PDWHULiO FS>-NJ ±. FS>NFDONJ ± ƒ& VW teur åhoh]r FtQ KOLQtN N HPtN. OHG DONRKRO ROHM FFD FFD SHWUROHM UWX YRGD Y]GXFK YRGQtSiUD KHOLXP

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "PDWHULiO FS>-NJ ±. FS>NFDONJ ± ƒ& VW teur åhoh]r FtQ KOLQtN N HPtN. OHG DONRKRO ROHM FFD FFD SHWUROHM UWX YRGD Y]GXFK YRGQtSiUD KHOLXP"

Luděk Beránek
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umis ováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN technická literatura redakce@ben.cz

2 Nauka o teple Tepelný stav Teplota látky je stanovena její tepelnou energií, která se projevuje pohybem molekul Molekuly tuhých látek a kapalných látek vykonávají vìtší nebo menší kmity Molekuly tuhých látek mohou kmitat kolem definované polohy, dané strukturou pevné látky Molekuly kapalin a plynù nejsou ve svém pohybu vázány žádnou pevnou strukturou a mohou se pohybovat relativnì vysokými rychlostmi (až 1 km/s) Na teplotì závisí øada dùležitých fyzikálních vlastností: - objem tìles - skupenství látky Každá látka v kapalném nebo plynném stavu má vyšší teplotu než ve stavu tuhém - nìkteré materiálové konstanty, jako na pøíklad mìrný elektrický odpor, rychlost šíøení zvuku, mìrné teplo, pružnost, permeabilita apod Jestliže má dojít ke zmìnì teploty tìlesa, pak tìlesu musíme dodat nebo mu musíme odebrat èást tepelné energie Tepelná energie Tepelná energie se mìøí v J (Joule) Døíve se mìøila v kaloriích (cal, pøípadnì kcal) V elektrotechnice se používá elektrický ekvivalent tepla v kwh Mechanický ekvivalent tepla používal vyjádøení kpm Zde jsou uvedeny pøepoèty: 1 [J] = 0,239 [cal] = 2, [kcal] 1 [cal] = 4,1868 [J] 1 [J] = 1 [Ws] = 1 [Nm] = 0,102 [kpm] 1 [kwh] = 860 [kcal] = 3, [J] = 3600 [kj] = 3,6 [MJ] 1 [J] = 2, [kwh] 1 [kwh] = 3, [kpm] 1 [Nm] = 0,102 [kpm] 1 [kpm] = 9,81 [Nm] 1 [cal] = 0,427 [kpm] Mìøení teploty Teplota je základní velièinou pro urèení vnitøní pohybové energie látky Mìøí se ve stupních Kelvina [K] nebo ve stupních Celsia [ C] Teplo a chlazení v elektronice 1

3 Nìkdy ve staré, pøípadnì zahranièní literatuøe se ještì vyskytují stupnì Fahrenheita [ F], pøípadnì stupnì Reaumura [ R] Pøepoèty jsou uvedeny v následujících tabulkách Stupeò Celsiovy stupnice je shodný se stupnìm Kelvinovy stupnice Rozdíl je však v poèátku mìrné soustavy Celsiova stupnice bere za nulovou hodnotu teplotu rovnovážného stavu smìsi voda - led (pøi normálním atmosférickém tlaku) Vývojovì mladší Kelvinova stupnice poèíná stavem absolutního klidu èástic v látce T [K] 273,15 = t [ C] 0 [K] = 273,15 [ C] 100 [K] = 173,15 [ C] Pøíklad: 15 [K] =?C 15 [K] 273,15 = 258,15 [ C] 0 [ C] = 273,15 [K] 100 [ C] = 373,15 [K] Pøíklad: 7,5 [ C] =? [K] 7,5 [ C] + 273,15 = 285,65 [K] Stupnice Fahrenheitova a Reaumurova mají odlišný jak zaèátek stupnice, tak velikost stupnì Pøevod mezi stupnicemi Fahrenheita a Celsia: Y [ F] = (X [ C] 1,8) + 32 X [ C] = (Y [ F] 32)/1,8 (20 [ C] 1,8) + 32 = 68 [ F] 100 [ C] = 212 [ F] 100 [ F] = 37,78 [ C] 0 [ C] = 32 [ F] 0 [ F] = 17,78 [ C] Pøevod mezi stupnicemi Reaumura a Celsia: Y [ R] = 0,8 X [ C] X [ C] = 1,25 Y [ R] 20 [ C] = 16 [ R] Poznámka: Pøi výpoètu rozdílu teplot je lhostejné, zda jsou teploty ve C nebo v K DT = (T 2 T 1 ) [K] = Dt = (t 2 t 1 ) [ C] Tepelný obsah, tepelná kapacita Tepelným obsahem (teplem) Q o [J] rozumíme tepelnou energii, kterou obsahuje tìleso o hmotnosti m [kg] a teplotì t [ ] od poèátku soustavy 2 Teplo a chlazení v elektronice

4 Pøi teplotì t > 0 C je tepelný obsah kladný, pøi teplotì t < 0 C je tepelný obsah záporný Pro teplotu t = 0 C je Q o = 0 Z toho vyplývá, že v Celsiovì stupnici mùže být tepelný obsah kladný i záporný V Kelvinovì stupnici pak pouze kladný Q o = c p m t [J; J/kg K, kg, K] nebo [kcal; kcal/kg C, kg, C] c p - mìrné teplo [J/kg K ] nebo [kcal/kg C] m - hmotnost tìlesa [kg] Tepelná kapacita C [J/K] nebo [kcal/ C] je množství tepla, které je potøeba na ohøátí tìlesa o 1 [K] nebo o 1 [ C] Množství tepla potøebné na ohøátí tìlesa: Q o = c p m t [J; J/kg K, kg, K] nebo [kcal; kcal/kg C, kg, C] 1 J = 2, [kcal] Tabulka hodnot mìrného tepla cp pro rùzné látky: PDWHULiO FS>-NJ ±. FS>NFDONJ ± ƒ& VW teur åhoh]r FtQ KOLQtN N HPtN P OHG DONRKRO ROHM FFD FFD SHWUROHM UWX YRGD Y]GXFK YRGQtSiUD KHOLXP 1 kcal = 4186,8 J = 4,186 [kj] Pøíklad: Jaké množství tepla je tøeba k ohøátí 2 kg mìdi o teplotní rozdíl Dt = (t 2 t 1 ) = 150 [ C] Q = c p m (t 2 t 1 ) = = 1, [J] Q = c p m (t 2 t 1 ) = 0, = 27,3 [kcal] Teplo a chlazení v elektronice 3

5 Skupenské teplo Skupenské teplo je množství tepla Q [J] nebo Q [kcal], potøebné pro pøemìnu látky o hmotnosti m [kg], ze skupenství kapalného do skupenství plynného c pv nebo ze skupenství pevného do skupenství kapalného c pt Vždy jde o zmìnu skupenství pøi téže teplotì, tedy napøíklad o zmìnu m kg ledu na m kg vody téže teploty ( C) Potøebné teplo pro tání m [kg] látky: Q t = c pt m [J; J/kg, kg ] nebo [kcal; kcal/kg, kg] Potøebné teplo pro odpaøení m [kg] látky: Q v = c pv m [J; J/kg, kg] nebo [kcal; kcal/kg, kg] Tabulka hodnot skupenského tepla pro rùzné látky: 0DWHULiO F SW >- ± NJ@ W W >ƒ&@ F SY >- ± NJ@ W Y >ƒ&@ FtQ KOLQtN P RORYR åhoh]r VW teur SODWLQD YRGDOHG Poznámka: c pt - mìrné skupenské teplo tání je množství tepla potøebné k pøemìnì 1 kg látky v (pevném stavu) na kapalinu o stejné teplotì c pv -mìrné skupenské teplo výparné je potøebné množství tepla k pøemìnì 1 kg kapaliny na páru o stejné teplotì Pro tuhnutí resp kondenzaci platí stejná mìrná skupenská tepla s tím rozdílem, že teplo musíme látce odebrat Vliv tepla na roztažnost látek Drtivá vìtšina látek, a již skupenství pevného, plynného èi kapalného, se pùsobením tepla roztahují Je to zpùsobeno tím, že s ohøevem se amplituda kmitajících molekul zvìtšuje a tím molekuly vyplòují vìtší prostor Z bìžných látek se tomuto principu vymyká voda, která má nejmenší objem pøi +4 C Objem vody pak vzrùstá se zvyšující i snižující se teplotou Dùkazem toho je led plovoucí na vodì Tento jev bývá nazýván anomálií vody 4 Teplo a chlazení v elektronice

6 Tepelná roztažnost tuhých látek Se zvýšením teploty tuhé látky dochází u ní k roztažnosti jak délkové, tak plošné a objemové Délková roztažnost: l 2 = l 1 (1 + a Dt) = l 1 [1+ a(t 2 t 1 )] [m, m/ C, C] nebo [m, m/k, K] l 1 - délka tìlesa pøi teplotì t 1 l 2 - délka tìlesa pøi teplotì t 2 Dt = t 2 t 1 - rozdíl teplot Pøi ochlazení je Dt záporné a - koeficient délkové roztažnosti pøíslušné látky [K 1 ], udává pomìrnou zmìnu délky (jednoho rozmìru) tìlesa z pevné látky pøi zmìnì teploty o 1 C nebo 1 K Koeficienty délkové teplotní roztažnosti látek: OiWNDPDWHULiO a>. ± KOLQtN EHWRQ RORYR EURQ] GLDPDQW åhoh]r VNOR ]ODWR OLWLQD NRQVWDQWiQ P QLNO SODWLQD SRO\DPLGGHGHURQ SRO\HW\OpQ SRO\VW\UpQ SRO\YLQ\OFKORULG SRUFHOiQ VNOR VW teur RFHO ZROIUDP ]LQHN FtQ Teplo a chlazení v elektronice 5

7 Plošná roztažnost: Jedná se o délkovou roztažnost v obou smìrech S 2 = l2 2 = [l 1 (1 + adt)] 2 = l 2 1 (1 + 2aDt + Dt 2 ) = S 1 (1 + 2aDt ) S 2 = S 1 (1 + 2aDt) = S 1 [1 + 2a(t 2 t 1 )] [m 2, m/k, K] nebo [m 2, m/ C, C] Zjednodušený vzorec tedy platí pro relativnì malé zmìny plochy, což je v praxi skoro vždy splnìno S 1 - plocha v m 2 pøi teplotì t 1 S 2 - plocha v m 2 pøi teplotì t 2 Dt = t 2 t 1 - teplotní rozdíl v [K] nebo [ C] Pøi ochlazení je Dt záporné a - koeficient délkové roztažnosti!!! (je uveden výše v tabulce) Objemová roztažnost: Jedná se o délkovou roztažnost ve tøech smìrech V 2 = l3 2 = [l 1 (1 + adt)] 3 = l 3 1 (1 + 3aDt + 3a 2 Dt 2 + a 3 Dt 3 ) = V 1 (1 + 3aDt) V 2 = V 1 (1 + 3aDt) = V 1 [1 + 3a(t 2 t 1 )] [m 3, m/k, K] nebo [m 3, m/ C, C] Uvedený vzorec platí pro relativnì malé zmìny objemu, což je v praxi témìø vždy splnìno V 1 - objem pøi teplotì t 1 V 2 - objem pøi teplotì t 2 Dt = t 2 t 1 - teplotní rozdíl [K] nebo [ C] a - koeficient délkové roztažnosti!!! (je uveden výše v tabulce) Tepelná roztažnost kapalin Kapaliny se vlivem teploty roztahují do všech smìrù V 2 = V 1 (1 + bdt) = V 1 [1 + b(t 2 t 1 )] [m 3, 1/K, K] nebo [m 3, 1/ C, C] V 1 - objem pøi teplotì t 1 V 2 - objem pøi teplotì t 2 Dt = t 1 t 2 - teplotní rozdíl [K] nebo [ C] b - koeficient teplotní objemové roztažnosti kapalin udává pomìrnou zmìnu objemu pøi zmìnì teploty o 1 [ C] Tepelná roztažnost plynù Prakticky pro všechnu plyny je koeficient teplotní roztažnosti stejný, rovný s = 3, [K 1 ] V t = V o (1 + st) 6 Teplo a chlazení v elektronice

Podobné dokumenty

11 Elektrické specifikace Mezní parametry* Okolní teplota pøi zapojeném napájení 40 C až +125 C Skladovací teplota 65 C až +150 C Napájecí napìtí na V

11 Elektrické specifikace Mezní parametry* Okolní teplota pøi zapojeném napájení 40 C až +125 C Skladovací teplota 65 C až +150 C Napájecí napìtí na V Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího