Paaiškinamas didelis vandens šilumos laidumas ir šiluminė talpa. Didelė naftos ir dujų enciklopedija

Kas žino vandens formulę nuo mokyklos laikų? Žinoma, tai viskas. Tikėtina, kad iš viso chemijos kurso daugeliui, kurie vėliau jos nesimoko specializuotai, belieka tik žinoti, ką reiškia formulė H 2 O. Bet dabar pabandysime kuo detaliau ir giliau suprasti, kas tai yra Pagrindinės savybės ir kodėl gyvybė be jo Žemės planetoje neįmanoma.

Vanduo kaip medžiaga

Vandens molekulė, kaip žinome, susideda iš vieno deguonies atomo ir dviejų vandenilio atomų. Jo formulė parašyta taip: H 2 O. Ši medžiaga gali turėti tris būsenas: kieta – ledo pavidalo, dujinė – garų pavidalo ir skysta – kaip medžiaga be spalvos, skonio ir kvapo. Beje, tai vienintelė medžiaga planetoje, kuri natūraliomis sąlygomis gali egzistuoti visose trijose būsenose vienu metu. Pvz.: Žemės poliuose yra ledas, vandenynuose – vanduo, o garavimas po saulės spinduliais yra garai. Šia prasme vanduo yra nenormalus.

Vanduo taip pat yra gausiausia medžiaga mūsų planetoje. Jis apima beveik septyniasdešimt procentų Žemės planetos paviršių - tai vandenynai, daugybė upių su ežerais ir ledynai. Didžioji dalis planetos vandens yra sūrus. Jis yra negeriamas ir netinkamas žemės ūkiui. Gėlas vanduo sudaro tik du su puse procento viso vandens kiekio planetoje.

Vanduo yra labai stiprus ir aukštos kokybės tirpiklis. Dėl šios priežasties cheminės reakcijos vandenyje vyksta milžinišku greičiu. Ši savybė taip pat turi įtakos medžiagų apykaitai žmogaus organizme. Gerai žinomas faktas, kad suaugusio žmogaus kūnas yra septyniasdešimt procentų vandens. Vaikui šis procentas yra dar didesnis. Iki senatvės šis skaičius sumažėja nuo septyniasdešimties iki šešiasdešimties procentų. Beje, ši vandens savybė aiškiai parodo, kad būtent jis yra žmogaus gyvenimo pagrindas. Kuo daugiau vandens organizme, tuo jis sveikesnis, aktyvesnis ir jaunesnis. Todėl visų šalių mokslininkai ir gydytojai nenuilstamai tvirtina, kad reikia daug gerti. Tai grynas vanduo, o ne arbatos, kavos ar kitų gėrimų pakaitalas.

Vanduo formuoja planetos klimatą, ir tai nėra perdėta. Šiltos vandenyno srovės šildo ištisus žemynus. Taip yra dėl to, kad vanduo sugeria daug saulės šilumos, o pradėjęs vėsti ją grąžina. Taip ji reguliuoja temperatūrą planetoje. Daugelis mokslininkų teigia, kad Žemė jau seniai būtų atvėsusi ir tapusi akmeniu, jei žaliojoje planetoje nebūtų tiek daug vandens.

Vandens savybės

Vanduo turi daug labai įdomių savybių.

Pavyzdžiui, vanduo yra judriausia medžiaga po oro. Iš mokyklos kurso daugelis tikriausiai prisimena tokią sąvoką kaip vandens ciklas gamtoje. Pvz.: lašelis išgaruoja veikiamas tiesioginių saulės spindulių, virsta vandens garais. Be to, šie garai vėjo pagalba kažkur nunešami, kaupiasi debesyse ar net krenta kalnuose sniego, krušos ar lietaus pavidalu. Toliau iš kalnų vėl nubėga lašelis, iš dalies išgaruojantis. Ir taip – ​​ratu – ciklas kartojasi milijonus kartų.

Be to, vanduo turi labai didelę šiluminę talpą. Būtent dėl ​​to vandens telkiniai, ypač vandenynai, pereinant nuo šiltojo sezono ar paros meto į šaltąjį, atvėsta labai lėtai. Ir atvirkščiai, kai oro temperatūra pakyla, vanduo įšyla labai lėtai. Dėl to, kaip minėta aukščiau, vanduo stabilizuoja oro temperatūrą visoje mūsų planetoje.

Po gyvsidabrio vandens paviršiaus įtempis yra didžiausias. Neįmanoma nepastebėti, kad netyčia ant lygaus paviršiaus išsiliejęs lašas kartais tampa įspūdinga dėmele. Tai yra vandens klampumo pasireiškimas. Dar viena savybė joje pasireiškia, kai temperatūra nukrenta iki keturių laipsnių. Kai vanduo atvės iki šios žymos, jis tampa lengvesnis. Todėl ledas visada plūduriuoja vandens paviršiuje ir sustingsta su pluta, dengiančia upes ir ežerus. Dėl šios priežasties tvenkiniuose, kurie užšąla žiemą, žuvys neužšąla.

Vanduo kaip elektros laidininkas

Pirma, verta sužinoti, kas yra elektros laidumas (įskaitant vandenį). Elektros laidumas – tai medžiagos gebėjimas per save praleisti elektros srovę. Atitinkamai, vandens elektrinis laidumas yra vandens gebėjimas praleisti srovę. Šis gebėjimas tiesiogiai priklauso nuo druskų ir kitų priemaišų kiekio skystyje. Pavyzdžiui, distiliuoto vandens elektrinis laidumas yra beveik sumažintas dėl to, kad toks vanduo išvalomas nuo įvairių priedų, kurie taip būtini geram elektros laidumui. Puikus srovės laidininkas yra jūros vanduo, kuriame druskų koncentracija labai didelė. Elektros laidumas taip pat priklauso nuo vandens temperatūros. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis vandens elektrinis laidumas. Šis modelis buvo atskleistas daugelio fizikų eksperimentų dėka.

Vandens elektrinio laidumo matavimas

Yra toks terminas – konduktometrija. Taip vadinamas vienas iš elektrocheminės analizės metodų, pagrįstų tirpalų elektriniu laidumu. Šis metodas naudojamas druskų ar rūgščių tirpalų koncentracijai nustatyti, taip pat kai kurių pramoninių tirpalų sudėties kontrolei. Vanduo turi amfoterinių savybių. Tai yra, priklausomai nuo sąlygų, jis gali pasižymėti ir rūgštinėmis, ir bazinėmis savybėmis – veikti ir kaip rūgštis, ir kaip bazė.

Šiai analizei naudojamas prietaisas turi labai panašų pavadinimą – konduktometras. Konduktometro pagalba išmatuojamas elektrolitų elektrinis laidumas tiriamame tirpale. Galbūt verta paaiškinti kitą terminą – elektrolitas. Tai medžiaga, kuri, ištirpusi arba ištirpusi, skyla į jonus, dėl kurių vėliau vedama elektros srovė. Jonas yra elektriškai įkrauta dalelė. Tiesą sakant, konduktometras, remdamasis tam tikrais vandens elektrinio laidumo vienetais, nustato jo specifinį elektros laidumą. Tai reiškia, kad jis nustato tam tikro vandens tūrio elektrinį laidumą, kuris laikomas pradiniu vienetu.

Dar prieš praėjusio amžiaus septintojo dešimtmečio pradžią matavimo vienetas „mo“ buvo naudojamas elektros laidumui žymėti, tai buvo kito dydžio išvestinė – Ohm, kuris yra pagrindinis varžos vienetas. Elektros laidumas yra atvirkščiai proporcingas varžai. Dabar jis matuojamas Siemens. Ši vertybė gavo savo vardą fiziko iš Vokietijos – Wernerio fon Siemenso – garbei.

Siemens

Siemens (jis gali būti žymimas kaip Cm ir S) yra omo, kuris yra elektros laidumo matavimo vienetas, atvirkštinė vertė. Vienas cm yra lygus bet kuriam laidininkui, kurio varža lygi 1 omai. Siemens išreiškiamas pagal formulę:

• 1 cm = 1: Ohm = A: B = kg −1 · m −2 · s³A², kur
  A - amperas,
  V - voltai.

Vandens šilumos laidumas

Dabar pakalbėkime apie tai - tai medžiagos gebėjimas perduoti šiluminę energiją. Reiškinio esmė slypi tame, kad atomų ir molekulių kinetinė energija, lemianti tam tikro kūno ar medžiagos temperatūrą, jų sąveikos metu perduodama kitam kūnui ar medžiagai. Kitaip tariant, šilumos laidumas yra šilumos mainai tarp kūnų, medžiagų, taip pat tarp kūno ir medžiagos.

Vandens šilumos laidumas taip pat yra labai didelis. Žmonės šia vandens savybe naudojasi kasdien to nepastebėdami. Pavyzdžiui, į indą įpilti šalto vandens ir jame vėsinti gėrimus ar maistą. Šaltas vanduo atima šilumą iš butelio ar talpyklos, mainais grąžindamas šaltį; galima ir atvirkštinė reakcija.

Dabar tą patį reiškinį galima lengvai vizualizuoti planetos mastu. Vasarą vandenynas įšyla, o po to, prasidėjus šaltiems orams, pamažu atvėsta ir atiduoda šilumą orui, taip sušildydamas žemynus. Per žiemą atvėsęs vandenynas, palyginti su žeme, pradeda labai lėtai šilti ir suteikia savo vėsumą nuo vasaros saulės merdintiems žemynams.

Vandens tankis

Aukščiau buvo pasakyta, kad žuvys gyvena rezervuare žiemą dėl to, kad vanduo sukietėja ir visame paviršiuje susidaro pluta. Žinome, kad nulio laipsnių temperatūroje vanduo pradeda virsti ledu. Dėl to, kad vandens tankis yra didesnis už tankį, jis plūduriuoja ir užšąla virš paviršiaus.

vandens savybės

Be to, vanduo skirtingomis sąlygomis gali būti ir oksidatorius, ir reduktorius. Tai yra, vanduo, atiduodamas savo elektronus, yra teigiamai įkrautas ir oksiduojamas. Arba jis įgyja elektronų ir įkraunamas neigiamai, vadinasi, atsistato. Pirmuoju atveju vanduo oksiduojamas ir vadinamas negyvu. Jis turi labai stiprių baktericidinių savybių, tačiau jo gerti nereikia. Antruoju atveju vanduo yra gyvas. Jis pagyvina, skatina organizmą atsigauti, suteikia ląstelėms energijos. Skirtumas tarp šių dviejų vandens savybių išreiškiamas terminu „redokso potencialas“.

Su kuo vanduo gali reaguoti

Vanduo gali reaguoti su beveik visomis Žemėje esančiomis medžiagomis. Vienintelis dalykas, kad šios reakcijos įvyktų, reikia užtikrinti tinkamą temperatūrą ir mikroklimatą.

Pavyzdžiui, kambario temperatūroje vanduo puikiai reaguoja su tokiais metalais kaip natris, kalis, baris – jie vadinami aktyviaisiais. Su halogenais tai fluoras, chloras. Kaitinamas vanduo gerai reaguoja su geležimi, magniu, anglimi, metanu.

Naudojant įvairius katalizatorius, vanduo reaguoja su amidais, karboksirūgšties esteriais. Katalizatorius yra medžiaga, kuri tarsi stumia komponentus abipusės reakcijos link, ją pagreitindama.

Ar yra vandens kur nors kitur, išskyrus Žemę?

Kol kas nė vienoje Saulės sistemos planetoje, išskyrus Žemę, nebuvo rasta vandens. Taip, manoma, kad jis yra tokių milžiniškų planetų kaip Jupiteris, Saturnas, Neptūnas ir Uranas, palydovuose, tačiau kol kas mokslininkai neturi tikslių duomenų. Yra dar viena hipotezė, dar iki galo nepatvirtinta, apie požeminį vandenį Marso planetoje ir Žemės palydove – Mėnulyje. Kalbant apie Marsą, apskritai buvo pateikta nemažai teorijų, kad kažkada šioje planetoje buvo vandenynas, o galimą jo modelį net numatė mokslininkai.

Už Saulės sistemos ribų yra daug didelių ir mažų planetų, kuriose, pasak mokslininkų, gali būti vandens. Tačiau kol kas nėra nė menkiausios galimybės tuo įsitikinti.

Kaip praktiškai naudojamas vandens šilumos ir elektros laidumas

Dėl to, kad vanduo turi didelę šiluminės talpos vertę, jis naudojamas šilumos trasose kaip šilumos nešiklis. Tai užtikrina šilumos perdavimą iš gamintojo vartotojui. Daugelis atominių elektrinių vandenį taip pat naudoja kaip puikų aušinimo skystį.

Medicinoje ledas naudojamas aušinimui, o garai – dezinfekcijai. Ledas naudojamas ir maitinimo sistemoje.

Daugelyje branduolinių reaktorių vanduo naudojamas kaip sėkmingos branduolinės grandininės reakcijos moderatorius.

Slėginis vanduo naudojamas skaldant, skaldant ir net pjaustant uolienas. Jis aktyviai naudojamas statant tunelius, požemines patalpas, sandėlius, metro.

Išvada

Iš straipsnio matyti, kad vanduo pagal savo savybes ir funkcijas yra nepakeičiamiausia ir nuostabiausia medžiaga Žemėje. Ar žmogaus ar kito gyvo sutvėrimo Žemėje gyvybė priklauso nuo vandens? Žinoma taip. Ar ši medžiaga prisideda prie žmogaus mokslinės veiklos? Taip. Ar vanduo turi elektros laidumą, šilumos laidumą ir kitas naudingas savybes? Atsakymas taip pat yra taip. Kitas dalykas – vandens Žemėje vis mažiau, o tyro – dar daugiau. O mūsų užduotis – išsaugoti ir apsaugoti ją (taigi ir mus visus) nuo išnykimo.

Skyriaus turinys

Šilumos laidumą lemia vietiniai nuo temperatūros priklausomi mikrostruktūrinių elementų judėjimai. Skysčiuose ir dujose mikrostruktūriniai judesiai yra netvarkingi molekuliniai judesiai, kurių intensyvumas didėja didėjant temperatūrai. Kietuose metaluose esant vidutinei temperatūrai šilumos perdavimas vyksta dėl laisvųjų elektronų judėjimo. Nemetalinėse kietosiose medžiagose šilumos laidumą užtikrina elastinės akustinės bangos, susidarančios dėl visų molekulių ir visų atomų pasislinkimo iš jų pusiausvyros padėčių. Temperatūros išlyginimas dėl šilumos laidumo suprantamas kaip perėjimas prie atsitiktinio susidėliojusių bangų pasiskirstymo, kai vibracijos energijos pasiskirstymas visame kūne yra vienodas. Praktinėmis sąlygomis gryniausias šilumos laidumas stebimas kietose medžiagose.

Šilumos laidumo teorija remiasi Furjė dėsniu, kuris sieja šilumos perdavimą kūno viduje su temperatūros būsena, esančia šalia nagrinėjamos vietos – ji išreiškiama taip:

dQ / dτ = - λF * dt / dl,

čia: dQ / dτ - šilumos perdavimo greitis (šilumos kiekis per laiko vienetą); F yra skerspjūvio plotas, normalus šilumos srauto krypčiai; dt / dl – temperatūros pokytis šilumos srauto kryptimi, t.y. temperatūros gradientas.

λ koeficientas išreiškiamas W / m⋅K (kcal / m⋅chas⋅grad), vadinamas šilumos laidumo koeficientu, jis priklauso nuo medžiagos fizikinių ir cheminių savybių bei medžiagos temperatūros. λ koeficientas parodo, kiek šilumos per valandą praeis per medžiagą, kurios paviršius yra 1 m 2, o storis 1 m, esant 1 ° temperatūros skirtumui. Lentelė 7.15; 7.16 parodytos metalų, oro, vandens garų, vandens šilumos laidumo koeficientų vertės esant skirtingoms temperatūroms. Ugniai atsparių ir termoizoliacinių medžiagų šilumos laidumas žr. 10 skyrių.

Oras praleidžia šilumą apie 100 kartų mažiau nei kietos medžiagos. Vanduo praleidžia šilumą apie 25 kartus daugiau nei oras. Drėgnos medžiagos geriau praleidžia šilumą nei sausos. Dėl priemaišų, ypač metalų, šilumos laidumas gali pakisti 50–75%.

Stacionarus šilumos laidumas. Šilumos laidumas vadinamas stacionariu, jei jį sukėlęs temperatūrų skirtumas ∆t išlieka nepakitęs.

Šilumos kiekis Q, praleidžiamas per medžiagą (sieną) šilumos laidumu, priklauso nuo medžiagos (sienos) storio - S, m; temperatūrų skirtumas ∆t, ° С; paviršius - F, m 2 ir nustatomas pagal lygtį:

Q = λ (t 1 - t 2) / S, W (kcal / val.).

Šilumos perdavimo koeficientas čia bus lygus λ / S, t.y. jis yra tiesiogiai proporcingas šilumos laidumui λ ir atvirkščiai proporcingas sienelės storiui - S.

Nepastovus šilumos laidumas. Šilumos laidumas vadinamas nepastoviu, jei jį sukeliantis temperatūrų skirtumas ∆t yra kintamasis.

Kietųjų dalelių kaitinimo greitis yra tiesiogiai proporcingas medžiagos šilumos laidumo koeficientui ë ir yra atvirkščiai proporcingas tūrinei šiluminei talpai Cρ, kuri apibūdina kaupimo talpą, kurios santykis vadinamas šiluminio difuzijos koeficientu:

a = λ / Сρ, m 2 / val.

Nestacionaraus šilumos laidumo procesams šiluminio difuzijos koeficientas "a" turi tokią pačią reikšmę kaip šilumos laidumo koeficientas "λ" stacionariame šilumos perdavimo režime.

Sienų šildymo trukmę, kurios tikslumas yra pakankamas techniniams skaičiavimams, galima nustatyti pagal Grum-Grzhimailo formulę:

τ ≈ 0,35 S 2 / a, valanda, kur: S - sienelės storis; a - šiluminės difuzijos koeficientas (šamotui 0,0015–0,0025 m 2 / val.).

Šamotinių ugniai atsparių plytų mūro kaitinimo trukmė: τ ≈ 175 ⋅ S 2, val.

Bet kokio storio sienos įkaitimo gylį ir bet kokius paviršiaus temperatūros pokyčius galima nustatyti pagal formulę:

S PR = 0,17 ⋅ 10 -3 t P.SR ⋅ √τ, m,

čia: t P.S.R - vidutinė paviršiaus temperatūra šildymo laikotarpiu ° C.

Jei S PR yra didesnis nei medžiagos (sienos) storis S, tada prasideda stacionarus procesas. Jei S OL< S, то количество тепла, аккумулированное стенкой Q АКК. можно определить по формуле Грум-Гржимайло:

Q ACC. = 0,56 ⋅ t POV. √t P.W. ⋅ τ, kcal / m2 ⋅ laikotarpis.

Q ACC. = 2,345 ⋅ t POV. √t P. SR ⋅ τ, kJ / m 2 ⋅ periodas.

Čia t POV. - sienų paviršiaus temperatūra ° C iki šildymo laikotarpio pabaigos; τ – valanda.

7.15 lentelė. Metalų šilumos laidumas, ë reikšmės pateiktos W / m ⋅ K (kcal / m ⋅ h ⋅ deg)

Metalai ir lydiniai	Temperatūra lydymas, ° С	Temperatūra, ° С
0	100	200	300	400	500
1	2	3	4	5	6	7	8
Aliuminis	659	202,4 (174)	204,7 (176)	214,6 (184,5)	230,3 (198)	248,9 (214)	-
Geležis	1535	60,5 (52,0)	55,2 (47,5)	51,8 (44,5)	48,4 (41,6)	45,0 (38,7)	39,8 (34,2)
Žalvaris	940	96,8 (83,2)	103,8 (89,2)	108,9 (93,6)	114,0 (98,0)	115,5 (99,3)	-
Varis	1080	387,3 (333)	376,8 (324)	372,2 (320)	366,4 (315)	508,6 (312)	358,2 (308)
Nikelis	1450	62,2 (53,5)	58,5 (50,3)	57,0 (49)	55,2 (47,5)	-	-
Skardos	231	62,2 (53,5)	58,5 (50,3)	57,0 (49)	-	-	-
Vadovauti	327	34,5 (29,7)	34,5 (29,7)	32,9 (28,3)	31,2 (26,8)	-	-
sidabras	960	418,7 (360)	411,7 (354)	-	-	-	-
1	2	3	4	5	6	7	8
Plienas (1 % C)	1500	-	44,9 (38,6)	44,9 (38,6)	43,3 (37,2)	39,8 (34,2)	38,0 (32,7)
Tantalas	2900	55,2 (47,5)	-	-	-	-	-
Cinkas	419	112,2 (96,5)	110,5 (95,0)	107,1 (92,1)	101,9 (87,6)	93,4 (80,3)	-
Ketaus	1200	50,1 (43,1)	48,4 (41,6)	-	-	-	-
Didelio silicio ketaus	1260	51,9 (44,6)	-	-	-	-	-
Bismutas	271,3	8,1 (7,0)	6,7 (5,8)	-	-	-	-
Auksas	1063	291,9 (251,0)	294,2 (253,0)	-	-	-	-
kadmis	320,9	93,0 (80,0)	90,5 (77,8)	-	-	-	-
Magnis	651	159,3 (137)	-	-	-	-	-
Platina	1769,3	69,5 (59,8)	72,4 (62,3)	-	-	-	-
Merkurijus	- 38,87	6,2 (5,35)	9,87 (8,33)	-	-	-	-
Stibis	630,5	18,4 (15,8)	16,7 (14,4)	-	-	-	-
Konstantanas (60 % Cu + 40 % Ni)		22,7 (19,5)	26,7 (23,0)	-	-	-	-
Manganinas (84 % Cu + 4 % Ni + + 12 % Mn)		22,1 (19,0)	26,3 (22,6)	-	-	-	-
Nikelio sidabras		29,1 (25,0)	37,2 (32,0)	-	-	-	-

7.16 lentelė. Oro, garo ir vandens šilumos laidumo koeficientai, W / m ⋅ K (kcal / m ⋅ h ⋅ deg)

trečiadienį	Temperatūra ° С
0	100	200	300	500
Oras	0,0237 (0,0204)	0,03 (0,0259)	0,0365 (0,0314)	0,0420 (0,0361)	0,0526 (0,0452)
Vandens garai	-	0,0234 (0,0201)	0,03 (0,0258)	0,0366 (0,0315)	-
	0	20	30	70	100
Vanduo	0,558 (0,48)	0,597 (0,513)	0,644 (0,554)	0,663 (0,57)	0,682 (0,586)

Šilumos nuostoliams per krosnies sieneles, per neekranuotas katilo sieneles bei išorinio paviršiaus temperatūroms nustatyti naudojami grafikai ir diagramos, žr. priedus.

Šilumos nuostolių dydžiai ir ribiniai šilumos izoliacijos storiai pateikti 7.17 lentelėje; 7.18; 7.19.

7.17 lentelė. Vamzdynų, klojamų viduje ir lauke, ribiniai šilumos izoliacijos storiai 7.18 lentelė. Ribiniai šilumos izoliacijos storiai vandens šilumos vamzdynams, nutiestiems nepraeinamuose kanaluose 7.19 lentelė.Šilumos nuostolių dydžiai izoliuotiems paviršiams jėgainių patalpose, kurių projektinė oro temperatūra yra 25 ° C, W / m

Išorinis vamzdžio skersmuo, mm	Šilumnešio temperatūra, ° С														Išorinis vamzdžio skersmuo, mm
50	75	100	125	150	200	250	300	350	400	450	500	550	600
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
	12 14 15 16 17 19 26 31	19 23 26 28 30 32 38 47	27 33 36 38 43 45 52 62	35 41 46 50 57 61 68 76	43 50 57 62 68 72 79 88	58 68 76 84 91 95 105 117	74 86 98 105 115 122 130 146	90 105 119 126 140 147 159 177	105 122 138 149 164 173 186 205	121 139 158 169 188 198 212 234	136 158 170 192 218 225 238 263	152 175 199 213 236 250 264 291	168 194 221 235 262 275 291 331	183 213 242 255 285 300 318 349	20 32 48 57 76 89 108 133
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
	36 40 44 49 52 58 62 70 77 95 110 128 157 174 244 308 337 58	52 58 60 69 76 81 87 96 105 128 145 168 192 221 303 372 425 68	70 77 81 91 99 107 114 127 139 163 186 209 238 262 349 431 447 76	84 93 99 110 121 130 139 155 169 198 221 256 279 308 407 500 570 85	98 108 116 129 142 152 163 180 198 227 256 279 320 349 465 580 630 93	130 144 154 166 186 204 221 238 256 294 325 366 400 430 582 700 768 110	163 178 192 213 233 254 273 294 314 360 395 448 483 523 680 837 907 127	193 212 228 254 279 303 326 353 379 430 470 518 558 610 790 965 1045 144	213 247 264 295 324 349 374 406 435 495 547 600 645 700 910 1090 1190 160	256 282 302 336 369 400 430 465 500 565 616 675 727 780 998 1230 1340 178	287 318 337 375 413 448 482 520 558 628 686 750 808 866 1130 1245 1475 195	318 350 371 416 460 498 536 577 618 700 762 825 885 948 1235 1485 1630 210	349 384 410 458 505 547 586 633 680 767 830 900 970 1035 1340 1625 1750 228	378 416 445 498 550 598 645 693 738 825 900 975 1045 1115 1450 1740 1910 244	159 194 219 273 325 377 426 478 529 630 720 820 920 1020 1420 1820 2000 Plokščia siena, m 2

Pastaba:

Įrangos ir vamzdynų, naudojamų garo ištraukimo ir drenažo režimu, vertės, gautos iš lentelės, padauginamos iš šių veiksnių:

Skersmuo, mm 32 108 273 720 1020 2000 (ir plokščia siena)

Koeficientas 1,01 1,06 1,09 1,12 1,16 1,22

Žemyn jie pradedami aptikti, kai vandens sluoksnio storis yra tarp sferinio (kurio kreivio spindulys yra apie 1 m) ir plokščio.

Dėl šilumos mainų tarp garų ir skysčio tik viršutinis skysčio sluoksnis pasieks soties temperatūrą, atitinkančią vidutinį nutekėjimo slėgį. Didžiosios dalies skysčio temperatūra išliks žemesnė už soties temperatūrą. Skysčio kaitinimas vyksta lėtai dėl mažos skysto propano ar butano šiluminės difuzijos vertės. Pavyzdžiui, skystas propanas ant soties linijos esant temperatūrai ts - 20 ° C a = 0,00025 m- / h, o vandens, kuris yra viena iš termiškai inertiškiausių medžiagų, šiluminės difuzijos vertė esant tokiai pačiai temperatūrai būti a = 0,00052 m3 / h.

Medienos šilumos laidumas ir šiluminė difuzija priklauso nuo jos tankio, nes, skirtingai nei šiluminė talpa, šias savybes įtakoja oru užpildytos ląstelių ertmės, paskirstytos per medienos tūrį. Absoliučiai sausos medienos šilumos laidumo koeficientas didėja didėjant tankiui, o šilumos difuzijos koeficientas mažėja. Ląstelių ertmes užpildžius vandeniu, medienos šilumos laidumas didėja, o šilumos difuziškumas mažėja. Medienos šilumos laidumas išilgai grūdų yra didesnis nei skersai.

KAS priklauso nuo labai skirtingų anglies, oro ir vandens medžiagų šių koeficientų verčių. Taigi vandens savitoji šiluminė talpa yra tris kartus, o šilumos laidumo koeficientas – 25 kartus didesnis nei oro, todėl didėjant anglių drėgmei, didėja šilumos ir šiluminio difuzijos koeficientai (13 pav.).

Įrenginys, parodytas pav. 16 kairėje, skirtas matuoti birių medžiagų šilumą ir šiluminę difuziją. Šiuo atveju tiriamoji medžiaga dedama į erdvę, kurią sudaro cilindro 6 vidinis paviršius ir cilindrinis šildytuvas 9, esantis išilgai instrumento ašies. Siekiant sumažinti ašinius srautus, matavimo bloke yra dangčiai 7, 8, pagaminti iš šilumą izoliuojančios medžiagos. Vidinio ir išorinio cilindro suformuotame apvalkale cirkuliuoja pastovios temperatūros vanduo. Kaip ir ankstesniu atveju, temperatūrų skirtumas matuojamas diferencine termopora, kurios viena jungtis 1 yra pritvirtinta prie cilindrinio šildytuvo, o kita 2 - ant cilindro vidinio paviršiaus su bandoma medžiaga.

Panašią formulę gauname, jei atsižvelgsime į laiką, reikalingą vienam skysčio lašui išgaruoti. Skysčių, tokių kaip vanduo, šiluminis difuziškumas Xw paprastai yra mažas. Šiuo atžvilgiu p o / Xv metu lašelis įkaista gana lėtai – tai leidžia daryti prielaidą, kad skystis išgaruoja tik nuo lašelio paviršiaus be reikšmingo šildymo.

Sekliuose vandenyse vanduo šildomas ne tik iš viršaus dėl šilumos mainų su atmosfera procesų, bet ir iš apačios, iš apačios, kuri greitai įšyla dėl mažo šiluminio difuziškumo ir santykinai mažos šiluminės talpos. Naktį dugnas per dieną sukauptą šilumą perduoda virš jo esančiam vandens sluoksniui ir atsiranda savotiškas šiltnamio efektas.

Šiose išraiškose Poison ir H (cal mol) yra absorbcijos ir reakcijos šiluma (teigiama, kai reakcija yra egzoterminė), o kiti pavadinimai nurodyti aukščiau. Vandens šiluminės difuzijos koeficientas yra apie 1,5 10 "cm 1 sek. Funkcijos ir

Gręžimo skysčių šilumos laidumas ir šiluminė difuzija yra daug mažiau ištirta. Šiluminiuose skaičiavimuose jų šilumos laidumo koeficientas, pasak V.N.Dakhnov ir D.I.Dyakonov, taip pat B.I.Esman ir kiti, imamas taip pat kaip ir vanduo - 0,5 kcal / m-h-deg. Remiantis referenciniais duomenimis, gręžimo skysčių šilumos laidumo koeficientas yra 1,29 kcal / m-h-deg. S.M.Kuliev ir kiti pasiūlė šilumos laidumo koeficiento skaičiavimo lygtį

Apytiksliai vandens garavimo į orą ir vandens kondensacijos iš drėgno oro procesų apskaičiavimams galima naudoti Lewis koeficientą, nes šiluminės difuzijos ir difuzijos koeficiento santykis 20 ° C temperatūroje yra 0,835, kuris mažai skiriasi nuo vienybės. Skyriuje D5-2 buvo tiriami drėgname ore vykstantys procesai, naudojant savitosios drėgmės priklausomybės nuo entalpijos grafiką. Todėl būtų naudinga (16-36) lygtį transformuoti taip, kad jos dešinėje, o ne dalinė

(VII.3) ir (VII.4) lygtyse bei ribinėse sąlygose (VII.5) naudojami šie Ti ir T žymėjimai - atitinkamai sukietėjusio ir nesukietėjusio sluoksnių temperatūra - terpės temperatūra T p - krioskopinė temperatūra a ir U2 - atitinkamai šių sluoksnių šiluminis difuziškumas а = kil ifi), mV А.1 - šilumos laidumo koeficientas šaldytai mėsai, W / (m- K) А.2 - tas pats atšaldytai mėsai, W / (m- K) q ir cr - šaldytos ir atšaldytos mėsos savitosios šiluminės talpos, J / (kg-K) Pi ir2 - šaldytos ir atšaldytos mėsos tankis р1 = pj = 1020 kg / m - šaldyto sluoksnio storis, matuojamas nuo

Puslapis 1

Vandens šilumos laidumas yra apie 5 kartus didesnis nei naftos šilumos laidumas. Jis didėja didėjant slėgiui, tačiau esant slėgiui, atsirandančiam hidrodinaminėse transmisijose, jis gali būti laikomas pastoviu.

Vandens šilumos laidumas yra maždaug 28 kartus didesnis už oro šilumos laidumą. Atsižvelgiant į tai, kūno panardinus į vandenį arba kontaktuojant su juo šilumos nuostolių greitis didėja, ir tai daugiausia lemia žmogaus šilumos pojūtį ore ir vandenyje. Taigi, pavyzdžiui, esant - (- 33 oras mums atrodo šiltas, o ta pati vandens temperatūra - abejinga. Oro temperatūra 23 mums atrodo abejinga, o tokios pat temperatūros vanduo - vėsus. Prie - (- 12 oras atrodo vėsus o vanduo šaltas...

Vandens ir vandens garų šilumos laidumas r neabejotinai ištirtas geriau nei visų kitų medžiagų.

Dinaminis klampumas (x (Pa-s kai kurių vandeninių tirpalų. | Kai kurių druskų vandeninių tirpalų masės šiluminės talpos pokytis, priklausomai nuo tirpalo koncentracijos. | Kai kurių tirpalų šilumos laidumas, priklausomai nuo koncentracijos 20 C temperatūroje).

Vandens šilumos laidumas turi teigiamą temperatūros eigą, todėl esant mažoms koncentracijoms, didėjant temperatūrai, daugelio druskų, rūgščių ir šarmų vandeninių tirpalų šilumos laidumas didėja.

Vandens šilumos laidumas yra daug didesnis nei kitų skysčių (išskyrus metalus), taip pat kinta nenormaliai: didėja iki 150 C ir tik tada pradeda mažėti. Vandens elektrinis laidumas yra labai mažas, tačiau jis pastebimai didėja didėjant temperatūrai ir slėgiui. Kritinė vandens temperatūra – 374 C, kritinis slėgis – 218 atm.

Vandens šilumos laidumas yra daug didesnis nei kitų skysčių (išskyrus metalus), be to, jis kinta nenormaliai: padidėja iki 150 C ir tik tada pradeda mažėti. Vandens elektrinis laidumas yra labai mažas, tačiau jis pastebimai didėja didėjant temperatūrai ir slėgiui. Kritinė vandens temperatūra – 374 C, kritinis slėgis – 218 atm.

Dinaminis klampumas μ (kai kurių vandeninių tirpalų Pa-s. | Kai kurių druskų vandeninių tirpalų masės šiluminės talpos pokytis, priklausomai nuo tirpalo koncentracijos. | Kai kurių tirpalų šilumos laidumas, priklausomai nuo koncentracijos 20 C temperatūroje.

Vandens šilumos laidumas turi teigiamą temperatūros eigą, todėl esant mažoms koncentracijoms, didėjant temperatūrai, daugelio druskų, rūgščių ir šarmų vandeninių tirpalų šilumos laidumas didėja.

Vandens, vandeninių druskų tirpalų, alkoholio-vandens tirpalų ir kai kurių kitų skysčių (pavyzdžiui, glikolių) šilumos laidumas didėja kylant temperatūrai.

Vandens šilumos laidumas yra labai mažas, palyginti su kitų medžiagų šilumos laidumu; taigi, kištuko šilumos laidumas yra 0 1; asbestas - 0 3 - 0 6; betonas - 2 - 3; mediena - 0 3 - 1 0; plyta-1 5 - 2 0; ledas - 5 5 cal / cm sek. deg.

Vandens X šilumos laidumas esant 24 temperatūrai yra 0 511, jo šiluminė talpa nuo 1 kcal kg C.

Vandens prn 25 šilumos laidumas lygus 1 43 - 10 - 3 cal / cm-sek.

Kadangi vandens šilumos laidumas (R 0 5 kcal / m - h - deg) yra maždaug 25 kartus didesnis nei nejudančio oro, oro išstūmimas vandeniu padidina porėtos medžiagos šilumos laidumą. Greitai užšąlant ir statybinių medžiagų porose formuojantis ne ledui, o sniegui (R 0 3 - 0 4), kaip parodė mūsų stebėjimai, medžiagos šilumos laidumas, atvirkščiai, šiek tiek sumažėja. Teisinga medžiagų drėgmės apskaita turi didelę reikšmę tiek antžeminių, tiek požeminių konstrukcijų, pavyzdžiui, vandentiekio, šilumos inžineriniams skaičiavimams.

Vanduo yra unikali medžiaga, turinti sudėtingą molekulinę struktūrą, kuri dar nėra iki galo ištirta. Nepriklausomai nuo agregacijos būsenos, H2O molekulės yra glaudžiai susijusios viena su kita, o tai lemia daugelį vandens ir jo tirpalų fizikinių savybių. Išsiaiškinkime, ar paprastas vanduo turi šilumos ir elektros laidumą.

Pagrindinės fizinės H2O savybės yra šios:

• tankis;
• skaidrumas;
• Spalva;
• kvapas;
• skonis;
• temperatūra;
• suspaudžiamumas;
• radioaktyvumas;
• šilumos ir elektros laidumas.

Pastarosios vandens šilumos laidumo ir elektrinio laidumo charakteristikos yra labai nestabilios ir priklauso nuo daugelio veiksnių. Panagrinėkime juos išsamiau.

Elektrinis laidumas

Elektros srovė – tai vienpusis neigiamo krūvio dalelių – elektronų – judėjimas. Kai kurios medžiagos gali pernešti šias daleles, o kai kurios – ne. Šis gebėjimas išreiškiamas skaitine forma ir parodo elektros laidumo vertę.

Vis dar diskutuojama, ar grynas vanduo yra laidus elektrai; jis gali pravesti srovę, bet labai prastai. Distiliato elektrinis laidumas paaiškinamas tuo, kad H2O molekulės iš dalies skyla į H + ir OH- jonus. Elektrodaleles varo teigiamai įkrauti vandenilio jonai, kurie gali judėti vandens stulpelyje.

Kas lemia skysčio elektrinį laidumą

H2O laidumas priklauso nuo tokių veiksnių kaip:

• joninių priemaišų buvimas ir koncentracija (mineralizacija);
• jonų prigimtis;
• skysčio temperatūra;
• vandens klampumas.

Pirmieji du veiksniai yra lemiami. Todėl apskaičiavę skysčio elektrinio laidumo reikšmę galime spręsti apie jo mineralizacijos laipsnį.

Gryno vandens gamtoje nėra. Net šaltinio vanduo yra savotiškas druskų, metalų ir kitų elektrolitų priemaišų tirpalas. Tai visų pirma jonai Na +, K +, Ca2 +, Cl-, SO4 2-, HCO3 -. Be to, jame gali būti silpnų elektrolitų, kurie negali labai pakeisti srovės laidumo savybių. Tai Fe3 +, Fe2 +, Mn2 +, Al3 +, NO3 -, HPO4 - ir kt. Jie gali stipriai paveikti elektros laidumą tik esant didelei koncentracijai, kaip, pavyzdžiui, nutinka nuotekose su pramoninėmis atliekomis. Įdomu tai, kad priemaišų buvimas vandenyje, kuris yra ledo būsenoje, neturi įtakos jo gebėjimui praleisti elektrą.

Jūros vandens elektrinis laidumas

Jūros vanduo geriau praleidžia elektrą nei gėlas vanduo. Taip yra dėl to, kad jame yra ištirpusios NaCl druskos, kuri yra geras elektrolitas. Laidumo didinimo mechanizmą galima apibūdinti taip:

1. Natrio chloridas, ištirpęs vandenyje, suyra į Na + ir Cl- jonus, kurie turi skirtingą krūvį.
2. Na + jonai pritraukia elektronus, nes turi priešingus krūvius.
3. Natrio jonų judėjimas vandens stulpelyje sukelia elektronų judėjimą, o tai savo ruožtu sukelia elektros srovės atsiradimą.

Taigi vandens elektrinį laidumą lemia druskų ir kitų priemaišų buvimas jame. Kuo jų mažiau, tuo mažesnė elektros srovės laidumo galimybė. Distiliuotas vanduo praktiškai neturi vandens.

Elektros laidumo matavimas

Tirpalų elektrinio laidumo matavimas atliekamas naudojant konduktometrus. Tai specialūs prietaisai, kurių veikimo principas pagrįstas elektros laidumo ir priemaišų-elektrolitų koncentracijos santykio analize. Šiandien yra daug modelių, galinčių išmatuoti ne tik labai koncentruotų tirpalų, bet ir gryno distiliuoto vandens laidumą.

Šilumos laidumas

Šilumos laidumas – tai fizinės medžiagos gebėjimas perduoti šilumą iš įkaitusių dalių į šaltesnes. Vanduo, kaip ir kitos medžiagos, turi šią savybę. Šilumos perdavimas vyksta iš molekulės į molekulę H2O, kuri yra molekulinis šilumos laidumo tipas, arba kai skysčio srautai juda, tai yra turbulentinis tipas.

Vandens šilumos laidumas kelis kartus didesnis nei kitų skystų medžiagų, išskyrus išlydytus metalus – jų šis rodiklis dar didesnis.

Vandens gebėjimas praleisti šilumą priklauso nuo dviejų veiksnių: slėgio ir temperatūros. Slėgiui kylant laidumo indeksas didėja, temperatūrai pakilus iki 150 °C, pakyla, vėliau pradeda mažėti.