Коэффициенты теплоемкости материалов

№	Материалы	Коэффициент теплоемкости с материалов
		Дж / (кгК) ×103	Кал /(гК)
1 2 3 4 5 6 7 8	Вода Лесоматериал Лед Алюминий Каменные материалы Сталь Медь Свинец	4,2 2,3 2,1 0,91 0,85 0,5 0,39 0,13	1,0 0,55 0,50 0,217 0,20 0,113 0,093 0,031

Иногда используется коэффициент удельной объемной теплоемкости, т.е. количества тепла, необходимого при нагреве 1м³ материала на 1^оС.

Аналогичная ситуация и с парообразованием: тепло расходуется на превращение воды в пар. Например, для воды удельная теплота парообразования составляет 539 кал/г, т. е. для превращения 1 г воды в пар надо затратить 539 кал.

Таблица 2.7

Температуры плавления и удельная теплота плавления материалов

№	Вещество	Температура плавления, С	Удельная теплота плавления, кал / г
1 2 3 4 5 6	Лед Алюминий Медь Цинк Олово Свинец	0 658 1083 419 232 327	80,0 76,8 42,0 28,1 14,0 5,86

Суммарный расход тепла Q_ на процессы нагрева Q_{нагр. тв. мат.} и расплавления Q_плавл материала, на нагрев жидкости до температуры кипения Q_{нагр. жид.до кипения} и ее испарение Q_{кипения} находят в виде суммы всех этих составляющих:

Q_=Q_{нагр. тв. мат.} +Q_плавл. +Q_{нагр. жид.до кипения}+Q_{кипения} .

Пример. Определить количество тепла, которое надо затратить на то, чтобы 2 кг льда, находящегося при температуре –20 С расплавить, а воду нагреть до кипения.

Расчет проводим по формуле:

Q_=cльда m  (0- -20) + k пл. льда  m + cводы  m  (100-0)

Подставив значения коэффициентов, получаем

Q_=0,5 200020 +802000 +12000100=380000 кал= 380 кКал.

(1 кал= 4,2 Дж, 1 кВт ч= 3.6 Дж, 1 кВтч =0,86 кКал)

Тепловое расширение – способность материала к изменению формы и размеров при его нагревании.

Общеизвестно, что при нагревании вещество обычно расширяется, а при охлаждении – сжимается (рис.2.7). Причем зависимость эта линейная:

l = l  Т,

где l – абсолютное удлинение материала;

l- начальная длина образца материала;

- коэффициент относительного удлинения материала.

Из этой формулы следует, что коэффициент линейного расширения твердых тел  (табл.2.8) - это величина относительного изменения линейного размера материала (l/ l) при изменении температуры на 1^оС (1К):

 = l / (l  Т).

Коэффициент линейного расширения для различных материалов изменяется в широких пределах (табл.2.8.).Так, сплав инвар в 10 раз меньше расширяется, чем стекло и в 25 раз меньше, чем алюминий.

Рис. 2.7. Схема определения коэффициента линейного расширения материала

Полимерные материалы, в свою очередь, имеют коэффициенты линейного расширения на порядок выше, чем металлы.

Это надо учитывать при монтаже полиэтиленовых труб. Пример: Днем в летний период при температуре +30 С сварили плеть труб из полиэтилена ПЭ 80 длиной 500 метров, уложили ее в траншею. За ночь при снижении температуры до +10 С труба будет короче на l = 0,00018  500000  (30 - 10) = 1800 мм = 1,8 м.

Таблица 2.8