A hő az energia megnyilvánulása, amelyet a molekuláris mozgás okoz. Amint egy test felmelegszik, a molekulák kinetikus energiája növekszik, többé-kevésbé erőszakos sokkokat okozva, a leadott hő mennyiségétől függően.

fisicanet

A hő mérhető; mi történik két alapvető nagyságrendet figyelembe véve: a hő intenzitása és a hőmennyiség .

1- A hő intenzitása a molekuláris mozgás sebességével függ össze, megalkotva egy mérési gyakorlatot, amely képet ad az adott test hőfokáról vagy szintjéről. Az összehasonlító paramétereket tetszőlegesen állítják be a hőszint meghatározására, amelyet hőmérsékletnek nevezünk. Azt mondják, hogy egy nagy molekulatömegű testnek magasabb a hőmérséklete vagy magasabb a hőszintje, mint egy másiknak.

2- A hőmennyiség egy testben az összes molekula hőenergiáinak összegét jelenti, amelyek azt alkotják. Más szavakkal, míg a hő vagy a hőmérséklet intenzitása a molekula mozgásának mértékét vagy a test hőszintjét jelzi, ez a nagyságrend a teljes hőtartalmát jelzi. .

Kimutatták, hogy a test hőmennyisége a test tömegének és hőmérsékletének függvénye, vagy ami megegyezik az azt alkotó molekulák számával és hőintenzitásának vagy molekuláris sebességének függvényében.

A hőmennyiség meghatározásához meghatároztunk egy jellegzetes értéket, amely az egyes testek sajátosságaitól függ, amelyet fajhőnek nevezünk. A fajlagos hő az a hőmennyiség, amely szükséges az anyag egységnyi tömegének hőmérsékletének 1 ° C-kal történő emeléséhez .

A fajlagos hő, bár nagyon kissé függ a hőmérséklettől, gyakorlati alkalmazás céljából minden egyes anyagnál állandónak tekinthető. Normál légköri nyomáson lévő vizet egységként használunk, figyelembe véve a 15 ° C-os normál hőmérsékletet, amely a gyakorlati alkalmazások környezetében van.

Így az 1-gyel megegyező fajlagos hő az a hőmennyiség, amely szükséges ahhoz, hogy 1 kg víz hőmérsékletét normál légköri nyomáson 1 ° C-kal (14,5-15,5) felemelje. Ezt a hőmennyiséget (kcal) kilokalóriának nevezzük, és ez akkor a hőmennyiség egysége lenne.

Ehhez a fajlagos hő mértékegysége megéri:

A SIMELA vagy az Argentin Legal Metrikus Rendszer a joule-t mint hőegységet határozta meg. Az egyenértékűség a következő:

1 kcal = 4185,5 joule

Érzékeny hő és látens hő

Amikor meghatároztuk a hőegységet, megemlítettük, hogy az említett energia hozzáadása hőmérséklet-emelkedést okozott ahhoz a kalóriatartalomhoz, amelynek szintváltozását a rá érzékeny hőmérővel lehet meghatározni, ezt érzékeny hőnek nevezzük. .

A képlet képviseli:

Q a test által leadott vagy befogadott hőmennyiség (kcal)

m a test tömege (kg)

Ce az anyag fajlagos hője (kcal/kg ° C)

Ti a kezdeti testhőmérséklet (° C)

Tf a test végső hőmérséklete (° C)

Hő terjed

Minden bizonyos hőmennyiségű testnek megvan az a tulajdonsága, hogy átadja egy másik testnek, mindaddig, amíg alacsonyabb hőmérsékleten van.

Vagyis van egy hőáram, amely a magasabb hőmérsékletű pontok hőjének átadásából áll. Ily módon a hőenergia átkerül a legmagasabb hőszintről vagy hőmérsékletről a legalacsonyabbra, amíg el nem éri az egyensúlyi állapotot vagy az azonos hőmérsékletet.

A hő átadásában három jelenség játszik szerepet:

Vezetés

A szilárd anyagokra jellemző a vezetéssel történő hőátadás. A fokozatosan továbbított hő okozta molekuláris keverés okozza, anélkül, hogy módosítaná a molekulák relatív távolságát.

Az a sebesség, amellyel az anyag átengedi a hőt a vezetőképességen, annak vezetőképességétől függ, ami az egyes anyagok tulajdonsága.

Vannak olyan anyagok, amelyek jobban vezetnek, mint mások. A fémek sokkal jobban vezetik a hőt, mint például egy épület burkolóanyagai.

A hővezetést a hővezetési tényező λ együtthatója határozza meg, amely az egyes elemekre meghatározott érték.

Hőáramlás intenzitása

Φ = ΔQ/ΔA · ΔT (J/m² · s) = (watt/m²; cal/cm² · h)

A: vezetési szakasz (m²; cm²).

Hőáram

H = ΔQ/Δt (J/s; watt; cal/h)

Lineáris hőáram

H = λA ΔT/L (J/s; watt; cal/h)

λ: az anyag hővezető képessége (J/s m ° C).

A: vezetési szakasz (m²; cm²).

L: hossz a legforróbb ponttól a legkevésbé forró pontig (m).

Radiális hőáram

λ: az anyag hővezető képessége (J/s m ° C).

L: hossz a legforróbb ponttól a legkevésbé forró pontig (m).

Gömb alakú hőáram

λ: az anyag hővezető képessége (J/s m ° C).

EnergiaegységekTápegységek
1 kgm = 9,8 J
1 cal = 4,18 J
1 kcal = 427 kgm		1 CV = 735 W
1 kgm/s = 9,8 W
-

Konvekció

A konvekcióval történő hőátadás formája jellemző a folyadékokra, például esetünkben a levegőre vagy a vízre. A hőmérséklet növekedése vagy csökkenése miatti súlyváltozás miatt állandó és folyamatos keringés jön létre bennük. A folyadéknak ez a mozgása a konvekció útján történő hőátadást eredményezi, amely forró és hideg foltok felé irányul.


Konvekciós séma

Meghatározásához a Hc együtthatót veszik figyelembe, amely figyelembe veszi a konvekciót és a bizonyos sugárzást, és ezt transzmittancia együtthatónak nevezik. .

H: hőáram (J/s; watt; cal/h)

Hc: konvekciós együttható (cal/s · cm² · ° C)

A: érintkezési felület (m²; cm²).

Sugárzás

A sugárzás általi hőátadás formája vákuumban történik, akárcsak a fénysugárzás elektromágneses hullámok formájában. Ily módon a sugárzás általi hőátadás folyamata nem kapcsolódik semmilyen anyagi hordozóhoz vagy vivőanyaghoz, és nem magyarázható az előző esetekhez hasonlóan az ütköző vagy mozgó molekulák szempontjából.

A hősugárzást akkor határozzuk meg, mint a hő átadását egyik testből a másikba közvetlen érintkezés nélkül, sugárzó energia formájában .

Ezután egy forró test hőtartalmának egy részét a felületén sugárzó energiává alakítja, amely hullámok formájában bocsátódik ki, amelyet egy másik test elnyelve hő formájában nyilvánul meg. Ebből az következik, hogy ahhoz, hogy a sugárzó energia hővé alakuljon át, egy anyagnak el kell szívnia.

Minden test elnyeli és sugárzó energiát is bocsát ki, attól függően, hogy milyen hőmérsékleten és milyen fizikai tulajdonságokkal rendelkezik.

A fekete test ideális test, amely a maximális sugárzási hőt bocsátja ki és nyeli el. Emiatt, ha egy test sötét felületekből áll, nagy mennyiségben sugárzással bocsát ki és vesz fel hőt, éppen ellenkezőleg, ha fehér vagy fényes felületű testekről van szó.

A forró testek több hőt bocsátanak ki, mint a hidegek, a különböző hőmérsékletű anyagok közötti folyamatos sugárzási energiaváltással.

A számítás képlete a következő:

R: hőáram (J/s; watt; cal/h)

A: kibocsátó vagy befogadó felület (m²; cm²).

σ: sugárzási állandó (σ = 5,6699 · 10 -8 · W/m² · K 4).

T: hőmérséklet kelvin fokban


Sugárzási séma

A következő példa a hőátadás három formáját mutatja be. Tegyük fel, hogy egy tartály egy forró vizet tartalmazó helyiségben található. A hőmérséklet-különbség miatt a meleg víz átkerül a szoba levegőjébe.

Ha a hőátadási folyamatot a tartály falán elemezzük, akkor megfigyelhető, hogy az első szakaszban a hő konvekcióval áramlik a forró vízből a fal belső felületébe, és ennek következtében változik a mozgás. hogy amikor a hűtés növeli a sűrűségét és leereszkedik. Ezután a hőt a falon keresztül vezetve továbbítják, végül konvekcióval a levegőbe juttatják a helyiségbe, előállítva annak keringését annak a ténynek köszönhető, hogy hevítve csökkenti a sűrűségét és emelkedik, valamint sugárzás útján a fal különböző elemeire. a konténert körülvevő környezet. A levegő gyakorlatilag diatermikus, vagyis sugárzással közvetlenül nem szívja fel a hőt.


Vezetési, konvekciós és sugárzási séma

A teljes áteresztési együttható K


Teljes hőátadási rendszer

A fal vagy az épületelem hőátadásának kiszámításához egy teljes hőátadási együtthatót kell használni, amely figyelembe veszi a fent jelzett jelenségeket és lehetővé teszi ezen számítások egyszerűsítését.

A teljes K áteresztési együttható a kcal-ban kifejezett hőmennyiség, amely egy óra alatt teljesen átjut egy m² felületen keresztül, a belső és a külső környezet 1 ° C hőmérséklet-különbséggel.

K: Az átadott hő mennyisége (kcal/h)

K: Hőátbocsátási tényező (kcal/h · m² · ° C). Táblázatok szerint.

T1: A levegő hőmérséklete a legforróbb oldalon (° C)

T2: A levegő hőmérséklete a leghidegebb oldalon (° C)

A normál szerkezetek K-együtthatóit az IRAM 11.601 szabvány tartalmazza, de speciális falak vagy különleges jellemzők esetén ezeket ki kell számítani.

A teljes K áteresztési együttható meghatározása

A teljes K áteresztőképesség kiszámításához a következő képletet kell használni:

K inverzét Rt teljes ellenállásnak nevezzük, vagyis:


A teljes hőállóság sémája

Viszont az α inverzeit felszíni ellenállásoknak nevezzük.

λ: a hővezetési tényező (kcal/m h ° C)

αi: belső felület együttható (kcal/h · m² · ° C)

αe: külső felületi együttható (kcal/h · m² · ° C)

K: teljes hőátbocsátási tényező (kcal/h · m² · ° C)

Rt: ellenállás a teljes hőátbocsátással szemben (m³ · h · ° C/kcal).

Rsi: belső felületi ellenállás (m³ · h · ° C/kcal).

Rse: külső felületi ellenállás (m³ · h · ° C/kcal).

e: anyagok vastagsága (m).

Ily módon az egyenlet a következő lesz:

Ahol Rc az ellenállás, ott ellenáll a hő átadásának a légkamrák esetében.