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熱的基本知識
時間:2023-04-24

一、熱量的概念

熱量是宇宙中能量的一種,它表示物體吸收或放熱多少的物理量。也叫熱能,常用Q表示。宇宙中的能量還有:原子能、太陽能、風能、各種化學能、勢能,動能等。

二、熱量的主要作用

1、可使物體溫度發生變化。物體吸收熱量后,溫度升高;放出熱量后,溫度降低。

2、可使物體的狀態發生變化。如:水吸收熱量后,可變成氣態的水蒸氣;水放出熱量后,可變成固態的冰。

3、可使物體的體積發生變化。如:鋼管和鐵軌受熱后,可伸長;供熱系統里的水受熱后,體積會膨脹。

三、熱量的種類

熱量有兩種形式存在于物體中,一種是顯熱,一種是潛熱,他們的特點是:

1、顯熱:是使物體溫度發生變化時的熱量。即,可通過溫度高、低顯示出的熱量叫顯熱。如水由70℃變成90℃時所吸收的熱量為顯熱。

2、潛熱:只使物體的狀態發生變化,而溫度不發生變化的那部分熱量稱為潛熱。如水在一個標準大氣壓下被加熱到100℃后,再繼續加熱,水就會變成100℃的水蒸汽。這時增加的熱量并沒有使水溫繼續升高,只是使一部分水變成了同溫度的水蒸汽。這些增加的熱量,就作為潛熱存在于水蒸氣的分子中了。

    同理,0℃的冰吸收了熱量后,變成了0℃的水,水分子的溫度也沒有升高,只是把水從固體狀態的冰的,變成了液體狀態的水。這部分增加的熱量,是以冰的融化潛熱形式存在于水的分子中。

    以上兩種熱量,分別稱為水的氣化潛熱和冰的融化潛熱。

四、熱量的單位及換算

1、工程單位制:

   工程中為了計算熱量得多、少,采用物理學家"卡路里"的名字,作為計量單位的方式,稱工程單位制——【卡】;或【千卡】。

   計量工程中是這樣規定的:把1公斤(kg)的純水,在1個標準大氣壓的條件下,由攝氏19.5℃加熱到20.5℃所吸收的熱量,作為1000卡路里(1000cal),通常簡稱1大卡(1kcal)。

2、國際單位制:

   國際上還以物理學家"焦耳"的名字【J】或【kJ】作為熱量的計量單位,稱為熱量的國際單位制。它與工程單位制的換算是:

1焦耳(J)=0.24卡路里(cal);

1卡路里(cal)=4.186焦耳(J);1大卡(kcal)=4.186千焦(kJ);

3、以電功率表示的熱量計量:

 1千瓦時(kwh)=860大卡(kcaI);1兆瓦時(Mwh)=0.86百萬大卡(Gcal);

4、以噸飽和蒸汽表示的熱量計量:

  1噸飽和蒸汽(T)=0.6百萬大卡(Gcal)=0.7兆瓦時(Mwh)=2.5吉焦(GJ)

  1吉焦(GJ)=0.24百萬大卡(Gcal)=0.278兆瓦時(MWh)=0.4噸蒸汽(T)




說明: 批注 2020-06-16 171803


五、物質的比熱和顯熱計算

    各種物質在溫度升高或降低時,吸收或放出的熱量是不同的。為了計算物體在熱力過程中吸收或放出熱量的大小,工程中采用了"比熱"這個物理量。

1、比熱定義:

單位物理量的某種物質,溫度升高或降低1℃時所吸收或放出的熱量。稱作這種物質的比熱。用C表示。比熱的單位:大卡/公斤.攝氏度,kcal/kg.℃)。

在供熱工程中,我們常用的是"水的重量比熱"。

即:1公斤重量的水,在溫度升高或降低1℃時,所吸收或放出的熱量。由前可知,水的重量比熱為C =1千卡/攝氏度.公斤。

   對于同樣重量的兩種物質,在溫度變化相同時,比熱大的物體吸收的熱量就多。

2、常用幾種物質在常溫下的重量比熱:

鐵:0.11; 冰:0.49-0.5; 銅:0.09; 酒精:0.6 ; 玻璃:0.15

煤油:0.43 空氣:0.24 水蒸氣:0.47

由此可見,水的比熱******。因此,一般散熱介質都用水。嚴格地說,比熱不是常數,與物體所處的溫度有關,因變化很小而忽略不計。

3、氣體的比熱:

氣體物質的比熱跟固體、液體的比熱定義稍有不同,它可分為定容比熱和定壓比熱兩種。

(1)定容比熱:在氣體的體積保持不變的條件下,使每公斤氣體溫度升高1度所 需要的熱量,用Cv表示。

(2)定壓重量比熱:在氣體壓強保持不變的條件下,使每公斤氣體溫度升高1度所需要的熱量,用Cp表示。

(3)各種氣體的定壓比熱一定要定容比熱大,因為氣體在壓力保持不變的情況下加熱時,體積一定要增加,增加的體積要向外做功,做功即消耗一部分能量。一般Cp=1.4Cv.

(4)常用氣體的比熱:空氣:Cp=0.24Kcal/kg.℃;水蒸汽:Cp=0.47Kcal/kg.℃;

煙氣:Cp=0.26 Kcal/kg.℃;

4、顯熱量計算:

供熱工程中***常用的是供熱工質一熱水放熱量的計算。計算公式:Q=G xC x(t1-t2)

其中:G一水流量    C一水的比熱    t1一 進水溫度     t2一出水溫度

六、液體的汽化潛熱和潛熱量計算

1、汽化潛熱定義:

單位質量的液體變為同溫度下的汽體時,所吸收的熱量叫該液體的汽化潛熱,用r表示。

2、汽化潛熱的單位:大卡/公斤(kcal/kg);千焦/公斤(kJ/kg)

3、汽化潛熱的特點:

液體在任何溫度下都可以汽化,但汽化時的溫度不同,汽化潛熱大小也不同。

比如水在各種溫度下的汽化潛熱分別是:

t=0℃時 , r=598 ≈600kcal/kg;

t=40℃時, r=574kcal/kg;

t=100℃時 ,r=539 ≈540kcal/kg;

4、汽化潛熱量的計算:Q潛 =G x  r

其中:Q潛為潛熱量大卡(kcal)、千焦(kJ);

      G一蒸汽流量  公斤(kg);

      r一 水的汽化潛熱 大卡/公斤(kcal/kg)、千焦/公斤(kJ/kg);

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