Содержание, карта.

Удельная теплоемкость дерева


Теплоемкость древесины.

Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град.

С увеличением температуры теплоемкость древесины возрастает; удельная теплоемкость с абсолютно сухой древесины в зависимости от температуры может быть найдена по формуле:

В пределах изменения температуры от 0 до 100° удельная теплоемкость абсолютно сухой древесины равна от 0,374 до 0,440 ккал/кг х град и в среднем равна 0,4 ккал /кг х град. При увлажнении теплоемкость древесины увеличивается, так как удельная теплоемкость воды (1,0 ккал/кг х град) больше теплоемкости абсолютно сухой древесины. При положительной температуре (выше 0°С) влияние влажности сказывается в большей мере, чем при отрицательной температуре.

Например, увеличение влажности с 10 до 120% при температуре + 20° приводит к повышению теплоемкости на 70%; изменение влажности в тех же пределах, но при температуре -20°С вызывает увеличение теплоемкости всего на 15%; это объясняется меньшей теплоемкостью льда (0,5ккал/кг х град). Значение теплоемкости древесины при разной температуре и влажности можно определить по диаграмме на рис. 42.

Рис. 42. Диаграмма для определения удельной теплоемкости древесины.

Пример 1. Определить при помощи диаграммы рис. 42 теплоемкость древесины при t=20° и влажности 60%. Точка пересечения вертикальной линии, соответствующей данной температуре, с горизонтальной линией для указанной влажности находится на наклонной кривой линии 0,66. Следовательно, удельная теплоемкость древесины при заданных условиях составляет 0,66 ккал/кг х град.

Пример 2. Определить теплоемкость мерзлой древесины при t = -10° и влажности 80%. Проводим вертикальную линию через точку, соответствующую -10°, (слева от нуля на оси температур) до пересечения с горизонтальной линией, соответствующей влажности 80%. Точка пересечения находится между двумя наклонными прямыми линиями 0,50 и 0,55. На глаз оцениваем положение точки от этих линий и находим, что удельная теплоемкость древесины при указанном состоянии равна 0,52 ккал/кг х град.

Тепловые свойства древесины


Тепловые свойства древесины — это такие свойства как теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность и тепловое расширение. Удельная теплоемкость древесины в меньшей степени зависит от древесной породы и плотности, и для абсолютно сухой древесины при 0°С ее значение 1,56 кДж/(кг°С). С ростом температуры это значение возрастает практически линейно и при 100°С оно больше практически на 25%, чем при 0°С. Удельная теплоемкость воды 4,2 кДж/(кг°С) выше практически в 2,5 раза по сравнению с древесиной, поэтому в насышенной водой древесине повышается теплоемкость.

Такие тепловые свойства древесины как: температуропроводность и теплопроводность зависят от ее плотности, потому что в отличие от теплоемкости на эти тепловые свойства влияет наличие распределенных по всему объему древесины полостей клеток, заполненных воздухом. Коэффициент теплопроводности абсолютно сухой древесины растет с увеличением плотности, а коэффициент температуропроводности падает. Если полости клеток заполняются водой теплопроводность древесины растет, а температуропроводность понижается. Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек.

Коэффициент теплового расширения абсолютно сухой древесины положителен для всех структурных направлений, т.е. древесина расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Коэффициент линейного теплового расширения, т.е. условное изменение размеров образца при нагревании на 1°С, вдоль волокон не превосходит 5,7-10,6 на 1°С. Коэффициенты линейного расширения поперек волокон в 5... 15 раз больше. Но для образцов влажной древесины нагревание может привести к сокращению размеров из-за уменьшения степени набухания клеточных стенок при сушке древесины.

Абсолютно сухая древесина имеет низкую электропроводность и соответственно высокое электрическое сопротивление (1015…1017 Ом-м). При увеличении влажности древесины от нуля до предела насыщения клеточных стенок сопротивление уменьшается в 10…15 раз, последующее повышение содержания воды до полного насыщения древесины уменьшает обычно сопротивление не более чем в 102 раз. Измеряя электрическое сопротивление древесины, можно определять ее влажность.

Электропроводность вдоль волокон выше, чем поперек волокон. Диэлектрическая проницаемость абсолютно сухой древесины колеблется от 2 до 5 при комнатной температуре. С увеличением влажности или при повышении температуры диэлектрическая проницаемость вырастает. Вдоль волокон ее значение больше, чем в поперечном направлении. У наиболее плотной древесины диэлектрическая проницаемость выше. Древесина, помещенная в переменное электрическое поле, поглощает часть его энергии и рассеивает ее в виде тепла, что используют для сушки древесины. Эти диэлектрические потери растут при увеличении плотности древесины и ее влажности.

При использовании древесины в качестве топлива главное значение имеет такое тепловое свойство древесины, как теплота сгорания (теплотворная способность), составляющая для абсолютно сухой древесины 19,7...21,5 МДж/кг. Присутствие влаги сильно понижает ее значение. Теплота сгорания коры приблизительно такая же, как у древесины, кроме внешнего слоя коры березы (36 МДж/кг).

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Теплоемкость древесины - Энциклопедия по машиностроению XXL

Теплоемкость древесины в абсолютно сухом состоянии практически не зависит от породы и в пределах О—106° С равна  [c.232]

Тепловое старение резины 242 Теплоемкость древесины 232 Теплоизоляционная асбестовая бумага 267 Теплопроводность древесины 232 Теплостойкость пластмасс 152, 153, покрытий (см. термостойкость покрытий) 191, резины 242 Тербий 108  [c.346]

Теплоемкость древесины в абсолютно сухом состоянии практически не зависит от породы и в пределах 0—106° равна 0,327 к. кал кг С. Теплоемкость влажной древесины слагается из теплоемкости находящейся в ней воды и из теплоемкости абсолютно сухой древесины и рассчитывается по формуле  [c.339]


Теплоемкость. Удельная теплоемкость древесины в абсолютно сухом состояний практически для всех пород одинакова и в зависимости от температуры может быть определена по формуле  [c.22]

Теплоемкость древесины разной влажности в зависимости от температуры подсчитывается по номограмме (фиг. 3).  [c.22]

Древесина как конструкционный материал широко применяется в строительстве, в машиностроении, судостроении, в производстве мебели, музыкальных инструментов, спортинвентаря и в других отраслях. Физические свойства древесины характеризуются ее внешним видом, плотностью, влажностью, гигроскопичностью, теплоемкостью. Древесина используется в натуральном виде, а также после специальной физико-химической обработки.  [c.141]

Приведенные в табл. 25 цифры представляют собою по большей части результаты некоторых испытаний, производившихся под нашим руководством в ленинградских научно-технических учреждениях [6, 43, 44, 45J, отчасти заимствованы из других источников [40, 46, 47]. Некоторые цифры, преимущественно касающиеся древесины, пластмасс и аналогичных органических материалов, нуждаются в уточнении, на их теплоемкость сильное влияние оказывает влажность, что иногда i можно учесть аддитивной формулой, приведенной выше.  [c.244]

Метод этот неприменим, если операция дробления или приведения материала в порошкообразное состояние сопровождается изменением его теплоемкости. Этот случай в нашей практике встречается редко он имеет место для капиллярно-пористых коллоидных материалов, в которых присутствует связанная влага, — глина, волокна торфа, влажная древесина и т. д.  [c.371]

Удельные теплоёмкости Сд абсолютно сухих капиллярно-пористых тел мало отличаются друг от друга и лежат в пределах от 0.2 до 0.4 кал/(г- С). Температура мало влияет на удельную теплоемкость Со- Удельная теплоемкость большинства влажных тел с является линейной функцией влагосодержания и, однако для некоторых тел, например древесины, теплоемкость с изменяется в зависимости от влагосодержания по более сложному закону.   [c.357]

При температуре 280—673 К удельная теплоемкость бурых и каменных углей, торфа, антрацита, древесины в пересчете на сухое беззольное состояние определяется по формуле  [c.293]

Действительно, жаропроизводительность горючей массы древесины, подсчитанная исходя непосредственно из ее теплотворной способности, объема продуктов горения и их теплоемкости по формуле  [c.54]

Древесина имеет низкую тепЛо- и электропроводность, также неодинаковую в разных направлениях. Теплоемкость у древесины почти в три раза больше, чем у железа у абсолютно сухой древесины она равна 0,327.  [c.384]

Сушку Древесины на авторемонтных заводах производят в паровых или газовых эжекционно-реверсивных камерах периодического действия, или в расплавленном петролатуме Эта жидкая среда обладает более высокой теплоемкостью и теплопроводностью, чем воздух, благодаря чему древесина прогревается значительно быстрее, а продолжительность сушки древесины сокращается в 12 и более раз по сравнению с сушкой в воздушных или газовых камерах.  [c.57]


К основным достоинствам древесины следует отнести ее относительно высокую прочность, декоративность, которые сочетаются с невысокой плотностью, теплоемкостью, теплопроводностью, электропроводностью, стойкость к воздействию газов и других агрессивных сред, хорошую обрабатываемость.  [c.252]

Удельная теплоемкость сухой древесины составляет для всех пород примерно 1,7-1,0 Дж/(кг К). Теплопроводность древесины невелика.  [c.796]

В зависимости от материала, из которого выполнено кровельное покрытие (дерево, битумная рулонная кровля, асбестоцемент, металл, алюминий) в чердачном пространстве могут сложиться совершенно различные температурный и влажностный режимы. Чтобы определить температуру в чердачном пространстве, наличие тепловых мостиков и минимальных величин температуры, необходимо повторное составление для каждого случая уравнения теплового баланса. Более низкие температуры (при алюминии) означают повышение опасности образования конденсата на нижней стороне листов. Опасная ситуация может наступить при внезапном понижении температуры, если теплоемкость (аккумулирующая способность) кровельного покрытия незначительна. В табл. 7 приведены данные для различных видов кровель древесина толщиной 20 мм ведет себя в этом отношении значительно лучше, чем другие виды легких кровельных покрытий  [c.24]

Тепловые свойства древесины характеризуются ее теплоемкостью, теплопроводностью и тепловым расширением.  [c.22]

Натуральная древесина, несмотря на развитие синтетических материалов и пластмасс, является в зонах благоприятного использования ценным непревзойденным конструкционным материалом по высокой прочности и декоративности, сочетающимся с небольшой плотностью, теплоемкостью, теплопроводностью, электропроводностью. Она хорошо сопротивляется воздействию газов и других агрессивных сред и ртличается хорошей обрабатываемостью и невысокой стоимостью. К недостаткам древесины относятся большая анизотропность механических свойств и большая их изменчивость в зависимости от влажности.  [c.231]

На 1 кг углерода в древесине приходится 0,935 кг влаги (47,6 51), что соответствует 1,16 нм водяного пара в продуктах горения. Средняя теплоемкость водяного пара от О до 2000°—0,47 ккал1нм °С.  [c.53]

Различают Ф. необрезную и обрезную, подвергнутую после склеивания обрезке и сортировке. По виду отделки Ф. выпускается шлифованная или циклеванная и тисненая, а по форме плоская и фасонная. Физико-механич. св-ва Ф. характеризуются влажностью, влагоемкостью, объемным весом, теплоемкостью, теплопроводностью, звукопроводностью и др. Влажность Ф., склеенной смоляными клеями и бакелитовой пленкой, должна быть не выше 12%, а склеенной белковыми клеями сухим горячим способом — не выше 15%. Вла-гоемкость Ф. зависит от влажности и темп-ры воздуха и неск. ниже влагоемко-сти древесины. Объемный вес клееной Ф. зависит от породы древесины, режимов склеивания, рода клея, толщины и числа слоев.  [c.392]

Теплоемкость Ф. близка к теплоемкости массивной древесины. Коэфф. тенлопро-водности Ф, несколько меньше коэфф. теплопроводности массивной древесины и его можно принять равным для клеено] Ф. 0,095 ккал/м -час-°С.  [c.392]

Стены (см.) должны удовлетворять условиям устойчивости и прочности, быгь малотеплопроводными, достаточно теплоемкими, воздухопроницаемыми, сухими и экономичными. Толстые массивные стены заменяются в настоящее время легкими Большое применение имеют каркасные стены, состоящие из металлического, каменного или желевобегон-ного каркаса, с заполнением его различными материалами-заполнителями — в виде листов, плиг или отдельных легких камней. Легкий бетон, облегченные кирпичи и теплый раствор при кладке иа обыкновенного кирпича — все это весь.ма распространенные стеновые материалы. Ж. 3. в большинстве случаев делаются из древесины. Облегчение и упрощение междуэтажных перекрытий (см.) достигается сокращением длины перекрываемых пролетов, а следовательно и размеров балок, уменьшением толщины пиломатериалов, идущих на изготовление чистых и черных полов и для подшивки. При устройстве перекрытий по железным балкам заполнение между ними делается такое же, как и при деревянных балках, или же огнестойкое — бетонное, железобетонное, а также из легких и прочных плит. К недостаткам огнестойких перекрытий относится их большая звукопроводность, устранение которой вызывает значительные затраты.   [c.25]


Дровяное отопление. Удельная теплота сгорания сухого и влажного дерева. Теплотворность дров. Практическое тепловыделение сухих и влажных дров при печном отоплении. Объемная теплотворность дров. Жаропроизводительность, температура горения дерева (дров)

Теоретически, в идеальных условиях, при сгорании идеально сухого дерева (дров) можно добиться выхода тепла около 20,000 - кДж/кг = 5,5 кВт*часов/кг. Тем не менее, реально достижимые величины тепловыделения для дерева существенно ниже (предполагается 20% влажность дерева) .

Живое дерево - не в засуху - имеет влажность около 100% (больше не бывает). Распиленное (не обязательно наколотое) дерево сохнет за 1 год на воздухе до влажности 20% - это и есть "дерево" в понимании различных справочников. При сгорании дров, вся эта влага разогревается до температуры исходящих газов (дыма) и снижает таким образом тепловыделение.

Табличка ниже дает представление о тепловыделении влажного и сухого дерева при сгорании:

Тепловыделение влажного и сухого дерева при сгорании - теплота сгорания
Влажность дерева
%
Удельная теплота сгорания по объему
%
Удельная теплота сгорания по весу (массе)
%
0 (лабораторные условия) 100 100
20 (сухое) 97 81
50 (недосушенное) 92 62
100 (свежие дрова) 85 42

Приведем практические величины удельной теплоты сгорания для сухого и влажного дерева:

Удельная теплота сгорания сухого и влажного дерева. Практическое тепловыделение сухих и влажных дров при печном отоплении.
Практические величины удельной теплоты сгорания дров.
кВт*час/кг кВт*час/м3 кДж/кг ккал/кг
Дерево влажностью более 50% 2,5.- 2600.- 9300.- 2220.-
Дерево влажностью менее 20% 4,5.- 2900.- 16300.- 3890.-

Вывод: сухие дрова дают больше тепла и их намного легче носить и разжигать в печке ;)

Таблица объёмной теплотворности дров (удельная теплота сгорания объемная) при влажности древесины 20%

Порода дерева Объёмная удельная теплотворная способность дров. 1 дм3=1л
 
ккал/дм3 кДж/дм3 кВт*ч/дм3 Градация теплотворности по ГОСТ 3243-88
Берёза 1389-2240 5816-9379 1,62-2,61

Первая группа
по ГОСТ 3243-88: берёза, бук, ясень, граб, ильм, вяз, клён, дуб, лиственница

бук 1258-2133 5276-8931 1,46-2,48
ясень 1403-2194 5874-9186 1,63-2,55
граб 1654-2148 6925-8994 1,92-2,5
ильм 1282-2341 5368-9802 1,49-2,72
вяз 1282-2341 5368-9802 1,49-2,72
клён 1503-2277 6293-9534 1,75-2,65
дуб 1538-2429 6400-10170 1,79-2,82
лиственница 1084-2207 4539-9241 1,26-2,57
сосна 1282-2130 5368-8918 1,49-2,48

Вторая группа
по ГОСТ 3243-88: сосна, ольха

ольха 1122-1744 4698-7302 1,30-2,03
ель 1068-1974 4472-8265 1,24-2,30

Третья группа
по ГОСТ 3243-88: ель, кедр, пихта, осина, липа, тополь, ива

кедр 1312-2237 5493-9366 1,53-2,60
пихта

1068-1974

4472-8265 1,24-2,30
осина 1002-1729 4195-7239 1,17-2,01
липа 1046-1775 4380-7432 1,22-2,06
тополь 839-1370 3515-5736 0,98-1,59
ива 1128-1840 4723-7704 1,31-2,14

Температура горения ("жаропроизводительность") различных пород дерева (древесины)

Порода Жаропроизводительность
(100%-максимум)
Температура горения,
max
Горный клен 100% 1200°С
Бук 87% 1044°С
Ясень 87% 1044°С
Граб 85% 1020°С
Боярышник 82% 984°С
Зимний дуб 75% 900°С
Лиственница 72% 864°С
Вяз 72% 864°С
Летний дуб 70% 840°С
Береза 68% 816°С
Пихта 63% 756°С
Акация 59% 708°С
Липа 55% 660°С
Сосна 52% 624°С
Осина 51% 612°С
Ольха 46% 552°С
Ива 40% 480°С
Тополь 39% 468°С

3. Плотность древесины. Тепловые свойства древесины. Материаловедение: конспект лекций [litres]

Читайте также

Физические свойства древесины

Физические свойства древесины К физическим свойствам древесины относятся ее плотность, влажность, теплопроводность, звукопроводность, электропроводность, стойкость к коррозии (то есть способность противостоять действию агрессивной среды), а также ее декоративные

Механические свойства древесины

Механические свойства древесины Механические свойства древесины более важны, так как от них зависят прочность и долговечность сооружений и изделий из дерева.Механическая прочность древесины – это ее возможность противостоять различным статическим и динамическим

Строение древесины

Строение древесины Сделав только поперечный срез, можно четко рассмотреть строение древесины. Каждый брусок необтесанного дерева имеет кору – это кожа дерева, которая не используется в работе, ее обязательно снимают. Под корой располагается зона роста дерева, которая

Физические свойства древесины

Физические свойства древесины К физическим свойствам древесины относятся ее плотность, влажность, теплопроводность, звукопроводность, электропроводность, стойкость к коррозии (то есть способность противостоять действию агрессивной среды), а также ее декоративные

Механические свойства древесины

Механические свойства древесины Механические свойства древесины более важны, так как от них зависят прочность и долговечность сооружений и изделий из дерева.Механическая прочность древесины – это ее возможность противостоять различным статическим и динамическим

Пороки древесины

Пороки древесины Внешнего осмотра достаточно для того, чтобы выявить пороки древесины: сучки, косослой, гниль, червоточину. Пороки древесины могут быть различными. Одни из них могут полностью исключить древесину из употребления, другие лишь ограничивают возможности по

Cушка древесины

Cушка древесины Различных пороков древесины во время работы можно избежать, так или иначе расположив чертеж на заготовке. Но в любом случае для работы надо брать только хорошо высушенную древесину, иначе есть вероятность, что после долгой и упорной работы весь труд

Тесание древесины

Тесание древесины Используется только при обработке кряжей, пластин и четвертей. Основной инструмент работы – топор. Прежде чем приступать к тесанию бревна, его освобождают от коры, укладывают на подмостки и шнуром намечают линии тески. С той стороны бревна, которая

Сверление древесины

Сверление древесины Этот прием используют для проделывания различных отверстий. Отверстия могут быть сквозными и глухими, глубокими и неглубокими, широкими и узкими. Сверлением производят выборку круглых отверстий и гнезд под шипы, шурупы, болты; кроме того,

Долбление древесины

Долбление древесины Долбление применяют в том случае, когда необходимо получить сквозные и глухие гнезда для шиповых соединений. Эту работу выполняют долотом и стамесками. Если инструмент хорошо заточен, то сложностей при выполнении, как правило, не возникает.Перед

Полирование древесины

Полирование древесины Полирование древесины представляет собой многократное нанесение на ее поверхность тончайших слоев политуры. Чаще всего применяется шеллачная политура, пленка которой эластична, светостойка, устойчива против царапин и обладает высокими

Лакирование древесины

Лакирование древесины Для того чтобы защитить древесину, подчеркнуть ее структуру, сделать более богатой игру светотени, поверхность изделия можно покрыть лаком. В зависимости от компонентов, которые входят в состав лака, различают натуральный лак и синтетический.

ЛЕКЦИЯ № 4. Свойства древесины

ЛЕКЦИЯ № 4. Свойства древесины 1. Цвет, блеск и текстура древесины Цвет древесины зависит от климатических условий произрастания дерева. В умеренном климате древесина почти всех пород окрашена бледно, а в тропическом имеет яркую окраску. Влияние климатического фактора

2. Влажность древесины и свойства, связанные с ее изменением

2. Влажность древесины и свойства, связанные с ее изменением В свежесрубленной древесине, как правило, содержится большое количество воды и в дальнейшем в зависимости от условий хранения оно может увеличиваться или уменьшаться, или оставаться на прежнем уровне. Но в

4. Электрические и акустические свойства древесины

4. Электрические и акустические свойства древесины Как показали многочисленные исследования электрических свойств древесины, ее электропроводность, т. е. способность проводить электрический ток, находится в обратной зависимости от ее электрического сопротивления.

6. Технологические свойства древесины

6. Технологические свойства древесины Технологические свойства: ударная вязкость, твердость, износоустойчивость, способность удерживать шурупы, гвозди и другие крепления, а также обрабатываемость режущими инструментами.Ударная вязкость древесины – это ее способность

Удельная теплоёмкость — урок. Физика, 8 класс.

Для того чтобы нагреть на определённую величину тела, взятые при одинаковой температуре, изготовленные из различных веществ, но имеющие одинаковую массу, требуется разное количество теплоты.

Пример:

Для нагревания \(1\) кг воды на \(1 \)°C требуется количество теплоты, равное \(4200\) Дж. А если нагревать \(1\) кг цинка на \(1\) °C, то потребуется всего \(400\) Дж. 

Удельная теплоёмкость вещества — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать веществу массой \(1\) кг для того, чтобы его температура изменилась на \(1~°C\).
\([c]=1\frac{Дж}{кг \cdot °C}\).

Пример:

По таблице удельной теплоёмкости твёрдых веществ находим, что удельная теплоёмкость алюминия составляет \(c(Al)=920 \frac{Дж}{кг \cdot °C}\). Поэтому при охлаждении \(1\) килограмма алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)) выделяется \(920\) джоулей энергии. Столько же необходимо для нагревания \(1\) килограмма на алюминия на \(1\) градус Цельсия (\(°C\)).

Ниже представлены значения удельной теплоёмкости для некоторых веществ.

 

Твёрдые вещества

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°С)

Алюминий

\(920\)

Бетон

\(880\)

Дерево

\(2700\)

Железо,

сталь

\(460\)

Золото

\(130\)

Кирпич

\(750\)

Латунь

\(380\)

Лёд

\(2100\)

Медь

\(380\)

Нафталин

\(1300\)

Олово

\(230\)

Парафин

\(3200\)

Песок

\(970\)

Платина

\(130\)

Свинец

\(120\)

Серебро

\(240\)

Стекло

\(840\)

Цемент

\(800\)

Цинк

\(400\)

Чугун

\(550\)

Сера

\(710\)

 

Жидкости

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°C)

Вода

\(4200\)

Глицерин

\(2400\)

Железо

\(830\)

Керосин

\(2140\)

Масло

подсолнечное

\(1700\)

Масло

трансформаторное

\(2000\)

Ртуть

\(120\)

Спирт

этиловый

\(2400\)

Эфир

серный

\(2300\)

 

Газы (при постоянном давлении и температуре \(20\) °С)

Вещество

\(c\),

Дж/(кг·°C)

Азот

\(1000\)

Аммиак

\(2100\)

Водород

\(14300\)

Водяной

пар

\(2200\)

Воздух

\(1000\)

Гелий

\(5200\)

Кислород

\(920\)

Углекислый

газ

\(830\)

 

Удельная теплоемкость реальных газов, в отличие от идеальных газов, зависит от давления и температуры. И если зависимостью удельной теплоемкости реальных газов от давления в практических задачах можно пренебречь, то зависимость удельной теплоемкости газов от температуры необходимо учитывать, поскольку она очень существенна.

 

Обрати внимание!

Удельная теплоёмкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна.

Пример:

Вода в жидком состоянии имеет удельную теплоёмкость, равную \(4200\) Дж/(кг·°С), в твёрдом состоянии (лёд) — \(2100\) Дж/(кг·°С), в газообразном состоянии (водяной пар) — \(2200\) Дж/(кг·°С).

Вода — вещество особенное, обладающее самой высокой среди жидкостей удельной теплоёмкостью. Но самое интересное, что теплоёмкость воды снижается при температуре от \(0\) °С до \(37\) °С и снова растёт при дальнейшем нагревании (рис. 1).

 

Рис. 1. График удельной теплоемкости воды

 

В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает из окружающей среды огромное количество теплоты. А зимой вода остывает и отдаёт в окружающую среду большое количество теплоты. Данное явление оказывает на климат данного региона. Летом здесь нет изнуряющей жары, а зимой — лютых морозов.

 

Высокая удельная теплоёмкость воды нашла широкое применение в различных областях: от медицинских грелок до систем отопления и охлаждения.

 

Не задумывались ли вы, почему воду используют при тушении пожаров? Из-за большой теплоемкости. При соприкосновении с горящим предметом вода забирает у него большое количество теплоты. Оно значительно больше, чем при использовании такого же количества любой другой жидкости.

 

Помимо непосредственного отвода тепла, вода гасит пламя ещё и косвенным образом. Водяной пар, образующийся при контакте с огнём, окутывает горящее тело, предотвращая поступление кислорода, без которого горение невозможно.

Какой водой эффективнее тушить огонь: горячей или холодной? Горячая вода тушит огонь быстрее, чем холодная. Дело в том, что нагретая вода скорее превратится в пар, а значит, и отсечёт поступление воздуха к горящему объекту.

Источники:

Рис. 1. Автор: Epop - собственная работа, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10750129.

Теплоемкость твердых материалов и жидкостей

 

НазваниеCpж
кДж/(кг °С)
НазваниеCpж
кДж/(кг °С)
Асбест 0,80 Мрамор 0,80
Асбоцемент (плиты) 0,96 Панели легкие строительные 1,47...1,88
Асфальт 0,92 Парафин 2,19
Базальт 0,84 Песчаник глиноизвестковый 0,96
Бакелит 1,59 Песчаник керамический 0,75-0,84
Бетон 1,00 Песчаник красный 0,71
Бумага сухая 1,34 Пластмасса 1.67...2.09
Волокно минеральное 0,84 Полистирол 1,38
Гипс 1,09 Полиуретан 1,38
Глина 0,88 Полихлорвинил 1,00
Гранит 0,75 Пробка 1,26...2,51
Графит 0,84 Пробка, крошка 1,38
Грунт песчаный 1.1...3.2 Резина твердая 1,42
Дерево, дуб 2,40 Сера ромбическая 0,71
Дерево, пихта 2,70 Слюда 0,84
Древесно-волокнистая плита 2,30 Солидол 1,47
Земля влажная 2,0 Соль каменистая 2.1...3.0
Земля сухая 0,84 Соль каменная 0,92
Земля утрамбованная 1,0-3,0 Соль поваренная 0,88
Зола 0,80 Стекло 0,75-0,82
Известь 0,84 Стекловолокно 0,84
Кальцит 0,80 Тело человека 3,47
Камень 0.84..1,26 Торф 1,67...2,09
Каолин (белая глина) 0,88 Уголь бурый (О...1ОО °С )  
Картон сухой 1,34 20% воды 2,09
Кварц 0,75 60% воды 3,14
Кизельгур (диатомит) 0,84 в брикетах 1,51
Кирпич 0,84 Уголь древесный 0,75... 1,17
Кирпичная стена 0,84... 1,26 Уголь каменный (0...100°С) 1,17... 1,26
Кожа 1,51 Фарфор 0,80
Кокс (0...100°С) 0,84 Хлопок 1,30
(0...1000°C) 1,13 Целлюлоза 1.55
Лед (0°С) 2.11 Цемент 0,80
(-10°С) 2,22 Чугун 0,55
(-20 °С) 2,01 Шерсть 1,80
(-60 °С ) 1,64 Шифер 0,75
Лед сухой (твердая CO2) 1,38 Щебень 0,75...1,00
НазваниеCpж
кДж/(кг °С)
НазваниеCpж
кДж/(кг °С)
Ацетон 2,22 Масло минеральное 1,67...2,01
Бензин 2,09 Масло смазочное 1,67
Бензол (10°С) 1,42 Метиленхлорид 1,13
(40С) 1,77 Метил хлорид 1,59
Вода чистая (0°С) 4,218 Морская вода (18°С)  
(10°С) 4,192 0,5% соля 4,10
(20°С) 4,182 3% соля 3,93
(40°С) 4,178 6% соли 3,78
(60°С) 4,184 Нефть 0,88
(80°С) 4,196 Нитробензол 1,47
(100°С) 4,216 Парафин жидкий 2,13
Глицерин 2,43 Рассол (-10°С)  
Гудрон 2,09 20% соли 3,06
Деготь каменноугольный 2,09 30% соли 2,64...2,72
Дифенил 2,13 Ртуть 0,138
Довтерм 1,55 Скипидар 1,80
Керосин бытовой 1,88 Спирт метиловый (метанол) 2,47
Керосин бытовой (100 °С) 2,01 Спирт нашатырный 4,73
Керосин тяжелый 2,09 Спирт этиловый (этанол) 2,39
Кислота азотная 100%-я 3,10 Толуол 1.72
Кислота серная 100%-я 1,34 Трихлорэтилен 0,93
Кислота соляная 17%-я 1,93 Хлороформ 1,00
Кислота угольная (-190°С) 0,88 Этиленгликоль 2,30
Клей столярный 4,19 Эфир кремниевой кислоты 1,47

 

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

Удельная теплоемкость строительных материалов

c = ΔQ / * ΔT ) [Дж/(кг * К)]

где:

ΔQ - изменение теплоты [Дж]
ΔT - изменение температуры [К]
m - вес материала [кг]

Удельная теплоемкость используется для определения количества тепла, которое может хранить материал.Чем выше удельная теплота сгорания, тем медленнее нагревается материал.

Удельная теплоемкость материала равна теплоемкости C деленная на массу c = C / м

Стандарт EN ISO 10456:2007 дает удельные значения теплоемкости для различных материалов и веществ, используемых в строительстве.

Для каменных конструкций удельную теплоемкость следует принимать в соответствии с EN 1745.

Удельная теплоемкость c - характеристическая величина для данного материала (вещества) при данной температуре, влажности и давлении и постоянном объеме.

Удельная теплоемкость при постоянном давлении (1000 гПа) определяется: c p

Удельная теплоемкость при постоянном объеме определяется: c В

90 110

материал

c p [Дж/(кг*К)]

Примеры значений удельной теплоемкости c p на основе
EN ISO 10456: 2007 и EN 1745: 2012 (приложение A)

земля: глины и глины

1670 - 2500

песок и гравий

910 - 1180

бетон (плотность от 1800 до 2400 кг/м 90 134 3 90 135 и до 2% армирования)

1000

кирпичные элементы (все типы)

1000

растворы для кладки и штукатурки (всех типов)

1000

натуральные камни (все виды)

1000

плитка: керамическая

800

плитка: бетон

1000

плитка: керамика/фарфор

840

из пластмассы

1000

стекло

750

дерево

1600

металлы: алюминиевые сплавы

880

чугун

450

свинец

130

сталь

450

нержавеющая сталь

460

медь

380

пластик

900 - 2200

минеральная вата (стеклянная, каменная)

1300

полистирол (EPS), экструдированный полистирол (XPS)

1300

лед, снег

2000


.

Теплопроводность дерева - Деревянные бревенчатые дома

Физические и механические свойства древесины

Основным показателем его механических свойств является герметичность, т.е. способность останавливать воздействие внешних факторов. Для определения пригодности древесины в качестве строительного материала важны ее гибкость, герметичность, влажность, теплопроницаемость, способность высыхать и набирать влагу.

Рассмотрим вышеупомянутое:

Герметичность .При влажности не более 12 % древесину по воздухонепроницаемости можно разделить на следующие группы (кг/м):

  • повышенной герметичности - 750 и выше
  • средней герметичности - 550 - 740
  • низкая герметичность - 540 и ниже

В таблице 1 показана герметичность различных пород дерева.

Влажность - свойство древесины, характеризующееся количеством присутствующей в ней влаги. Структура древесных волокон такова, что влага легче проникает через край дерева.Влага, находящаяся в клетках и в межклеточном пространстве, называется свободной, а в стенках клетки - связанной или гигроскопической. Относительная влажность – это весовое соотношение между содержанием влаги в древесине и массой сухой древесины. По вышеперечисленному древесина бывает абсолютно сухой (влажность 0%), комнатно-сухой (влажность от 8 до 15%), воздушно-сухой (влажность от 16 до 20%), полусухой (влажность от 21 до 23%), сырые (влажность более 23%), свежесрезанные (влажность от 40 до 75%) и влажные (влажность более 75%).

В таблице 2 приведены показатели средней влажности древесины в свежесрубленном состоянии.

Теплопроводность - свойство древесины передавать тепло от одной поверхности к другой. Теплопроводность зависит от его влажности и кубатуры. Влажное дерево имеет более низкий коэффициент проводимости. Вес древесины зависит от породы: хвойные породы обладают меньшей герметичностью и, соответственно, меньшей теплопроводностью.

Таблица 1.Физические свойства древесины (прибл.).

Древесные породы герметичность кг/м 3 коэффициент высыхания (числитель) и набухание (знаменатель)
при влажности 12 % договорная в сухом виде по объему сияющий угловой
Береза ​​ 630 600 500 0,54/0,64 0,26/0,28 0,31/0,34
Дуб черешчатый 670 640 530 0,47/0,55 0,17/0,18 0,32/0,35
ель 690 650 550 0,43/0,50 0,18/0,19 0,27/0,29
липа 445 420 360 0,43/0,50 0,16/0,17 0,28/0,31
лиственница 495 480 400 0,49/0,58 0,22/0,23 0,30/0,33
ольха 660 630 520 0,52/0,61 0,19/0,20 0,35/0,39
Тополь / осина 520 490 420 0,43/0,49 0,16/0,17 0,28/0,30
Пихта кавказская 495 470 400 0,41/0,47 0,14/0,15 0,28/0,30
Пихта сибирская 435 410 350 0,46/0,54 0,17/0,18 0,31/0,34
Сосна кедровая 375 350 300 0,39/0,44 0,11/0,11 0,28/0,31
Сосна обыкновенная 435 410 350 0,37/0,42 0,12/0,12 0,26/0,28
500 470 400 0,44/0,51 0,17/0,18 0,28/0,31

Таблица 2.Коэффициенты средней влажности древесины в свежесрубленном состоянии.

90 047 90 038 90 039 Хвойные (в среднем) 90 040 90 039 80 90 040 90 047 90 038 90 039 жесткий (средний) 90 040
Древесные породы Влажность свежесрубленной древесины (%) 90
ель 91
лиственница 82 90 040
пихта 101
Кедр, сосна сибирская и корейская 92
Сосна обыкновенная 88
Мягколистные (средние)
ива 85
липа 60
Тополь Осина 82 90 040
ольха 84
Тополь 93 65
береза ​​бородавчатая и моховая 78
береза ​​ребристая 68
Бук 64 90 040
вяз 78
захват 60
дуб 50
ясень 78
ясень II 36

Преимущество по теплопроводности дерева перед кирпичом очевидно.

Кирпичная стена толщиной 510 мм (два кирпича) имеет те же теплоизоляционные свойства, что и деревянная бревенчатая стена толщиной 100 мм. Когда дело доходит до сопоставимой стоимости, преимущество также на стороне дерева. Также следует добавить, что деревянные стены приобретают тепло и равномерно передают его всей квартире. В таком доме будет тепло даже при самых низких температурах.

Акустическая проводимость - Характеристика, описывающая передачу звука.Звук распространяется неравномерно в разные стороны. Звукопропускание вдоль волокон в 4-5 раз выше, чем поперек.

Сушка - уменьшение объема древесины за счет потери воды. В разных направлениях дерево сохнет неравномерно. При снижении влажности от 30 до 0 % сушка составляет 0,1 % вдоль волокон, радиально от 4 до 8 % и углово от 8 до 12 %.

Набухание - процесс, противоположный сушке. Высокая влажность позволяет древесине хорошо впитывать влагу, набухая и одновременно увеличиваясь в размерах.В результате пробелы исчезают. Избыток влаги в древесине ухудшает ее физико-механические свойства. Влага при сушке теряется очень медленно. Повышенная влажность готовой продукции вызывает изменение геометрических размеров, коробление и, как следствие, снижение ее качества.

.

Теплоизоляционные свойства древесины - Строительные лицензии

Теплоизоляционные свойства древесины

Теплоизоляционные свойства древесины значительно повышаются в пористых теплоизоляционных плитах (опилочно-цементных, щебнецементных и волокнистых плитах), задачей которых является тепло- и звукоизоляция. В области теплоизоляции желателен материал с малым удельным весом, с ячеистой структурой, содержащий как можно большее количество как можно более мелких, заполненных воздухом пустот (программа лицензирования строительства на основе компьютера).Другими желательными свойствами являются водостойкость, негорючесть, устойчивость к грибкам и отсутствие компонентов, вызывающих коррозию металлов.

Материалом, который, особенно после соответствующей обработки (вспенивания), отвечает большинству этих требований, является пробка; имеет гибкий каркас и содержит большое количество мелких пустот, его теплопроводность составляет 0,031-0,034 ккал/м·ч C (строительная лицензионная программа ANDROID). Пробка используется как высококачественный изоляционный материал (особенно в холодильной технике) в виде твердых и измельченных пробковых пластин.В качестве материала-заменителя можно с успехом использовать изоляционные плиты из измельченной сосновой коры (например, плиты из битумной коры).

Коэффициент теплопроводности, выраженный в физических единицах, показывает повышение температуры в кубе объемом 1 см3, если бы он сохранил прошедшее через него тепло в течение 1 с при градиенте температуры 1 °С/см; при техническом использовании эта величина выражается в м2/ч. Температуропроводность зависит от влажности и температуры древесины; на практике влиянием влажности (строительный ценз) пренебрегают.
Чем выше значение коэффициента теплопроводности а, тем быстрее происходит выравнивание температурных перепадов внутри тела, в данном случае в древесине.

Приведенная формула показывает, что температурная проводимость увеличивается, когда коэффициент теплопроводности X высок, а удельная теплоемкость и удельный вес малы. Теплопроводность древесины низкая, а значит и низкая теплопроводность; поэтому выравнивание температурных перепадов в древесине происходит медленно.

Сухая древесина

Сухая древесина нагревается быстрее, чем влажная (программа устного экзамена). Влажность древесины снижает теплопроводность. Это связано с тем, что в сухой древесине клетки заполнены воздухом, а воздух имеет теплопроводность во много раз выше, чем у воды. Температурная проводимость увеличивается с повышением температуры древесины.
Температуропроводность играет важную роль в вопросах огнестойкости древесины, теплоемкости древесины и в вопросах, связанных с определением температуры внутри сортиментов древесины в процессах сушки, пропаривания, размягчения и пропитки древесины ( мнение о программе).

Теплопроводность оказывает решающее влияние на тепловые свойства напольных покрытий. Напольные материалы в жилых помещениях для людей и животных должны как можно меньше отводить тепло от ног; полы должны быть, выражаясь бытом, «теплыми». Этим условиям отвечают материалы с низкой теплопроводностью, среди которых ведущее место занимает древесина. Испытания теплового показателя пола или напольных материалов проводят путем измерения температуры через соответствующие промежутки времени в медной пластине в форме стопы, к которой равномерно прикладывается одинаковое количество тепла (связующее нормативных актов).Пластина, помещенная на испытуемый материал, показывает падение температуры; чем медленнее снижение (более пологая кривая), тем выше теплотворная способность испытуемого напольного покрытия.

Присутствие воды в древесине усложняет и скрывает явление теплового расширения; поэтому тепловое расширение полностью сухой древесины и влажной древесины следует рассматривать отдельно. В практической жизни мы имеем дело только с влажной древесиной с меньшим или большим содержанием воды (акция 3 в 1).
Выше 0°С при повышении температуры размеры древесины увеличиваются за счет теплового расширения, но в то же время уменьшаются за счет явлений десорбции.

.

Теплоемкость бревенчатых домов - Строить из дерева - портал для любителей деревянного строительства

Отчет об исследовании энергоэффективности бревенчатых домов - Бюро исследований национальных стандартов

Подтверждение эффекта накопления энергии тепловой массой в бревенчатых стенах индивидуального жилья

Резюме выводов
Исследование было проведено Национальным исследовательским бюро стандартов (NBS) по поручению Министерства строительства и городского развития (HUD) и Министерства энергетики (DOE) для определения влияния тепловой массы (веса массивных бревенчатых, кирпичных или блочных стен) на потребление энергии в зданиях.Осенью 1980 года для испытаний на участке NBS в 20 милях к северу от Вашингтона были построены шесть зданий размером 20 x 20 футов. (6,10 х 6,10 м). Каждое здание было идентичным, за исключением конструкции внешних стен. В зданиях поддерживалась одна и та же температура в течение 28-недельного периода испытаний с 1981 по 1982 год. Потребление энергии каждым зданием тщательно фиксировалось техническими специалистами NBS в течение всего этого времени.

Результаты испытаний

- За 3-недельный весенний отопительный период бревенчатый дом израсходовал на 46% меньше тепловой энергии, чем утепленный каркасный дом (см. схему А).

- В течение 11-недельного летнего периода охлаждения бревенчатый дом потреблял на 24% меньше энергии для охлаждения, чем утепленный деревянный каркасный дом (см. диаграмму B).

- В течение 14-недельного зимнего отопительного периода бревенчатый дом и утепленный каркасный дом потребляли одинаковое количество тепловой энергии (см. диаграмму С).

технических специалиста NBS, проводивших исследование, рассчитали значение R для бревенчатого дома, построенного из цельного прямоугольного бревна толщиной 7 дюймов (17,8 см) с номинальным значением R-10.Классификация для утепленного здания в деревянном каркасе с элементами стен 2″ x 4″ (38 x 89 мм) и толщиной изоляции из стекловаты 3″ (90 мм) дает номинальное значение R-12, что делает деревянную каркасную конструкцию на 17% выше значения R. Однако за весь 28-недельный период за три цикла испытаний в разные сезоны (сезоны) оба здания израсходовали практически одинаковое количество энергии. Это привело НБС к выводу, что тепломасса бревенчатых стен в одноквартирном доме обладает свойствами аккумулирования энергии.

Вклад Совета Балийского дома (LHC)
Бревенчатый дом, используемый NBS для исследований в области хранения энергии, был подарен и построен членами LHC (преемником NALHC). С момента создания БАК в 1977 году более четверти миллиона долларов было потрачено на исследовательские и испытательные проекты, связанные с бревенчатым домостроением. Члены совета добровольно потратили десятки часов своего времени на проведение этого исследования в интересах промышленности, строителей и владельцев бревенчатых домов.1 января 1982 г. LHC присоединился к NAHB в составе Совета производителей товаров для дома. В июле 1985 года членский состав Совета был увеличен в связи с слиянием Североамериканской ассоциации строителей бревен, и название было изменено на Североамериканский совет бревенчатых домов. Все члены Совета также являются индивидуальными членами NAHB и поддерживают многие ценные мероприятия NAHB за счет своих членских взносов.Североамериканский совет по бревенчатым домам — это некоммерческая добровольная организация, представляющая шестьдесят строителей бревенчатых домов.

Испытание NBS подтверждает свойства накопления энергии - теплоемкость бревенчатых домов.

Полный отчет
В ходе первого подобного обширного практического исследования исследователи NBS подтвердили, что тяжелые стены (например, из массива дерева, бетонных блоков или кирпича) демонстрируют эффект массового накопления энергии в домах на одну семью летом и промежуточный отопительный период в весенний и осенний сезоны в условиях умеренного климата.Однако в зимний отопительный сезон массового эффекта не наблюдалось.

По мнению ученых NBS, это крупномасштабное практическое исследование должно помочь разрешить спор о том, потребляют ли односемейные дома со сплошными (тяжелыми) стенами меньше энергии для обогрева и охлаждения помещения, чем легкие дома с аналогичной теплоизоляцией.

Исследовательская группа NBS установила, что тяжелые стены (в том числе здание № 5 - бревенчатая конструкция) показали теплоемкость и, следовательно, экономят значительное количество энергии как в летний период охлаждения, так и в промежуточный отопительный сезон - весенне-осенний сезон в этом районе. (Вашингтон).

Использование R-значений
Большинство государственных и местных зданий требуют определенного R-значения или значения теплоизоляции для стен, потолков и полов здания. Эти значения меняются при изменении географического положения и климатических условий. Технический персонал Совета строителей жилья (HMC) и другие специалисты отрасли часто ставили под сомнение исключительное требование определенных значений R для классификации энергоэффективности стен здания, игнорируя при этом теплоемкость, которая является свойством тяжелых (бревенчатых) стен.Значение R понятно большинству профессионалов и является надежным показателем теплового поведения материала - при постоянных условиях - внешних и внутренних температурах. Технический персонал HMC утверждает, что это не реальные условия, когда температура наружного воздуха сильно колеблется в течение типичного цикла дня и ночи. Чтобы получить верную классификацию тепловой массы здания в этих условиях, строительные нормы и правила должны также учитывать влияние массы тяжелых (бревенчатых) стен.

Что такое «эффект массы»
По мнению ученых NBS, «эффект массы» связан с явлением, когда передача тепла через стены здания задерживается из-за высокой теплоемкости (удержания) массы стен . Следовательно, потребность в отоплении или охлаждении для поддержания температуры внутри может при определенных условиях быть отложена до тех пор, пока не создадутся условия, наиболее благоприятные для теплообмена стены и работающего оборудования». Это явление удержания тепла также называется «теплоемкостью» или замедлителем времени — сопротивление материала (например, цельной кладки) с течением времени, позволяющее температуре изменяться при переходе с одной стороны на другую.

Как масса экономит энергию
Исследователи NBS объяснили энергосберегающий эффект массы в период летнего похолодания следующим образом: в сезон происходит днем, когда система охлаждения обычно работает, причем наиболее сильно. Однако в зданиях с толстыми стенами (таких как бревенчатые) замедлитель теплопередачи означает, что максимальный приток тепла к стенам обычно происходит в более прохладные периоды ночи, когда охлаждающее устройство используется реже или вообще не используется.Как следствие, потребность в энергии для охлаждения снижается…»

Испытания NBS

показывают, что конструкция бревенчатой ​​стены работает лучше, чем утепленный деревянный дом в период промежуточного отопления и летнего периода охлаждения; однако в течение зимнего отопительного сезона заметной разницы не наблюдалось. В течение зимнего отопительного сезона эффекта массы не отмечалось, так как всем утепленным домам и бревенчатым домам требовалось сопоставимое количество тепловой энергии в час для поддержания заданной внутренней температуры.

Ограничения испытаний
Как и все подобные процедуры испытаний, согласно NBS, эти испытания имеют свои собственные ограничения, поэтому эти факторы необходимо учитывать при использовании результатов. В конструкциях не было перегородок и мебели, которые способствовали бы увеличению эффекта массы деревянных каркасных построек. Окна также всегда были закрыты, а здания были спроектированы так, чтобы максимально использовать эффект массы стен.

Результаты также сильно зависят от климатических условий, и эти результаты относятся к умеренному климату в районе Вашингтона, округ Колумбия.

Будущие испытания
В будущем планируется провести испытания на тех же зданиях, преодолев некоторые из этих ограничений путем установки перегородок и открывания окон, когда это необходимо. Кроме того, недавно разработанная компьютерная модель NBS, которая прогнозирует энергопотребление для многокомнатных конструкций, будет согласована со стандартом (считается действительным) и, следовательно, будет использоваться для распространения результатов испытаний NBS на другие места и климатические условия в стране.

Запросы

Совет по строительным системам доволен тем, что длительная битва за признание обоснованности «теплоемкости» была подтверждена исследованиями и что доказана энергоэффективность бревенчатых домов. В настоящее время Совет участвует в исследовательской программе, аналогичной программе, проводимой Национальной испытательной лабораторией Ок-Ридж в Альбукерке, штат Нью-Мексико, и надеется дополнить эти результаты, способствуя признанию «эффекта теплоемкости» в строительных нормах и правилах. общенациональный.Мы ожидаем результатов исследований, проведенных НБС в этой области исследований, и результатов программы НБС на компьютерной модели.

ДИАГРАММА A - Косвенный нагрев

Вертикальная ось - совокупное значение отопления
Горизонтальная ось - черные диаграммы - изолированные здания
Разделенные диаграммы - неизолированные здания

В 3-недельный промежуточный (весна/осень) отопительный сезон бревенчатый дом (№ 5) потреблял на 46% меньше тепловой энергии, чем утепленный деревянный каркас (№ 1).

Примечание: подробности об этих 6 зданиях см. на последней странице.

ДИАГРАММА B — Летнее охлаждение

Вертикальная ось - совокупное охлаждение
Горизонтальная ось - черные диаграммы - изолированные здания
Разделенные диаграммы - неизолированные здания

В течение 11-недельного летнего сезона охлаждения бревенчатое здание (№ 5) потребляло на 24% меньше энергии для охлаждения, чем утепленное деревянное каркасное здание (№ 1).

ДИАГРАММА C - Зимнее отопление

Вертикальная ось - совокупное значение отопления
Горизонтальная ось - черные диаграммы - изолированные здания
Разделенные диаграммы - неизолированные здания

В течение 14-недельного зимнего отопительного сезона бревенчатый дом (№ 5) класса Р-10 потреблял почти столько же тепловой энергии, сколько утепленный каркасный дом (№ 1) со стенами класса Р-12 и утепленный кирпичный дом (№ 3 ) с гранями, классифицированными по R-14.

Техническая информация

Описание испытательных зданий
Шесть однокомнатных испытательных зданий шириной 20 футов (6,10 м), длиной 20 футов (6,10 м) и высотой 7 футов (2,15 м) были построены снаружи на территории исследовательского полигона NBS в г. Гейтерсберг, Мэриленд (20 км к северу от Вашингтона)

Детали конструкции стены:
Здание №1 - каркас деревянный утепленный, номинал R-12 (без веса), с внешней деревянной обшивкой 5/8″ (16 мм), 2 x 4″ (38 x 89 мм) стеновые шпильки, изоляция из стекловаты 3 1/2″ (90 мм), пластиковая пароизоляция и ?» (12,5 мм) с гипсокартоном.

Корпус № 2 - Каркасный неизолированный дом, номинал R-4 (без веса), как указано выше, но без изоляции из стекловаты.

Корпус № 3 - Дом кирпичный утепленный, номинал Р-14 (включая наружную массу) с кирпичом 4″ (10 см), блоком 4″ (10 см), утеплителем пенопластом 2″ (5 см), пароизоляцией пластиковой, натереть и?" (12,5 мм) с гипсокартоном.

Строй № 4 - Дом кирпичный неутепленный, номинал Р-5 (с наружной массой) с 8″ (20 см) блоком, решеткой, пароизоляцией и ?" (12,5 мм) гипсокартон, без полистирола

Строение № 5 - Дом сруб номиналом Р-10 (с собственным весом) из цельных прямоугольных бревен 7″ (18 см), соединенных в шпунт-паз, без дополнительного утепления, без пароизоляции и внутреннего гипсокартона.

Корпус № 6 - дом кирпичный утепленный номиналом Р-12 (с внутренней массой) из кирпича 4″ (10 см), засыпка перлитовая рыхлая 3 1/2″ (9 см), блок 8″ (20 см) и ?» (12,5 мм) внутренняя штукатурка.

Внутренние и наружные поверхности e
Внутренние поверхности зданий окрашены в белый цвет. Наружные поверхности корпусов 1, 2 и 4 окрашены примерно в тот же цвет, что и наружные облицовочные кирпичи корпусов 3 и 6

Окна
4 двойных окна, стеклопакет (двойной), с наружными зимними окнами, два на юг, два на север.Общая площадь окон 43,8 квадратных футов (4,0 м2) или 11% от площади пола.

Двери
Одна утепленная металлическая дверь на восточной стене. Общая площадь двери 19,5 квадратных футов (1,82 м2)

Потолочная и кровельная конструкция
Каждое из испытуемых зданий имело крутую крышу с вентилируемым чердачным помещением с подкровельной и фронтонной вентиляцией. Вентиляционное отверстие соответствует минимальным стандартам HUD. 11-дюймовый (28 см) изолирующий стеклянный мат (R-34) был установлен на потолке каждого тестируемого здания.

Пол
Бетонная плита перекрытия утеплена пенопластом толщиной 1 ″ (2,5 см) с обеих сторон – внутри и снаружи фундамента.

Блок обогрева/охлаждения:
Каждое тестовое здание было оборудовано центральным электрическим блоком воздушного отопления мощностью 4,1 кВтч и системой кондиционирования воздуха производительностью 13 000 БТЕ/ч.

Наличие технического отчета:
Вся техническая презентация этого исследования была подготовлена ​​Д.М. Берч, У.Э. Реммерт, Д/Ф. Кринц и К.С. Барнс из NBS, Вашингтон, округ Колумбия Июнь 1982 г. и озаглавлен «Практические исследования влияния массы стен на отопление и охлаждение односемейных домов». Это исследование было представлено на семинаре по «Влияние тепловой емкости на здания», проходивший в Ноксвилле, штат Теннесси, 2–3 июня 1982 г., Окриджская национальная лаборатория, Окридж, штат Теннесси.

Копии отчета и других тестов имеются - пишите на
У.S. Министерство торговли
Национальное бюро стандартов, Центр строительных технологий
Здание 226, комната B1 14
Gaithersburg, MD 20899

СОВЕТ БРЕНЕВЫХ ДОМОВ
НАЦИОНАЛЬНАЯ АССОЦИАЦИЯ СТРОИТЕЛЕЙ ДОМОВ
15th & M Streets, N.W.
Вашингтон, округ Колумбия 20005

Исходный отчет доступен в Интернете по адресу:
http://www.oldvaloghomes.com/EnergyEfficiency/energy_effieciency_of_log_homes.htm

.90 000 Лигноцеллюлозные материалы в строительстве - BudownictwoNaturalne.info.pl 9000 1

Лигноцеллюлозные материалы уже много лет сопровождают человека и составляют один из основных элементов его окружающей среды. Благодаря своим уникальным свойствам и широкой доступности в прошлом веке они снова стали объектом интереса ученых, дизайнеров и архитекторов.

Мировая тенденция, ведущая к снижению энергопотребления и потребности в тепле в строительстве, является причиной поиска новых материалов, отвечающих все более жестким требованиям.Одной из причин интереса к лигноцеллюлозным материалам являются их очень хорошие термические и гигроскопические свойства . Имеющаяся информация подтверждает, что биоматериалы могут стать отличной заменой известным теплоизоляционным материалам, таким как, например, пенополистирол или пенополиуретан. В настоящее время натуральная теплоизоляция в основном изготавливается из дефибрированной древесины, однолетних растений, например соломы, злаков (рожь, тритикале, кукуруза), овечьей шерсти и пробки. В зависимости от вида используемого сырья получают материалы с разными свойствами и назначением.

Тепловые свойства натуральных изоляционных материалов

Основными тепловыми свойствами изоляционных материалов являются: удельная теплоемкость, теплопроводность и плотность. Коэффициент теплопроводности определяет способность материала проводить тепло, чем меньше его значение, тем материал менее теплопроводен и обладает лучшими изоляционными свойствами (для неподвижного воздуха коэффициент теплопроводности равен 0,025 Вт/(м·К)).Значение коэффициента теплопроводности зависит от плотности, влажности, степени фрагментации материала, вида используемых вяжущих и параметров технологического процесса. Из-за большого количества переменных значения коэффициента теплопроводности для материалов, изготовленных из одного и того же сырья, могут существенно отличаться. Удельная теплоемкость определяет количество теплоты, необходимое для изменения температуры единицы массы материала на один Кельвин, и больше всего зависит от содержания влаги в материале. С увеличением удельной теплоемкости увеличивается теплоемкость (способность аккумулировать тепло) материала, что очень важно в случае пористых теплоизоляционных биоматериалов.

Аккумулирование тепла

Теплоемкость есть произведение удельной теплоемкости на плотность и вместе с ее увеличением увеличивается количество теплоты, которое может быть аккумулировано в перегородке. Высокая теплоемкость обеспечивает комфорт использования помещений как зимой, так и летом, так как зимой ограничивает теплопотери, а летом защищает от чрезмерного перегрева перегородки. В процессе проектирования следует ориентироваться как на теплоемкость, так и на коэффициент теплопроводности, так как оба этих параметра определяют изоляционные свойства перегородки.

Материал Плотность ρ ; кг/м 3 Удельная теплоемкость c ; Дж/(кг·К) Теплопроводность λ ; Вт/(м·К) Объемная теплоемкость; кДж/(м 3 К)

Температуропроводность a ;

10 -7 м 2

Бетон 2200 840 1.700 1848 9.199
Дерево 500 1500 0,160 750 2,133
Стекловолокно 80 840 0,045 67,2 6,696
ОСП 620 1500 0,180 930 1,935
Древесные волокна 230 2100 0,041 483 0,849
Поротерм 1200 1000 0,320 1200 2,667
Силикаты 1500 880 0,900 1320 6,818
Полистирол 40 1460 0,038 58,4 6.507
VestaEco CELL 50 1920 0,039 96 4,063
ВестаЭко ЗАЩИТА 180 2100 0,048 252 1,746
Минеральная вата 80 750 0,045 60 7 500
В таблице приведены ориентировочные значения теплофизических свойств строительных материалов, которые могут изменяться в зависимости от влажности и технологического процесса.

Достаточный комфорт пользования помещениями обеспечивают также «дышащие стены», т.е. материалы, используемые в конструкции перегородки, должны быть диффузионно-открытыми. Поэтому используемые материалы должны иметь низкое сопротивление диффузии (хорошие диффузионные свойства). Этот коэффициент характеризует перенос водяного пара, чем меньше его значение, тем лучше «дышит» материал (коэффициент сопротивления диффузии для неподвижного воздуха равен 1).Кроме того, диффузионно-открытый материал снижает риск конденсации водяного пара на внутренней поверхности стены и улучшает микроклимат и тепловой комфорт в помещении (более высокая температура поверхности перегородки).

Пример списка тепловых свойств выбранных строительных материалов показывает, что натуральная изоляция может очень эффективно заменить известные до сих пор решения. Особо следует отметить высокое значение удельной теплоемкости при сохранении низкой плотности и, следовательно, очень низкое значение коэффициента теплопроводности.Величина удельной теплоемкости увеличивает теплоемкость используемого материала, улучшая его способность аккумулировать тепло, что положительно сказывается на тепловой инерции перегородки и комфортности пользования помещениями. Кроме того, использование материалов с хорошими диффузионными свойствами (низкий коэффициент сопротивления диффузии) улучшает микроклимат в помещении и предотвращает чрезмерное увлажнение перегородки и все вытекающие из этого негативные последствия.

Если вы ищете натуральные, экологические строительные материалы из категории изоляционных материалов, обязательно стоит ознакомиться с предложением Vestaeco.номер

Автор статьи: др инж. Лукаш Чайковский - технолог по дереву, с 2015 года доцент кафедры механики и термической технологии факультета технологии древесины Университета естественных наук в Познани. В своей научной работе он занимается тепловыми балансами и исследованиями термических и гигроскопических свойств лигноцеллюлозных материалов.


Если вас интересует натуральное строительство, глино-известковая штукатурка и другие услуги, консультации и выполнение - обязательно посетите сайт ГлиноДом.номер


.

Отопление деревянного дома - Список задач

а) Запишем формулу теплового потока:

\ [Q = \ lambda \ frac {S \ тау} {d} \ Delta t, \]

где λ - коэффициент теплопроводности, S площадь поверхности стен, которую посчитаем как

\ [S = (2a + 2b) h, \]

d - толщина стены, τ время, а Δ t = t 2 - t 1 разница температур внутри и снаружи коттеджа.

После подстановки получаем формулу и далее значение:

\ [Q = \ lambda \ frac {\ left (2a + 2b \ right) h \ tau} {d} \ left (t_2-t_1 \ right) \] \ [Q = 0 {,} 15 \ cdot \ frac {\ left (2 \ cdot {10} +2 \ cdot {7} \ right) \ cdot3 {,} 5 \ cdot {86400}} {0 {,} 5} \ cdot \ влево [18 - (- 10) t_1 \ вправо] \, \ mathrm {J} \] \[Q\,\dot{=}\,8{,}6\cdot{10^{7}}\,\mathrm{J}=86\,\mathrm{MJ}\]

б) Благодаря сгоранию древесины массой м мы получим Нм тепла.6} \, \ mathrm {Ws} = 3 {,} 6 \, \ mathrm {MJ} \]

Это соотношение показывает, что мы будем платить 0,40 злотых за 3,6 МДж электроэнергии. Это означает, что мы будем платить за электрическое отопление каждый день.

\[\frac{86}{3{,}6}\cdot0{,}40\,зл=9{,}56\,зл.\]

г) Обозначим величину расхода воды через радиатор q v , тогда за время τ радиатор пройдет q v τ воды. При остывании эта вода отдает

теплоты. \[Q_V=cq_V\tau\left(t_3-t_4\right).\]

Сравните теплоту, выделяемую водой, и теплоту, протекающую через стены

\ [Q_V = Q \] \[c_\mathrm{voda}q_V\tau\left(t_3-t_4\right) = \lambda\frac {\left(2a+2b\right)h\tau}{d}\left(t_2-t_1\right) ) \]

Рассчитаем искомый расход воды:

\ [q_V = \ lambda \ frac {\ left (2a + 2b \ right) h \ left (t_2-t_1 \ right)} {c_ \ mathrm {voda} d \ left (t_3-t_4 \ right)} \] \ [q_V = 0 {,} 15 \ cdot \ frac {\ left (2 \ cdot {10} +2 \ cdot {7} \ right) \ cdot {3 {,} 5} \ cdot \ left [18- ( -10)\right]} {4180\cdot{0{,}5}\cdot\left (80-70\right)}\,\mathrm{kg\cdot s^{- 1}}\] \[q_V\,\dot{=}\,0{,}024\,\mathrm{kg\cdot s^{- 1}} = 86\,\mathrm{kg\cdot h^{- 1}}\ ] .

Удельная теплоемкость - теплоемкость. - блог богданфиз

Я рассмотрю эту проблему в объемном контексте. Возьмем, в зависимости от потребностей, кубический сосуд из материала, более или менее пропускающего тепловые фотоны. Выкачаем из него молекулы воздуха вместе с фотонами. С частью, потому что скорость фотонов несравненно больше скорости прокачки газа (схема задачи). Во время откачки часть фотонов выходит из газа в сосуде.Иначе мы не поступим, потому что газ — это смесь частиц и фотонов (микрочастиц). Чем быстрее откачка, тем ниже начальная температура внутри. Через некоторое время в результате перетока фотонов из внешней среды внутрь их плотности в сосуде и окружающей среде выровняются. Термометр внутри сосуда показывает температуру окружающей среды. Таким образом, в сосуде сохранялась некоторая энергия в виде фотонов. Рассмотрим обратный процесс. Теперь давайте окружим этот пустой сосуд, например.слой воды с температурой ниже ее внутренней температуры. При соблюдении соответствующих изолирующих и временных условий часть фотонов изнутри сосуда будет проникать в воду, нагревая ее. Температура воды и внутренней части будет одинаковой. Этот опыт показывает, что закрытый сосуд, лишенный молекул газа, также обладает определенной фотонной теплоемкостью. Рассмотрим полные внутренние кубические образцы вещества того же объема, сделанные, например, из металла, сухого дерева, полистирола и т. д.(жидкости, газы). Поместим их в среду с температурой выше их собственной температуры. Что мы наблюдаем? Фотоны из окружающей среды в разной степени и интенсивности будут проникать в их недра. Через несколько разное время температуры этих тел сравняются с температурой окружающей среды. В случае металлов процесс проникновения фотонов будет достаточно интенсивным, так как инерционное согласование фотонов и электронов относительно хорошее. В отношениях фотон-электрон происходит непрерывное поглощение-испускание фотонов.Есть также некоторые внутренние отражения фотонов, колебания атомов. Следовательно, металлы являются хорошими проводниками фотонного тепла. Структура сухой древесины, полистирола и т. д. содержит большое количество отражающих фотоны поверхностей (структурных пустот). Там также нет «бесплатных» электрических зарядов. По этим причинам проникновение фотонов в такие структуры значительно затруднено. В таких пустотах может накапливаться и перемещаться значительное количество фотонов (частично захваченных фотонов-энергии).Время прогрева таких объектов относительно велико. Однако такие структуры могут улавливать и накапливать значительную энергию фотонов. В общем, теплоемкость таких материалов относительно больше, чем теплоемкость металлов. Физики должны раз и навсегда осознать, что газ представляет собой смесь молекул и фотонов вместе с возникающими в ней взаимосвязями (поглощение, испускание, отражение фотонов, столкновения частиц). В межмолекулярном пространстве газа есть вакуум-пустота, в которой движется огромное количество фотонов-энергий.Вот почему температура в атмосфере ниже выше. В результате газы обычно обладают высокой теплоемкостью. В металлах огромное количество электронов, большая упаковка материи, похоже, мешают накоплению и вложению большего количества фотонов. Имеются непрерывные поглощения, излучения, отражения фотонов и колебания атомов. Металлы быстро «насыщаются» фотонами. Поэтому теплоемкости металлов относительно малы. Процесс поглощения фотонов и нагрева материи относительно медленный.При сложной структуре микрообъекта не всякий контакт фотона с микрообъектом должен заканчиваться его поглощением. Именно здесь происходит выборка, т.е. фотон должен попасть в подходящее место захвата в микрообъекте. В противном случае материя тут же нагрелась бы, чего в природе не наблюдается. Фотоны практически полностью отражаются на «идеально» структурированных металлических зеркальных поверхностях. Во время этого отражения поперечное ортогональное переменное электромагнитное поле заставляет электроны колебаться.Именно поэтому так сложно прогреть такие поверхности. Разве что направить лазерный луч высокой интенсивности на такую ​​поверхность, в которой напряженность поперечного Э-М поля будет настолько велика, что будут происходить значительные колебания электронов, тепловыделение и плавление конструкции. Следует, однако, добавить, что при длительном нагреве металлического образца с зеркальной поверхностью происходит медленное проникновение фотонов, усиливаются колебания электронов, атомов - нагрев. В радиолокационных волноводах при нарушении внутренней поверхности волновода, дефекте, электрическое сопротивление в этих местах сильно возрастает, что заканчивается выделением тепла, плавлением волновода (знаю по вскрытию).Кстати, устройство и работу магнетрона и лампы бегущей волны я тоже хорошо знаю по своему вскрытию - военная служба (хоть что-то из этой службы). Например, мышь легко справляется с выбросом энергии, запасенной в пружине, но не справляется с высвободившейся энергией пружины. При классическом горении, атомном и термоядерном горении выделяется огромное количество фотонов-фотонной энергии. Небольшой всплеск энергии может вызвать каскад большой фотонной энергии, которая, вероятно, ранее была захвачена структурой материи в виде фотонов.Пишу об этом потому, что при рассмотрении теплоемкости, возможно, придется учитывать тот факт, что часть фотонов могла быть захвачена, иммобилизована в микроструктуре вещества. При другом подходе могут возникнуть проблемы с энергетическим балансом. Упомяну кстати, что при радиоактивном распаде огромная энергия фотонов (фотонов) высвобождается, вероятно, вызывает отторжение микрообъектов. Там нет явления туннелирования. Молекула, чтобы преодолеть любой энергетический барьер, должна иметь энергию, по крайней мере, равную или превышающую этот барьер (фундаментальная физика).Туннельный эффект — очередная идиотская виртуальная выдумка последователей квантовой механики (по принципу кот жив-мёртв, чёрное — белое и т. д.). При рассмотрении теплоемкости образца содержание так наз. свободные электрические заряды в образце, упаковка вещества, динамические (перемещающие) способности атомов-молекул, внутреннее геометрическое строение образца, а также внешний объем этого образца. Я думаю, что при рассмотрении теплоемкости массовый подход (масса образца) не самое правильное решение.Измеряемая внутренняя энергия образца состоит из энергии движения-вибрации микрообъектов, исходящей от фотонов, а также энергии движущихся внутренних фотонов. На данном этапе невозможно создать общий математический аппарат, описывающий эту сложнейшую проблему теплоемкости. В случае единичных образцов можно «кустарно» сконструировать определенные типы образцов, приблизительный математический аппарат, описывающий эти свойства. Это краткое введение в обсуждение теплоемкости и тепловых процессов материи.Приглашаю физиков к предметной дискуссии.

Богдан Свинярский-физик.

.

Смотрите также