В чем измеряется тепло калории

Калория

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 7 мая 2019; проверки требуют 20 правок.

Кало́рия — внесистемная единица количества теплоты; энергия, необходимая для нагревания 1 грамма воды с 19.5 до 20.5 градусов Цельсия. Определены и используются три разновидности калории, немного различающиеся своей величиной. В Российской Федерации все три вида калории допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока с областью применения «промышленность»[1]. В то же время Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит калорию к таким единицам измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются»[2]. Первым термин «калория» применил шведский физик Иоганн Вильке (1732-1796)[3].

Этимология и история[править | править код]

Само слово происходит от фр. calorie, которое, в свою очередь, происходит от лат. calor, означающего «тепло». Ранее также были распространены термины «малая калория» (соответствует современной калории) и «большая калория» (соответствует современной килокалории)[3]. «Большая» калория была впервые представлена Николёй Клеман-Дезормом как единица тепловой энергии в лекциях в 1819-1824 годах[4][5]. «Малая» калория была введена химиком Пьером Антуаном Фавром и физиком Иоганном Т. Зильберманом в 1852 году. В 1879 году Марцеллин Бертелот провел различие между грамм-калорией (современная калория) и килограммом-калорией (современная килокалория))[5].

Использование килограмма-калории (ккал) для питания было представлено профессором Уэслианского университета Уилбуром Олином Этуотером в 1887 году[4].

Современная калория (кал) была впервые признана единицей системы СГС в 1896 году[5] вместе с уже существующей единицей энергии СГС, эрг (впервые предложенный Клаузиусом в 1864 году под названием эргон, и официально принятый в 1882 году).

Уже в 1928 году были серьёзные жалобы на возможную путаницу, возникающую из-за двух основных определений калорийности, и встал вопрос о том, разумно ли использовать заглавную букву для их различения[6]. Использование калорий было официально осуждено девятой Генеральной конференцией по мерам и весам в 1948 году[7].

Определения[править | править код]

Общий подход к определению калории связан с удельной теплоёмкостью воды и состоит в том, что калория определяется как количество теплоты, необходимое для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия при стандартном атмосферном давлении 101 325 Па. Однако поскольку теплоёмкость воды зависит от температуры, то и размер определяемой таким образом калории зависит от условий нагревания. В силу сказанного и по причинам исторического характера возникли и существуют три определения трёх различных видов калории[1].

  • Калория (калория международная) (русское обозначение: кал; международное: cal), 1 кал = 4,1868 Дж точно[8].
  • Калория термохимическая (русское обозначение: калТХ; международное: calth), 1 калТХ ≈ 4,1840 Дж[8][9][10].
  • Калория 15-градусная (русское обозначение: кал15; международное: cal15), 1 кал15 ≈ 4,1855 Дж.

Ранее калория широко использовалась для измерения энергии, работы и теплоты; «калорийностью» называлась теплота сгорания топлива. В настоящее время, несмотря на переход в систему СИ, в теплоэнергетике, системах отопления, коммунальном хозяйстве часто используется кратная единица измерения количества тепловой энергии — гигакалория (Гкал) (109 калорий). Для измерения тепловой мощности используется производная единица Гкал/ч (гигакалория в час), характеризующая количество теплоты, произведённой или использованной тем или иным оборудованием за единицу времени.

Кроме того, калория применяется при оценках энергетической ценности («калорийности») пищевых продуктов. Обычно энергетическая ценность указывается в килокалориях (ккал).

Для измерения количества энергии используются также мегакалория (1 Мкал = 106 кал) и теракалория (1 Ткал = 1012 кал).

Связь с другими единицами[править | править код]

Ниже используется стандартная международная калория: 1 кал = 4,1868 Дж.

  • 1 Дж ≈ 0,2388458966 кал.
  • 1 кВт·ч ≈ 0,859845 Мкал.
  • 1 Гкал = 1163 кВт·ч точно.
  • 1 кал ≈ 2,6131950408·1019эВ.
  • 1 эВ ≈ 3,8267331155·10−20 кал.
  • 1 британская тепловая единица (BTU) ≈ 252 кал.
  • 1 ккал ≈ 3,968 BTU.
  • 1 эквивалент барреля нефти (BOE) ≈ 1,46 Гкал.
  • 1 Гкал ≈ 0,684 BOE.
  • 1 килотонна тротилового эквивалента = 1 ТкалТХ ≈ 1 Ткал.

Связанные единицы[править | править код]

Фригория[править | править код]

Принятая в холодильной технике единица измерения холода, численно равная одной килокалории, взятой с обратным знаком. Одна фригория равна минус одной килокалории[11].

Термия[править | править код]

Единица измерения теплоты, численно равная 106 калорий[12].

Британская тепловая единица[править | править код]

BTU (британская тепловая единица) — единица, применяемая для измерения тепловой энергии в англоязычных странах. Её определение методологически близко к определению калории, но опирается на имперские единицы: 1 BTU равна энергии, необходимой для нагревания 1 фунта воды на 1 градус Фаренгейта.

Читайте также:  Как набрать нужное количество калорий

Килотонна ТНТ[править | править код]

Для измерения энерговыделения взрывных процессов используется тротиловый эквивалент. Ввиду почти точного, в пределах процентов, совпадения энергии взрывного разложения 1 грамма тротила (тринитротолуола, ТНТ) и 1 килокалории, условно принимается, что 1 килотонна ТНТ в энергетическом выражении соответствует 1 термохимической теракалории.

Калорийность[править | править код]

Под калорийностью, или энергетической ценностью пищи, подразумевается количество энергии, которое получает организм при полном её усвоении. Чтобы определить полную энергетическую ценность пищи, её сжигают в калориметре и измеряют тепло, выделяющееся в окружающую его водяную баню. Аналогично измеряют и расход энергии человеком: в герметичной камере калориметра измеряют выделяемое человеком тепло и переводят его в «сожжённые» калории — таким образом можно узнать физиологическую энергетическую ценность пищи[15]. Подобным способом можно определить энергию, требующуюся для обеспечения жизнедеятельности и активности любого человека. Таблица отражает эмпирические результаты этих испытаний, по которым и рассчитывается ценность продуктов на их упаковках. Искусственные жиры (маргарины) и жиры морепродуктов имеют эффективность 4-8,5 ккал/г, поэтому можно примерно узнать их долю в общем количестве жиров.

Примечания[править | править код]

  1. ↑ 1 2 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Архивная копия от 2 ноября 2013 на Wayback Machine Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879.
  2. ↑ Международный документ МОЗМ D2. Узаконенные (официально допущенные к применению) единицы измерений. Приложение В (недоступная ссылка). Дата обращения: 14 октября 2013. Архивировано 14 октября 2013 года.
  3. ↑ 1 2 Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 56. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
  4. ↑ 1 2 Hargrove, James L (2007). «Does the history of food energy units suggest a solution to «Calorie confusion»?». Nutrition Journal. 6 (44): 44. DOI:10.1186/1475-2891-6-44. PMC 2238749. PMID 18086303.
  5. ↑ 1 2 3 JL Hargrove, «History of the calorie in nutrition», J Nutr 136/12 (December 2006), pp. 2957-2961.
  6. ↑ Marks, Percy L. (January 14, 1928). «The Two Calories, Percy L. Marks». Nature. 121 (3037): 58. DOI:10.1038/121058d0. Дата обращения November 9, 2019.
  7. ↑ 9th CGPM, Resolution 3: Triple point of water; thermodynamic scale with a fixed point; unit of quantity of heat (joule)., bipm.org.
  8. ↑ 1 2 International Standard ISO 31-4: Quantities and units, Part 4: Heat. Annex B (rmative): Other units given for rmation, especially regarding the conversion factor. International Organization for Standardization, 1992.
  9. ↑ Rossini, Fredrick (1964). «Excursion in Chemical Thermodynamics, from the Past into the Future». Pure and Applied Chemistry. 8 (2): 107. DOI:10.1351/pac196408020095. Дата обращения 21 January 2013. both the IT calorie and the thermochemical calorie are completely independent of the heat capacity of water.
  10. ↑ Lynch, Charles T. Handbook of Materials Science: General Properties, Volume 1. — CRC Press, 1974. — P. 438.
  11. ↑ Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. — М.: Наука, 1977. — С. 159.
  12. ↑ Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. — М.: Наука, 1977. — С. 158.
  13. ↑ How Do Food Manufacturers Calculate the Calorie Count of Packaged Foods? (англ.), Scientific American.
  14. ↑ Calories — Fat, Protein, Carbohydrates, Alcohol. Calories per gram.
  15. ↑ Поскольку обмен веществ в живом организме не способен к абсолютному окислению, второй показатель всегда меньше первого в определённой пропорции, отражающей эффективность обмена веществ.

Литература[править | править код]

  • Химическая энциклопедия, ISBN 5-85270-008-8

Ссылки[править | править код]

Источник

Формула расчета Гкал по отоплению

Что же такое Гкал? Гкал — гигакалория, то есть измерительная единица, в которой исчисляется тепловая энергия. Произвести расчет Гкал можно самостоятельно, но предварительно изучив некоторую информацию о тепловой энергии. Рассмотрим в статье общие сведения о расчетах, а также формулу для расчета Гкал.

В чем измеряется тепло калории

Содержание:

  1. Что такое Гкал?
  2. Гкал в многоквартирных домах
  3. Гкал в частных домах
  4. Общие сведения о расчетах Гкал
  5. Счетчики тепла
  6. Формула расчета Гкал по отоплению
  7. Другие способы расчета Гкал по отоплению
  8. Итоги расчетов Гкал по отоплению

Что такое Гкал?

Калория — определенное количество энергии, которое необходимо для нагрева 1 грамма воды до 1 градуса. Данное условие соблюдается в условиях атмосферного давления. Для расчетов тепловой энергии применяется большая величина — Гкал. Гигакалория соответствует 1 миллиарду калорий. Данная величина начала использоваться с 1995 года в соответствии с документом Министерства топлива и энергетики.

В России среднее значение потребления на 1 кв.м. составляет 0,9342 Гкал за месяц. В каждом регионе это значение может меняться в большую или меньшую сторону в зависимости от погодных условий.

Что такое гигакалория, если ее перевести в обычные величины?

  1. 1 Гигакалория равняется 1162,2 киловатт-часам.
  2. Для того чтобы нагреть 1 тысячу тонн воды до температуры +1 градус потребуется 1 гигакалория.
Читайте также:  Каждый час 100 калорий

Гкал в многоквартирных домах

В многоквартирных домах гигакалории используются в тепловых расчетах. Если знать точное количество теплоэнергии, которое остается в доме, то можно рассчитать счет для оплаты отопления. Например, если в доме не установлен общедомовой или индивидуальный прибор тепла, то за централизованное отопление придется платить исходя из площади обогреваемого помещения. В том случае если тепловой счетчик установлен, то подразумевается разводка горизонтального типа или же последовательная, или коллекторная. В таком варианте в квартире делают два стояка для подающей и обратной трубы, а система внутри квартиры определяется жильцами. Такие схемы используются в новых домах. Именно поэтому жильцы могут самостоятельно регулировать расход тепловой энергии, сделав выбор между комфортом и экономией.

Регулировка производится следующим образом:

  1. За счет дросселирования батарей отопления происходит ограничение проходимости прибора отопления, следовательно, температура в нем снижается, а расход тепловой энергии уменьшается.
  2. Установка общего термостата на обратной трубе. В таком варианте расход рабочей жидкости определяется температурой в квартире и если она увеличивается, то расход снижается, а если уменьшается, то расход увеличивается.

Гкал в частных домах

Если говорить о Гкал в частном доме, то жильцы в первую очередь интересуются затратами теплоэнергии при каждом виде топлива. Поэтому рассмотрим некоторые расценки за 1 Гкал на различные виды топлива:

  • Газ природный — 3300 рублей;
  • Газ сжиженный — 520 рублей;
  • Уголь — 550 рублей;
  • Пеллеты — 1800 рублей;
  • Дизельное топливо — 3270 рублей;
  • Электроэнергия — 4300 рублей.

Цена может меняться в зависимости от региона, а также стоит учитывать, что стоимость топлива периодически увеличивается.

Общие сведения о расчетах Гкал

Для расчета Гкал необходимо произвести специальные вычисления, порядок которых установлен специальными нормативными актами. Расчет производят коммунальные службы, которые могут вам разъяснить порядок расчета Гкал, а также расшифровать любые непонятные моменты.

Если у вас установлен индивидуальный прибор, то получится избежать любых проблем и переплат. Вам достаточно, ежемесячно снимать показатели со счетчика и умножать полученное число на тариф. Полученную сумму необходимо оплатить за пользование отоплением.

Счетчики тепла

В чем измеряется тепло калории

Для того чтобы рассчитать тепловую энергию нужно знать следующую информацию:

  1. Температура жидкости на входе и выходе определенного участка магистрали.
  2. Расход жидкости, которая движется через отопительные приборы.

Расход можно определить при помощи счетчиков тепла. Приборы учета тепла могут быть двух видов:

  1. Крыльчатые счетчики. Такие приборы используются для учета тепловой энергии, а также расхода горячей воды. Отличие между такими счетчиками и приборами для учета холодной воды — материал, из которого изготавливается крыльчатка. В таких приборах она наиболее устойчива к воздействию высоких температур. Принцип работы схож у двух приборов:
  • Учетному устройству передается вращение крыльчатки;
  • Крыльчатка начинает вращение из-за движения рабочей жидкости;
  • Передача производится без непосредственного взаимодействия, а с помощью перманентного магнита.

Такие приборы имеют простую конструкцию, но порог срабатывания у них невысок. А также они имеют надежную защиту от искажений показаний. При помощи антимагнитного экрана происходит предотвращение торможения крыльчатки наружным магнитным полем.

  1. Устройства с регистратором перепадов. Такие счетчики работают по закону Бернулли, который утверждает, что скорость движения потока жидкости или газа обратно пропорциональна его статическому движению. Если давление регистрируется двумя датчиками, то можно без труда определить расход в реальном времени. Счетчик подразумевает в устройстве конструкции электронику. Практически все модели предоставляют информацию о расходе и температуре рабочей жидкости, а также определяют расход тепловой энергии. Настраивать работу можно вручную при помощи ПК. Подключить прибор можно к ПК через порт.

Многие жильцы задаются вопросом, как рассчитать количество Гкал на отопление в открытой системе отопления, в которой возможен отбор для горячей воды. Датчики напора устанавливаются на обратную трубу и подающую одновременно. Разница, которая будет в расходе рабочей жидкости, будет показывать количество теплой воды, которая была потрачена для бытовых нужд.

Формула расчета Гкал по отоплению

Если у вас отсутствует индивидуальный прибор, то необходимо воспользоваться следующей формулой расчета тепла на отопление: Q = V * (T1 — T2) / 1000, где:

  1. Q — общий объем энергии тепла.
  2. V- объем потребления горячей воды. Измеряется в тоннах или кубических метрах.
  3. T1 — это температура горячей воды, которая измеряется в градусах Цельсия. В таком расчете лучше учитывать такую температуру, которая будет характерна для конкретного рабочего давления. Такой показатель имеет название — энтальпия. Если нет необходимого датчика, то принять ту температуру, которая будет схожа с энтальпией. Обычно средний показатель такой температуры находится в пределах 60-65 градусов Цельсия.
  4. T2 — это температура холодной воды, которая измеряется в градусах Цельсия. Как известно попасть к трубопроводу с холодной водой не просто, поэтому такие значения определяются постоянными значения. Они в свою очередь зависят от климатических условий за пределами дома. Например, в холодное время года такая величина может быть 5 градусов, а в теплое время, когда нет отопления, может достигать 15 градусов.
  5. 1000 представляет собой коэффициент, благодаря которому можно получить ответ в гигакалориях. Такое значение будет более точным, чем в обычных калориях.
Читайте также:  В чем больше калорий в варенье или в конфетах

В закрытой отопительной системе расчет гигакалорий происходит в другой форме. Для того чтобы рассчитать Гкал в закрытой системе отопления необходимо воспользоваться следующей формулой: Q = ((V1 * (T1 — T)) — (V2 * (T2 — T))) / 1000, где:

  1. Q — прежний объем тепловой энергии;
  2. V1 — это параметр расхода носителя тепла в подающей трубе. В качестве источника тепла может быть водяной пар или обычная вода.
  3. V2 — объем расхода воды в отводящей трубе;
  4. T1 — температура в трубе подачи носителя тепла;
  5. T2 — температура на выходе трубы;
  6. T — температура холодной воды.

Расчет тепловой энергии на отопление по данной формуле зависит от двух параметров: первый показывает тепло, которое поступает в систему, а второй — параметр тепла при отводе носителя тепла по обратной трубе.

Другие способы расчета Гкал по отоплению

Рассчитать количество тепла, которое поступает в отопительную систему можно и другими способами. Например, формула для расчета Гкал может иметь два других вида:

  1. Q = ((V1 * (T1 — T2)) + (V1 — V2) * (T2 — T)) / 1000.
  2. Q = ((V2 * (T1 — T2)) + (V1 — V2) * (T1 — T)) / 1000.

Все значения в данных формулах такие же, как и в предыдущей формуле. Исходя из вышеперечисленных расчетов, можно сделать вывод, что рассчитать Гкал за отопление можно самостоятельно. Но следует обратиться за консультацией в специальные компании, которые несут ответственность за подачу теплоэнергии в дом, так как их работа и система расчетов могут отличаться от этих формул и состоять из другого комплекса мероприятий.

Если вы решили в своем частном доме сделать систему «Теплый пол», то принцип расчета отопления будет совершенно другой. Расчет будет намного сложнее, так как следует учитывать не только особенности контура отопления, но и значения электрической сети, от которой происходит нагрев пола. Компании, которые отвечают за контроль над работами по монтажу теплого пола, будут другими.

Многие жильцы испытывают трудности при переводе килокалорий в киловатты. Связано это со многими пособиями измерительных единиц в международной системе, которая называется «Си». При переводе килокалорий в киловатты следует использовать коэффициент 850. То есть 1 кВт равняется 850 ккал. Такой расчет намного проще других, так как узнать необходимый объем гигакалорий не трудно. 1 гигакалория = 1 миллиону калорий.

В ходе расчета следует помнить, что любые современные приборы имеют небольшую погрешность. В основном они являются допустимыми. Но рассчитывать погрешность необходимо самостоятельно. Например, это можно сделать при помощи следующей формулы: R = (V1 — V2) / (V1+V2) * 100, где:

  1. R — погрешность общедомового прибора на отопление.
  2. V1 и V2 — это уже указанные ранее параметры расхода воды в системе.
  3. 100 — это коэффициент, который отвечает за перевод полученного значения в проценты.

    В соответствии с эксплуатационными нормами максимальная погрешность, которая может быть — 2%. В основном такой показатель не превышает 1%.

Итоги расчетов Гкал по отоплению

В чем измеряется тепло калории

Если вы правильно выполнили расчет потребления Гкал тепловой энергии, то вы можете не беспокоиться о переплатах за коммунальные услуги. Если воспользоваться вышеперечисленными формулами, то можно сделать вывод, что при отоплении жилого дома площадью до 200 кв.м. потребуется затратить около 3 Гкал за 1 месяц. Если учесть что отопительный сезон во многих регионах страны длится примерно 6 месяцев, то можно посчитать приблизительный расход тепловой энергии. Для этого 3 Гкал умножаем на 6 месяцев и получаем 18 Гкал.

Посчитать расход гигакалорий намного легче в частном доме, так как там можно установить свой индивидуальный прибор. В многоквартирных домах с централизованным отоплением обойтись обычным прибором не получится.

Исходя из информации указанной выше, можно сделать вывод, что все расчеты по расходу тепловой энергии в определенном доме можно сделать самостоятельно без помощи специальных организаций. Но стоит помнить, что все данные должны быть рассчитаны точно по специальным математическим формулам. Кроме этого все процедуры нужно согласовывать со специальными органами, которые контролируют такие действия. Если вы не уверены, что выполните расчет самостоятельно, то можете воспользоваться услугами профессиональных специалистов, которые занимаются такой работой и имеют в наличии материалы, подробно описывающие весь процесс и фото образцов системы отопления, а также их схемы подключения.

Читайте также:

  • Почему газовый котел часто включается и выключается

  • Выбираем лучшие полипропиленовые трубы

  • Какое давление должно быть в системе отопления

  • Особенности проточного насоса

  • Пиролизные котлы

  • Отличия теплоносителей для систем отопления

Источник