неверные свойства теплоемкости воды
Теплоемкость воды имеет аномальные свойства. Оказывается, что с повышением температуры воды ее теплоемкость уменьшается, эта динамика сохраняется до 37 ° С, а с увеличением температуры теплоемкость начинает увеличиваться.
Этот факт содержит одно интересное утверждение. Условно говоря, сама природа на фоне воды определила 37 ° C как наиболее комфортную температуру тела человека, при условии, конечно, что соблюдаются все остальные факторы. В случае каких-либо динамических изменений температуры окружающей среды, температура воды стремится к 37 ° C
Энтальпия — это свойство вещества, которое указывает количество энергии, которое может быть преобразовано в тепло.
Энтальпия — это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, запасенной в молекулярной структуре. Это означает, что хотя вещество может иметь энергию на земле, не все они могут быть преобразованы в тепло. Часть внутренней энергии всегда остается в содержании и сохраняет свою молекулярную структуру. Некоторые вещества недоступны, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия — это количество энергии, которое доступно для преобразования в тепло при определенной температуре и давлении. Единицы энтальпии — британская тепловая единица или джоуль для энергии и Btu / фунт / Дж / кг для удельной энергии.
Количество энтальпии
Общая энтальпия вещества на основе заданной температуры. Эта температура — значение, которое ученые и инженеры выбирают в качестве основы для расчетов. Это температура, при которой энтальпия вещества равна нулю. Другими словами, вещество не имеет доступной энергии, которая может быть преобразована в тепло. Эта температура отличается для разных веществ. Например, эта температура воды представляет собой тройную точку (О ° С), азот -150 ° С и хладагенты на основе метана и этана −40 ° С.
Если температура вещества выше заданной температуры или она переходит в газообразное состояние при данной температуре, энтальпия выражается в виде положительного числа. И наоборот, отрицательное число выражается при температуре ниже этой энтальпии вещества. Энтальпия используется в расчетах для определения разности уровней энергии между двумя состояниями. Это необходимо для настройки оборудования и определения эффективности процесса.
Энтальпия часто определяется как полная энергия вещества, потому что она равна сумме его внутренней энергии в данном состоянии вместе с ее способностью выполнять работу (pv). В действительности, однако, энтальпия не указывает на общую энергию вещества при данной температуре выше абсолютного нуля (-273 ° C). Следовательно, вместо указания энтальпии как общей теплоты вещества, более точно определите ее как общее количество доступной энергии вещества, которое может быть преобразовано в тепло.
H = U + pV
Вода является одним из самых удивительных веществ. Несмотря на широкое использование и широкое использование, это настоящий секрет природы. Кажется, что как одно из соединений кислорода вода должна обладать очень низкими свойствами, такими как замерзание, теплота испарения и т. Д. Но этого не происходит. Теплоемкость самой воды очень высокая.
Вода способна поглощать огромное количество тепла, и в то же время она практически не нагревается — это ее физическая особенность. вода примерно в пять раз выше теплоемкости песка, а железо в десять раз выше. Поэтому вода является естественным кулером. Его способность накапливать большое количество энергии позволяет сглаживать колебания температуры на поверхности Земли и регулировать тепловой режим по всей планете, и это происходит независимо от времени года.
Это уникальное свойство воды позволяет использовать его в качестве охлаждающей жидкости в промышленности и на ежедневной основе. Кроме того, вода обычно доступна и относительно дешева.
Что означает теплоемкость? Как известно из термодинамики, теплообмен всегда происходит от горячего тела к холодному. Речь идет здесь о прохождении определенного количества тепла, а температура обоих тел, характерная для их состояния, указывает направление этого обмена. В процессе металлического тела с водой одинаковой массы при одинаковых начальных температурах металл изменяет свою температуру в несколько раз больше, чем вода.
Если мы рассмотрим основную термодинамическую констатацию двух тел (изолированных от других) как постулат, то во время теплообмена одно сдается, а другое получает одинаковое количество тепла, тогда становится ясно, что металл и вода имеют совершенно разные теплоемкости.
Таким образом, теплоемкость воды (как и каждого вещества) является показателем, характеризующим способность данного вещества давать (или получать) некоторое количество во время охлаждения (нагревания) на единицу температуры.
Удельная теплоемкость вещества — это количество тепла, необходимое для нагрева единицы этого вещества (1 килограмм) на 1 градус.
Количество тепла, выделяемого или поглощаемого организмом, равно произведению удельной теплоемкости, массы и разности температур. Он измеряется в калориях. Одна калория — это ровно столько тепла, сколько достаточно, чтобы нагреть 1 г воды на 1 градус. Для сравнения: теплоемкость воздуха составляет 0,24 кал / г ∙ ° С, алюминия 0,22, железа 0,11, ртути 0,03.
Теплоемкость воды не постоянна. При повышении температуры от 0 до 40 градусов она немного уменьшается (с 1,0074 до 0,9980), в то время как для всех других веществ эта характеристика увеличивается в процессе нагревания. Кроме того, оно может уменьшаться с увеличением давления (на глубине).
Как известно, вода имеет три состояния агрегации — жидкость, твердое вещество (лед) и газ (пар). В то же время теплоемкость льда примерно в 2 раза ниже, чем у воды. В этом основное отличие воды от других веществ, удельная теплоемкость которых в твердом и расплавленном состоянии не изменяется. В чем секрет?
Дело в том, что лед имеет кристаллическую структуру, которая не сразу разрушается при нагревании. Вода содержит мелкие частицы льда, состоящие из нескольких частиц и называемые спутниками. Когда вода нагревается, часть выделяется на разрушение водородных связей в этих образованиях. Это объясняет чрезвычайно высокую теплоемкость воды. Полные связи между молекулами разрушаются только при переходе воды в пар.
Удельная теплоемкость при 100 ° С практически не отличается от температуры льда при 0 ° С. Это еще раз подтверждает правильность этого объяснения. Теплоемкость пара, а также теплоемкость льда в настоящее время изучаются гораздо лучше, чем у воды, поэтому ученые пока не пришли к общему мнению.
Источник