Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
Количество теплоты. Основные понятия Количество теплоты Раздел молекулярной физики, который изучает передачу энергии, закономерности превращения одних видов энергии в другие. В отличие от молекулярно-кинетической теории, в термодинамике не учитывается внутреннее строение веществ и микропараметры. Это совокупность тел, которые обмениваются энергией (в форме работы или теплоты) друг с другом или с окружающей средой. Например, вода в чайнике остывает, происходит обмен теплотой воды с чайником и чайника с окружающей средой. Цилиндр с газом под поршнем: поршень выполняет работу, в результате чего, газ получает энергию, и изменяются его макропараметры. Это энергия, которую получает или отдает система в процессе теплообмена. Обозначается символом Q, измеряется, как любая энергия, в Джоулях. В результате различных процессов теплообмена энергия, которая передается, определяется по-своему. Нагревание и охлаждение Этот процесс характеризуется изменением температуры системы. Количество теплоты определяется по формуле Удельная теплоемкость вещества с измеряется количеством теплоты, которое необходимо для нагревания единицы массы данного вещества на 1К. Для нагревания 1кг стекла или 1кг воды требуется различное количество энергии. Удельная теплоемкость - известная, уже вычисленная для всех веществ величина, значение смотреть в физических таблицах. Теплоемкость вещества С - это количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела без учета его массы на 1К. Плавление и кристаллизация Плавление - переход вещества из твердого состояния в жидкое. Обратный переход называется кристаллизацией. Энергия, которая тратится на разрушение кристаллической решетки вещества, определяется по формуле Удельная теплота плавления известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах. Парообразование (испарение или кипение) и конденсация Парообразование - это переход вещества из жидкого (твердого) состояния в газообразное. Обратный процесс называется конденсацией. Удельная теплота парообразования известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах. Горение Количество теплоты, которое выделяется при сгорании вещества Удельная теплота сгорания известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах. Для замкнутой и адиабатически изолированной системы тел выполняется уравнение теплового баланса. Алгебраическая сумма количеств теплоты, отданных и полученных всеми телами, участвующим в теплообмене, равна нулю: Q1+Q2+...+Qn=0 fizmat.by Изменение суммарного теплового потока, проходящего через водную поверхность, позволяет судить об изменении запасов тепла в озере в течение года, обусловливающего процессы нагревания или охлаждения воды в озере. Обычно накопление тепла в замерзающих озерах начинается перед вскрытием и длится до конца июля в малых озерах и до конца сентября в больших глубоководных озерах, когда и наблюдается максимальная температура воды в них. [c.361]Как охладить воду в аквариуме? Методы охлаждения. Нагревание воды охлаждение воды
Количество теплоты: нагревание, охлаждение, плавление, кристаллизация, парообразование, конденсация, горение. Термодинамическая система
Тестирование онлайн
Термодинамика
Термодинамическая система
Количество теплоты
Нагревание и охлаждение воды в озере
Нагревание и охлаждение воды в озере [c.361]
Исключительно высокой является теплоемкость воды, аномально изменяющаяся с температурой. Вследствие высокой теплоемкости водоемы играют важную роль аккумуляторов теплоты. Летом они поглощают теплоту, а осенью постепенно отдают ее окружающему пространству. Теплоты, полученной ири охлаждении на один градус 1 м воды, достаточно для нагревания на один градус почти 3000 воздуха. Поэтому в- районах больших водоемов (морей, озер) обычно не происходит резкого изменения температур (зимой и летом, днем и ночью). [c.277]
Динамика водной массы озера определяется различными факторами. Прежде всего это атмосферные воздействия — напряжения трения ветра на поверхности воды, обмен теплом через поверхность (охлаждение или нагревание), обмен влагой (осадки или испарения). Характер динамических и термических процессов определяется также морфометрией (формой котловины), речным притоком и стоком. Атмосферные воздействия, обмен теплом через поверхность, речной приток и сток формируют в озере плотност-ную стратификацию и создают в нем течения. Иные, чем в океане, пространственно-временные масштабы вызывают отличия в характере некоторых процессов в озерах. Формирование и изменение стратификации в озере происходят несколько иначе, чем в океане (Хатчинсон, 1969 Румянцев и др., 1986). Так, горизонтальная стратификация в озере в первую очередь обусловлена изменчивостью рельефа дна. В Ладожском озере амплитуда горизонтальных изменений температуры, как уже отмечалось ранее, достигает между мелководьем на юге и глубоководной зоной на северо-западе 15 °С (Тихомиров, 1982). Амплитуда вертикальных изменений температуры также достигает 15 °С (там же). [c.104]
Период летнего нагревания начинается с момента возникновения прямой стратификации (температура уменьшается с глубиной) во всем озере. По мере нагревания озера в условиях прямой (устойчивой) стратификации разность температур и плотностей воды между поверхностными и глубинными слоями, особенно в безветренную погоду, резко возрастает. Конвекция, возникающая при ночном охлаждении, выравнивает температуру лишь в сравнительно тонком поверхностном слое. В результате в верхнем, прогретом слое воды устанавливается более или менее одинаковая температура. В нижних глубинных слоях сохраняются холодные весенние воды с плавным изменением температуры. Между теплым и холодным слоями возникает промежуточный, сравнительно тонкий слой с резким падением температуры с глубиной, иногда до 8—10°С на 1 м. Слой этот известен как слой температурного скачка, или металимн и он а. Слой воды, расположенный выше металимниона, называется эпилимнионом, а ниже него — г и п о л и м н и о н о м. Подобное термическое расслоение на три хорошо выраженные термические зоны (эпилимнион, мета-лимнион и гиполимнион) в период летнего нагревания характерно для многих озер (рис. 131). [c.366]
При ледоставе, как указывалось, потери тепла из водоема осуществляются через снего-ледяной покров. Если эти потери будут меньше, чем тепловой поток, направленный от дна в водную толщу, охлаждения водоема не происходит. В подобных случаях наблюдается зимнее нагревание воды в озере (см. стр. 361). [c.368]
По термическому режиму водохранилища отличаются от рек неоднородностью температуры, а от глубоководных озер неустойчивой стратификацией и относительно высокими температурами придонных слоев в летний сезон. В температурном режиме водохранилищ много общего с температурным режимом мелководных озер. Однако в период весеннего нагревания проявляются некоторые особенности, свойственные, в частности. Рыбинскому водохранилищу. На эти особенности обратил внимание В. И. Рутковский. В Рыбинском водохранилище повыщение температуры, начинающееся еще подо льдом, прекращается температура воды в водохранилище временно понижается из-за заполнения его котловины снеговыми водами притоков, температура которых близка к 0° С. В дальнейшем, во вторую половину весны, температура воды в водохранилище связана также с притоком речных вод, но уже относительно более теплых. Интенсивное прогревание водохранилища происходит сначала вблизи устьев притоков, в губах и на мелководьях. В этот период в разных частях водохранилища можно наблюдать одновременно температуру от О до 10° С, обратную, прямую стратификации и гомотермию. Для периода осеннего охлаждения характерна гомотермия вплоть до появления льда, когда температура принимает значения, близкие к 0°С, по всей глубине, что связано с ветровым перемешиванием водной массы мелководного водохранилища. Зимой при ледоставе в проточных районах возникшая с осени гомотермия сохраняется при температуре, близкой к 0°С в малопроточных происходит постепенное прогревание придонных слоев воды и установление обратной стратификации. В нижних бьефах прогрев воды весной и охлаждение осенью отстают по срокам от естественных условий на 5—10 дней. В связи со сбросом из водохранилища вод, более теплых осенью и более холодных весной, годовая амплитуда колебаний температуры меньше по сравнению с амплитудой колебаний температуры воды рек в естественном состоянии. [c.400]
Основная роль в формировании вертикальной струкгуры температурного поля в озерах принадлежит эффектам плавучести (Румянцев и др., 1986), механизм которых связан с плотностной аномалией пресной воды при температуре 4 °С и, следовательно, определяется уравнением состояния пресной воды, взятом нами в форме (2.3.4). В соответствии с этим формирование вертикальной структуры поля температуры на этапе раннего весеннего нагревания (когда температура воды в поверхностном слое заключена в пределах от О до 4 °С) и на этапе начала осеннего охлаждения (когда температура воды в водоеме превышает 4 °С) в основном определяется режимом конвекции, или конвективным перемешиванием. Так, в период начала осеннего охлаждения на поверхности водоема образуется слой более холодной и, следовательно, более плотной, чем на глубине, воды. Тем самым возникает гидродинамическая неустойчивость. Возникший процесс конвективного перемешивания в дискретной модели имитируется с помощью так называемого конвективного приспособления, которым завершается [c.121]
chem21.info
Нагревание и охлаждение тел - Класс!ная физика
Нагревание и охлаждение тел
При нагревании тело получает тепло, а при охлаждении отдает его.
Количество теплоты, полученное телом при нагревании, можно рассчитать по формуле:
где с - удельная теплоемкость вещества, m - масса вещества,
- разность конечной и начальной температур.
Эта же формула годится для расчета количества теплоты, выделившейся при охлаждении тела.
Удельная теплоемкость вещества - это физическая величина, показывающая количество теплоты, которое нужно передать 1 кг этого вещества для нагревания его на 1 °С. Единица измерения удельной теплоемкости в системе СИ: [ с ] = 1 Дж/(кг°С).
При охлаждении тела до прежней температуры выделяется такое же количество теплоты, которое было затрачено на нагревание этого тела.
.......................
ИНТЕРЕСНО
1. Почему в водоемах летом вода на достаточной глубине плохо прогревается?
Нагревание воды солнечными лучами происходит сверху. Однако вода обладает плохой теплопроводностью.
2. Почему зимой на глубине у дна водоема сохраняется температура +4 градуса по Цельсию?
Первое – лёд не тонет. Второе – вода, охладившаяся до +4 градусов по Цельсию, обладает наибольшей плотностью, поэтому опускается на дно. Третье - плохая теплопроводность воды не может привести к выравниванию температуры по всей глубине.
Нагревание пузырька плотничьего уровня.
С помощью этого прибора плотники выставляют горизонтальный уровень при строительных работах. Если прибор лежит на горизонтальной поверхности, то пузырек воздуха, имеющийся в стеклянной трубке, заполненной водой, будет располагаться ровно по центру. При наклоне уровня пузырек сместится к одному из концов трубки. Длина пузырька воздуха меняется при колебаниях температуры. Но, как? Когда пузырек больше: в теплую или в холодную погоду? В этих условиях газ не может расширяться, т.к. этому препятствует замкнутая в уровне жидкость. При нагревании расширение жидкости окажется больше расширения трубки, что и сжимает пузырек. Итак, пузырек уровня в теплую погоду меньше, чем в холодную. А, ты, согласен с этим ?
___
Очень часто лед используется для охлаждения. Это возможно, потому что при таянии (плавлении) льда поглощается большое количество тепла.
class-fizika.ru
Почему вода бывает легче самой воды?!
Одно из самых распространенных веществ на Земле: вода. Она, как и воздух, необходима нам, но мы ее порой совсем не замечаем. Она просто есть. Но, оказывается
Одно из самых распространенных веществ на Земле: вода. Она, как и воздух, необходима нам, но мы ее порой совсем не замечаем. Она просто есть. Но, оказывается, обыкновенная вода может менять свой объем и весить то больше, то меньше. При испарении воды, ее нагревании и охлаждении происходят поистине удивительные вещи, о которых мы и узнаем сегодня.Мюриэль Мэнделл в своей занимательной книге «Phycisc Experiments for Children» излагает интереснейшие мысли о свойствах воды, на основе которых не только юные физики могут узнать немало нового, но и взрослые освежат свои знания, которые давненько не приходилось применять, поэтому они оказались слегка забытыми.Сегодня речь пойдет об объеме и весе воды. Оказывается, один и тот же объем воды не всегда весит одинаково. И если налить воду в стакан и она не прольется через край — это еще не значит, что она поместится в нем при любых обстоятельствах.
1. При нагревании вода увеличивается в объеме
Поставьте наполненную водой банку в кастрюлю, наполненную сантиметров на пять кипящей водой, и на слабом огне поддерживайте кипение. Вода из банки начнет переливаться через край. Это происходит потому, что при нагревании вода, подобно другим жидкостям, начинает занимать больше пространства. Молекулы отталкиваются друг от друга с большей интенсивностью и это ведет к увеличению объема воды.2. При охлаждении вода сжимается
Дайте воде в банке остыть при комнатной температуре, или налейте новую воду, и поставьте ее в холодильник. Через некоторое время вы обнаружите, что полная прежде банка уже не полна. При охлаждении до температуры 3,89 градусов по Цельсию вода уменьшает свой объем по мере снижения температуры. Причиной тому стало снижение скорости движения молекул и их сближение друг с другом под воздействием охлаждения. Казалось бы, все очень просто: чем холоднее вода, тем меньший объем она занимает, но…
3. …объем воды вновь возрастает при замерзании
Наполните банку водой до краев и накройте куском картона. Поставьте ее в морозилку и дождитесь замерзания. Вы обнаружите, что картонную «крышку» вытолкнуло. На температурном интервале между 3,89 и 0 градусов по Цельсию, то есть на подходе к точке своего замерзания, вода вновь начинает расширяться. Она является одним из немногих известных веществ, обладающих подобным свойством. Если использовать плотную крышку, то лед просто разнесет банку. Приходилось ли вам слышать о том, что даже водопроводные трубы может разорвать льдом?4. Лед легче воды
Поместите пару кубиков льда в стакан с водой. Лед будет плавать на поверхности. Вода при замерзании увеличивается в объеме. И, вследствие этого, лед легче воды: его объем составляет около 91% соответствующего объема воды. Это свойство воды существует в природе не зря. У него есть вполне определенное предназначение. Говорят, что зимой реки замерзают. Но на самом деле это не совсем верно. Обычно замерзает лишь небольшой верхний слой. Это ледяной покров не тонет, поскольку он легче жидкой воды. Он замедляет замерзание воды на глубине реки и служит своеобразным одеялом, оберегая рыб и другую речную да озерную живность от лютых зимних морозов. Изучая физику, начинаешь понимать, что очень многое в природе устроено целесообразно.5. Водопроводная вода содержит минералы
Влейте в небольшую стеклянную миску 5 столовых ложек обычной водопроводной воды. Когда вода испарится, на миске останется белая кайма. Эта кайма сформирована минералами, которые были растворены в воде, когда она проходила слои грунта. Посмотрите внутрь своего чайника и вы увидите там минеральный налет. Такой же налет образуется и на отверстии для стока воды в ванне. Попробуйте испарить дождевую воду, чтобы самостоятельно проверить, содержит ли она минералы.econet.ru
Как охладить воду в аквариуме? Методы охлаждения
Жаркое солнышко накаляет квартиру, а вместе с ней и ваш аквариум. Далеко не всем его обитателям такие тропики придутся по душе. Поэтому хозяину придется задуматься, как охладить воду в аквариуме еще до того, как его любимцы начнут недомогать от перегрева. На самом деле способов для этого много. Если подумать и с фантазией подойти к делу, то можно найти и новые, оригинальные решения. Однако давайте обо всем по порядку.
Измерительные приборы
Это необходимость, которой часто пренебрегают начинающие аквариумисты. Если у вас теплолюбивые рыбы или обычные гуппи, которые нормально выживают при разбросе температур от 15 до 30 градусов, то вы можете спать спокойно. А вот барбусы и золотые рыбки перестанут есть, как только температура воды поднимется выше 27. Да и тропические красавицы хорошо себя чувствуют при температуре от 24 до 26 градусов. Это не говоря про улиток и аквариумные растения, которые совсем не переносят перегрев. Таким образом, прежде чем думать, как охладить воду в аквариуме, нужно обязательно установить термометр.
Температура выше критической отметки
Бить тревогу нужно начинать, когда столбик термометра поднялся выше 26 градусов. В этом случае нужно срочно решать, как охладить воду в аквариуме. При этом, если нагревательных приборов существует огромное количество, всех форм и размеров, то с охладителями все очень скромно. На рынке практически нет специальных предложений, которые могли бы облегчить жизнь обитателям вашего домашнего водоема.
В первую очередь мам нужно подумать о том, чтобы снизить температуру в комнате, в которой стоит аквариум. Для этого подойдут все способы. Идеальным решением станет современная система климат-контроля или кондиционер. В этом случае вам больше не придется беспокоиться о температуре воды, разве что подогревать ее для самых теплолюбивых обитателей. А если кондиционера в комнате нет, а солнышко палит беспощадно?
Закрываем окна
Так как охладить воду в аквариуме достаточно сложно, попробуем создать для этого благоприятные условия. В первую очередь можно вспомнить про плотные шторы, которыми завешиваются окна. Это позволяет избежать нагрева воды в аквариуме прямыми солнечными лучами. Однако температура воздуха в комнате все равно растет, а значит, и вода будет нагреваться.
В этом случае хорошим решением становятся экранирующие пленки на окна и на сам аквариум. Идеально подходит для этого блестящий материал, которым покрывают изнутри сумки-холодильники. Такой экран позволяет защитить вашу комнату и домашние цветы от перегрева, а заодно поддерживает нормальные условия для жизни рыбок.
Вспоминаем школьный курс физики
Говоря о том, как охладить воду в аквариуме летом, необходимо вспомнить, за счет чего может происходить охлаждение? Правильно, за счет испарения. Чтобы воспользоваться этим механизмом, необходимо обернуть аквариум плотной мокрой тканью. По мере высыхания ее нужно будет снова смачивать. Испарение будет охлаждать стенки аквариума, и вы добьетесь нужного эффекта.
Крышка аквариума
Выясняя, как можно охладить воду в аквариуме, не забывайте о самом простом способе. Откройте крышку и увеличьте испарение. За счет этого температура воды резко начнет снижаться. Если вы переживаете, что рыбы могут выпрыгнуть, то затяните верх тонкой тканью или марлей.
Второй момент – это аквариумные светильники. В сильную жару нужно обязательно отключать их, так как они сами нагревают воду.
Размер имеет значение
Действительно, если говорить о том, как охладить воду в аквариуме в жару, то сразу возникает вопрос, о каком объеме идет речь. Маленькая емкость на солнцепеке буквально закипает, причем происходит это достаточно быстро. Однако охладить в ней воду намного проще. Если речь идет о емкости на много сотен литров, то такую махину сложнее нагреть, но и обратный процесс будет сложнее.
Намного стабильнее держится температура в больших аквариумах. Здесь у его обитателей есть возможность уйти в придонные слои, которые не прогреваются так сильно, и переждать сильную жару. Поэтому если у вас нет кондиционера, то выбирайте аквариум объемом не менее 300-500 литров.
Частая замена воды
В ванной комнате температура обычно гораздо ниже, чем во всех остальных. В жару здесь у вас должно стоять несколько ведер воды для отстаивания постоянно. В остальном принцип ясен. Отливаем горячую воду из аквариума и добавляем свежую. Однако резкая перемена может повредить вашим подводным обитателям. Поэтому желательно выполнять замену частично, по 10-15 %. Если есть возможность, то такую процедуру можно выполнять каждый час.
Аэрация воды как способ снижения температуры
Почему многие бывалые аквариумисты так озабочены вопросом, как быстро охладить воду в аквариуме? В первую очередь потому, что при повышении температуры воды резко уменьшается количество растворенного в ней кислорода. То есть аэрация в жаркие дни очень нужна и важна. При этом можно использовать некоторые хитрости. Например, переместите фильтр ближе к поверхности воды, чтобы он создавал движение. Если у вас установлен внешний фильтр, то установите флейту, выливающую воду над поверхностью воды. При открытой крышке это усилит газообмен и охладит воду.
Техника на грани фантастики
На самом деле сегодня уже существуют системы контроля за жизнеобеспечением аквариума. Оно занимаются не только нагревом воды, контролем ее жесткости и мягкости, но также могут и охлаждать при необходимости. Происходит это при помощи специальных резервуаров, которые контактируют с медными трубками, заполненными фреоном. Вода, проходя через них, становится холодной. Но такие системы слишком дорогие, чтобы быть популярными.
Аквариумисты обычно выходят их положения гораздо проще. Они убирают из крышки аквариума лампы и устанавливают на их место вентиляторы. Можно и просто взять домашний вентилятор и направить его на поверхность воды.
Кубики льда
Как мы делаем летом прохладный чай? Кидаем в него лед и наслаждаемся его вкусом. Этот же принцип можно перенять, если встал вопрос, как охладить воду в аквариуме самостоятельно. Если у вас маленький аквариум, то просто морозим кубики и забрасываем их в сосуд. Температура достаточно быстро падает, но нужно следить, так как вскоре вода снова нагреется.
Если аквариум большой, такой способ не подходит. Вам потребуется несколько килограммов льда, чтобы нормализовать температуру воды. А почему бы и нет? Берем полиэтиленовые пакеты или пластиковые бутылки (2 литра), заливаем водой и замораживаем. Теперь осторожно помещаем данный сосуд на дно аквариума и наблюдаем за температурой. Помните, что большой объем льда очень быстро и сильно понижает температуру, так что будьте готовы остановить эксперимент. Это самый действенный способ. К тому же он может выручить, если вы уходите на длительное время, а на улице сильно жарко. Тогда закидывайте пакет со льдом, закрывайте шторы и отправляйтесь по своим делам.
Используем фильтр
Если у вас установлен внутренний фильтр, то он может стать помощником. Так как охладить воду в аквариуме своими руками проще всего с помощью льда, то замораживаете в морозилке кубики, а затем открываете свой фильтр. Из него нужно вынуть мочалку и то, на что она крепится. Вместо этого в контейнер закладывается лед. Вода в этом случае охлаждается очень быстро, поэтому важно следить за температурой и отключать фильтр по мере надобности. Не забывайте и о том, что в мочалке живут полезные бактерии. Ее нужно оставить плавать в аквариуме, иначе вы можете пересушить ее, и они погибнут.
Подведем итоги
Как видите, способов действительно немало. Вы можете выбрать один из них или пользоваться целым комплексом мер. Это зависит в первую очередь от того, насколько жарко на улице. Если один день постояла жара и поднялся ветерок, то, скорее всего, ничего из описанного вам не пригодится. А вот если жара стоит не первую неделю и весь дом раскален, как духовка, то придется проявить чудеса изобретательности, чтобы ваши рыбки нормально перенесли это лето.
fb.ru
Способы нагревания
Нагревание горячей водой
Горячая вода применяется для нагрева и пастеризации пищевых продуктов до температур не более + 100 °С при необходимости обеспечения мягких условий обогрева. Но коэффициент теплоотдачи при нагревании горячей водой ниже, чем при нагревании конденсирующимся паром.
Кроме того, вдоль поверхности обогрева происходит снижение температуры воды, что ухудшает условия нагрева и затрудняет регулирование температуры. Горячую воду получают в паровых водонагревателях (бойлерах) и водогрейных котлах.
Нагревание топочными газами
Топочные газы позволяют осуществлять нагревание в специальных печах (например, для обогрева сушилок) до +1000… 1100 °С при давлении газа, близком к атмосферному. В качестве топлива используют в основном природный газ с большим количеством метана, а также мазут, каменный уголь, бурый уголь, торф, дрова, иногда отходящие технологические газы нефтеперерабатывающих и других производств.
К недостаткам способа нагрева топочными газами относятся низкое значение коэффициента теплоотдачи, жесткие условия нагрева (перепад температур) и трудности точного регулирования температуры. Нагревание топочными газами жидких продуктов производят в основном в трубчатых печах.
Нагревание электрическим током
С помощью электрического тока можно производить нагревание в очень широком диапазоне температур, легко регулировать и точно поддерживать заданный температурный режим. Все электрические нагреватели просты по конструкции, компактны, удобны в обслуживании. Но широкое их применение сдерживается сравнительно высокой стоимостью затрачиваемой энергии.
В зависимости от способа превращения электрической энергии в тепловую энергию различают нагревание электрическим сопротивлением (омический нагрев), индукционный нагрев, высокочастотный нагрев, нагревание электрической дугой.
Нагревание высокотемпературными теплоносителями
Высокотемпературные теплоносители получают тепло от топочных газов или электрических нагревателей и передают его нагреваемому материалу. Они являются промежуточными теплоносителями и обеспечивают равномерность обогрева и безопасные условия работы.
В качестве высокотемпературных теплоносителей применяют высококипящие органические теплоносители (например, дифенильную смесь – Даутерм А, кремнийорганические термостойкие жидкости с низкой температурой плавления), минеральные масла с высокой температурой вспышки (цилиндровое, компрессорное, цилиндровое тяжелое), перегретую воду. Недостатком кремнийорганических термостойких жидкостей является легкость гидролиза при соприкосновении с влагой.
Иногда для нагревания применяются минеральные масла. Они имеют относительно низкие коэффициенты теплопередачи, легко разлагаются, образуя на стенках накипь, ухудшающую теплообмен. Но минеральные масла являются дешевым промежуточным теплоносителем.
Верхний предел нагревания маслами не превышает 300 °С. Нагрев с помощью минеральных масел производят при помещении теплоиспользующего аппарата с рубашкой, заполненной маслом, в печь или при установлении электронагревателей внутри масляной рубашки.
Способ нагрева перегретой водой применяется редко из–за высоких давлений в теплообменниках (до 225 кгс/см2), необходимости использования цельнотянутых труб, сварных систем и специальных уплотнений. Перегретая вода применяется при температуре до +374 °С.
Охлаждение до обыкновенных и низких температур
Отдача продуктом тепла в окружающую среду может осуществляться в естественных и искусственных условиях. Для охлаждения до обыкновенных температур (примерно +10…30 °С) наиболее широко используют воду и воздух. При необходимости получения более низких температур (около 0 °С) применяется непосредственное смешение со льдом. Для достижения более низких температур используют холодильные агенты и специальные способы охлаждения.
proiz-teh.ru
Как можно вскипятить воду посредством охлаждения
Простой прибор, с которым мы имели дело в предыдущем разделе, может служить и для другого опыта, который кажется очень парадоксальным. На этот раз бутылка не должна лопнуть. Следовательно она должна быть из прочного стекла и иметь круглую форму. Ее следует теперь наполнить водой до половины, а не только на несколько сантиметров, как раньше. Теперь доведем воду до кипения и закроем бутылку, в то время когда пар еще энергично выделяется, чтобы, когда пар сгустится, воздух не мог бы войти внутрь бутылки. Когда мы поставим бутылку на подставку, вода перестанет кипеть. Если теперь смочить холодной водой ту часть бутылки, где находится пар, то сейчас же вода начнет кипеть. Когда кипение прекратится, то его легко возобновить — поливая бутылку холодной водой. Конечно это можно повторять лишь в течение некоторого времени, пока вода не охладится настолько, что уже не будет более в состоянии закипать. Это парадоксальное явление объясняется тем, что температура кипения всех жидкостей зависит от давления, под которым они находятся. Сначала, когда бутылка была закрыта, внутри давление было равно внешнему давлению, так как пар был в состоянии выходить наружу, преодолевая атмосферное давление.Когда же мы закроем бутылку, сгустим пар с помощью холодной воды, то внутри давление уменьшится. Сравнительно с этим уменьшенным давлением энергия движения молекул воды будет еще достаточно велика, чтобы сделать возможным переход молекул в пространство над жидкостью без помощи посторонней энергии. Или, иными словами, вода может теперь кипеть без нагревания. Мы достигаем в этом случае уменьшения давления над жидкостью (при помощи охлаждения пара) того же самого, что мы обыкновенно получаем путем повышения энергии колебаний молекул воды (нагревание воды пламенем). В этом случае кипение будет идти за счет тепловой энергии самой воды, а не за счет энергии пламени. Так как при переходе воды из жидкости в парообразное состояние происходит поглощение тепловой энергии, то в такой воде, после кипения, будет меньше тепла, чем было прежде.Это действительно и наблюдается на самом деле! Если кипение повторять нисколько раз, то вода станет так холодна, что ее свободно можно будет держать в руках. Кто-нибудь на это может возразить, что неудивительно, если вода в бутылке холодна, так как мы в изобилии лили холодную воду на ее поверхность! В ответ на это мы сделаем еще один опыт, который поучителен и в другом отношении. На рис.42 показаны две одинаковые бутылки, соединенные пробкой, через которую проходит трубка. Длинный конец трубки должен выдаваться над поверхностью воды или его изгибают, как показано на рисунке, или же берут прямую стеклянную или металлическую трубку и короткую резиновую трубку. Через резиновую трубку протягивают кусок изогнутой проволоки, которая придает ей нужную форму. Когда вода кипит, бутылки должны находиться в положении А, при котором пар выгоняет воздух из обеих бутылок. Потом бутылки можно соединить друг с другом и привести в положение ВС.
Рис.42. Вода, кипящая под уменьшенным давлением
В данном случае бутылка В служит лучшим конденсатором, чем верхняя часть бутылки на рис. 41, так как она представляет большую поверхность и поэтому дает более сильное охлаждение. Вследствие этого вода в С скорее доходит до кипения. Кроме того, этот опыт объясняет причину кипения еще лучше, чем прибор на рис.41. Во-первых, здесь нет прямого охлаждения воды в С, благодаря обливанию бутылки водой. И если теперь вода в С при кипении быстрее охлаждается, чем когда она не кипит, то ясно, что причина этого лежит в потере тепла на кипение. Во-вторых, у нас нет подозрения, что вода, которая образуется благодаря сгущению паров в В, способствует своим смешением с кипящей водой ее удивительному охлаждению.
gl-lib.ru
