Пушка тепловая equation: Купить керамическую тепловую пушку Equation 3000 Вт в интернет-магазине 55m.ru с доставкой по России

Содержание

Тепловая пушка электрическая Equation Brigade 3 3000 Вт

Выберите категорию:

Все Стройматериалы » Сухие смеси и грунтовки »» Штукатурки »» Шпаклевки »» Смеси для пола »» Штукатурные профили и маяки »» Штукатурные сетки »» Цемент и сыпучие материалы »» Пескобетон »» Монтажные и кладовые смеси »» Смеси для кладки печей и каминов »» Клей для плитки, камня и изоляции »» Мелкая фасовка »» Добавки для строительных растворов »» Грунтовки » Листовые материалы »» Гипсокартон »» Гипсоволокнистые листы »» Аквапанели »» Профили для гипсокартона и аксессуары для монтажа »» Уплотнительная лента »» Фиброцементные плиты » Блоки для строительства »» Блоки строительные »» Плиты пазогребневые »» Кирпич »» Стеклоблоки »» Тротуарная плитка » Плиты перекрытия » Фбс блоки » Изоляционные материалы »» Теплоизоляция »» Пароизоляция »» Шумоизоляция »» Гидроизоляция » Кровля »» Металлочерепица »» Профнастил »» Мягкая черепица »» Рулоннная кровля »» Волнистый лист (ондулин) »» Поликарбонат »» Вентиляция для кровли »» кровельные мастики » Облицовочные материалы »» Декоративный камень »» Сайдинг »» Фасадные панели »» Очистители и пропитки для камня »» Клей для облицовки » Камины »» Печи-камины дровяные »» Каминокомплекты электрические »» Очаги электрические »» Биокамины » Строительное оборудование »» лестницы строительные »» вышки строительные »» бетоносмесители »» тачки строительные Заборы » Металлические ограждения Столярные изделия » Древесно-плитные материалы »» ОСП-3 »» Фанера »» ДСП шпунтованная »» ДВП »» МДФ » Пиломатериалы »» рейки »» Бруски »» Доски »» Планкен » Отделка деревом »» 3-D панели »» Слэбы »» Планкен »» Вагонка »» Блок-хаус »» Имитация бруса »» Доска пола » Террасная доска и декинг »» Террасная доска »» Палубная доска » Декоративные панели ПВХ и МДФ »» Панели ПВХ »» Панели МДФ »» Панели стеновые » Лестницы »» Межэтажные лестницы »» Чердачные лестницы » Тетива » Площадка » Столбы Инструмент » Слесарный инструмент »» бокорезы, кусачки »» Длинногубцы »» Клещи »» Ключи »» Круглогубцы »» Кувалды, молотки »» Наборы инструмента »» Отвертки »» Тиски »» Трубогибы » Столярный инструмент »» верстаки »» Наборы инструмента бытового »» Ножовки »» Пилы и резцы по дереву »» Рубанки » Измерительный инструмент »» дальномеры »» Измерительные колёса »» Рулетки , рулетки геодезические »» Уровни »» Штангенциркули » Крепежный инструмент »» заклепочники »» Степлеры мебельные » Автомобильный инструмент »» аксессуары автомобильные »» компрессоры автомобильные »» домкраты »» лебедки автомобильные »» Мебель гаражная »» моечные машины высокого давления »» насосы гидравлические »» пневмоинтрумент »» подставки под машину регулируемые »» прессы гидравлические »» растяжки гидравлические »» краны гидравлические »» специальные приспособления »» тали »» трубогибы гидравлические »» цилиндры гидравлические » садовый инвентарь »» газонокосилки и триммеры »» культиваторы, аэраторы »» Мебель для пикника »» опрыскиватели »» приборы для приготовления пищи »» снегоуборочный инвентарь »» тачки и носилки »» шланги, катушки » Режущий инструмент »» болторезы и труборезы »» Диски алмазные отрезные , диски по дереву » Отделочный материал »» краскораспылитель »» Плиткорезы »» Стеклодомкраты » Силовое оборудование »» бетоносмесители »» Генераторы »» Компрессоры »» Лебедки »» Моечные машины высокого давления »» Мотокультиваторы и мотоблоки »» Насосы »» Обогреватели »» Пилы цепные »» снегоуборочные машины »» сварочное оборудование »» Станки и плиткорезы »» Тельферы »» Тепловые пушки »» Станки » Электроинструмент »» аккумуляторный инструмент »» Дрели, дрели-шуруповёрты »» Лобзики »» Миксеры »» Перфораторы »» Пилы циркулярные, торцовочные пилы »» Рубанки, электрорубанки »» Углошлифовальные машины ( болгарки) »» Фены »» Шлифовальные машины »» Фрезеры »» Граверы »» Реноваторы »» Сабельные пилы »» Краскопульты , краскопульты электрические »» Гайковерты »» Строительные фены »» Миксеры строительные »» Отбойные молотки » Минимойки и строительные пылесосы »» товары для уборки »» Мойки высокого давления »» Пылесосы строительные »» Стеклоочистители и пароочистители » Виброплиты Электротовары » Мультиметры » Распределительные щиты и счетчики электроэнергии »» электрические щиты и минибоксы »» Счетчики электроэнергии »» Дифференциальные автоматы » Климатические системы »» вентиляторы »» кондиционеры »» сплит-системы »» увлажнители и очистители воздуха » Удлинители на катушках » Электрический обогрев дома и квартиры »» тёплый пол »» Терморегуляторы для тёплого пола »» Обогреватели »» Тепловые пушки » Умный дом »» наборы smart home »» Камеры Wi-Fi Напольные покрытия » Отделочные покрытия для пола »» Ламинат »» Линолеум »» ПВХ-плитка »» Ковролин »» Паркетная доска »» Инженерная доска »» Массивная доска »» Пробковое покрытие »» Искусственная трава » Подложки для напольных покрытий Плитка » Плитка, керамогранит, мозайка » керамическая плитка » напольная плитка » керамогранит » декоративная мозайка » плитка для ступеней Сантехника » Ванны и комплектующие »» Ванны »» гидромассажные ванны »» Ширмы для ванн »» Экраны под ванну »» Комплектующие для ванн » Душевые кабины »» душевые кабины с гидромассажем »» Душевые кабины без гидромассажа »» Душевые ширмы и уголки »» Душевые поддоны »» Душевые двери » Унитазы и биде »» Унитазы-компакт »» Подвесные унитазы »» Чаши унитазов »» Бачки для унитазов »» Биде »» Писсуары »» комплект инсталляций с унитазом » Мебель для ванной комнаты »» тумбы под раковину напольные »» Тумбы под раковину подвесные »» Модульная мебель для ванной »» Зеркальные шкафы для ванной »» Зеркала к мебели для ванной »» Пеналы для ванной комнаты »» Шкафчики для ванной кухни »» Шкафчики для ванной комнаты » Раковины в ванную комнату »» Раковины для ванной »» Раковины к тумбам для ванной »» Пьедесталы для раковин в ванную »» Столешницы для ванной »» Зеркала в ванную комнату » Смесители для ванной комнаты »» Душевое оборудование »» Зеркала и полки в ванную »» Смесители для раковин »» Смесители с гигиеническим душем »» Смесители для ванны »» Смесители для душа »» Смесители с термостатом для ванной »» Смесители скрытого монтажа »» Смесители для биде »» Комплекты для душа »» Комплекты скрытого монтажа »» Душевые стойки » Душевые кабины и ширмы »» Душевые перегородки » комплект инсталляции и унитаза Водоснабжение » Трубопровод » Радиаторы » Водонагреватели »» электрические Водоногреватели накопительные »» Электрические Водоногреватели проточные »» Газовые Водоногреватели »» Бойлеры »» Электрические водонагреватели накопительные »» Газовые водонагреватели » Полотенцесушители » Отопительные котлы »» котлы отопительные газовые »» Котлы отопительные электрические »» Котлы отопительные твердотопливные Сад » Садовая мебель »» наборы садовой мебели »» Кресла для дачи »» Столы для дачи »» Скамьи садовые » Товары для отдыха на даче »» садовые качели »» Шатры и беседки »» Гамаки »» Шезлонги »» Зонты садовые »» Бассейны для дачи » Заборы »» секционные заборы »» Ворота и калитки »» Профнастил для заборов Скобяные изделия » Крепёж »» саморезы »» Гвозди Краски » краски для внутренних работ » Эмали » Краски для наружных работ » Покрытия для Дерева » Подготовка поверхности к покраске и штукатурке » Клеи Освещение Декор Хранение » мебель »» корпусная мебель »» шкафы распашные »» стеллажи для дома »» книжные стеллажи »» столы »» комоды » гардеробные системы Кухни Двери и Окна » двери »» двери входные »» межкомнатные двери »» арки межкомнатные »» балконные двери »» двери для сауны » Окна и подоконники Камины Елки металлопрокат » арматура, уголки, трубы » винтовые сваи » строительные сетки » Профнастил Хранение » Хранение в гараже и мастерской »» Перфорированные панели для инструментов Инструменты » Профессиональные инструменты и крепеж »» Профессиональные электроинструменты »» Профессиональные пылесосы и мойки высокого давления » Специализированный инструмент для ремонта »» Инструменты для наливного пола » Ручной инструмент »» Наборы инструментов » Измерительно-разметочный инструмент »» Лазерные уровни » Минимойки и строительные пылесосы »» Товары для уборки »» Стеклоочистители и пароочистители »» Мойки высокого давления »» Пылесосы строительные »» Аксессуары для моек высокого давления » Электроинструменты »» Перфораторы Сад » Садовая техника »» Садовые измельчители »» Цепные пилы »» Садовые пылесосы и воздуходувки » Барбекю для дачи »» Мангалы и барбекю » Аккумуляторная садовая техника Краски » Хозяйственные товары »» Товары для профессионального клининга »» Инвентарь для уборки Освещение » Лампочки »» Умные лампы Электротовары » Умный дом »» Центры управления Водоснабжение » Теплоносители для систем отопления »» Теплоноситель

Производитель:

ВсеDenzelGARDISGROHEGrossKnaufKronwerkMatrixPALISADProseptRUSSIASenseaSEVES BASICSpartaStelsSTERNVITRABLOCKБарсМТХПроизводитель 8Производитель 9Сибртех

Результатов на странице:

5203550658095

Тепловые пушки: конструкция и применение

Назад к списку статей

Тепловая пушка – это прибор по устройству похожий на вентилятор, со встроенным нагревательным элементом, который не понижает, а повышает температуру. Показатели мощности и области использования делят тепловые пушки на бытовые и промышленные агрегаты. Способны прогревать помещения с разной квадратурой и характеристиками.

Такие тепловые пушки не повсеместно распространены, но популярность их растет. Они отвоевывают свой рынок благодаря простейшей конструкции, легкому обслуживанию и возможностью выбрать топливо, для работы агрегата.

Устройство тепловой электрической пушки

Выглядит она как цилиндр с верхним коробом на металлической ножке с одним открытым боком и панелью управления на другом. Состоит электрическая пушка из таких частей:

  1. Металлический корпус защищает «внутренности» от внешнего воздействия и окружающих субъектов и объектов от нагревательного элемента.
  2. Изнутри корпус покрыт отражающим материалом, чтобы не нагревался металл.
  3. Внутри трубчатый нагреватель – из отверстия, откуда выходит основной поток воздуха, прикрыт крупной металлической сеткой.
  4. На другом конце цилиндрического корпуса находится панель управления и подвод электрического провода.
  5. В верхнем коробе находится ограничитель температуры и контактор;
  6. Между задней стенкой с клавишами управления и нагревательным элементом находится вентилятор.

Каждая пушка может отличаться мощностью, ценой и дизайном, однако общая конструкция у нее будет схожа с описанным агрегатом.

Принцип работы тепловой электрической пушки

Такой агрегат устроен просто и понятно любому, даже технически неграмотному человеку. Существует три этапа его работы:

  • Электричество по кабелю поступает на нагревательный элемент пушки и к электрическому двигателю агрегата;
  • При вращении вентилятор использует окружающий его воздух и «толкает» в сторону нагревательного элемента;
  • Раскаленная спираль передает тепловую энергию воздуху и сквозь защитную сетку выходит уже нагретый воздух, который и распространяется по помещению.

Электрические тепловые пушки подбирают согласно предназначению помещения и его квадратуре. Чем мощнее, тем больше пространства он нагреет. Промышленные приборы обычно довольно мощные и не применяются в домах за ненадобностью. С помощью бытового агрегата можно легко нагреть как гараж или погреб, так и зал или спальню. В магазине «Полимер» вы сможете купить тепловую пушку под любые ваши нужды. Существуют и специфические сферы применения электрических пушек, например, при монтаже натяжных потолков. Резина материала должна хорошо прогреваться в помещении, поэтому воздух там нагревают до высоких температур с помощью довольно мощной промышленной тепловой пушки.

Преимущества и недостатки электрических аппаратов

К плюсам изделия относятся:

  • Коэффициент полезного действия – почти 100%;
  • Прибор прост в использовании, не требует специфических навыков или дополнительного обслуживания;
  • Аккуратная конструкция и компактные размеры, что дает возможность установить его в помещении незаметно для глаз посетителей;
  • Нет необходимости постоянно заправлять топливом, а соответственно нет и лишних запахов и продуктов горения;
  • Высокий уровень пожаробезопасности в сравнении с другими тепловыми пушками;
  • Может работать без контроля человека;
  • Легко перевозить к новому источнику электричества.

Минус у тепловой пушки на электричестве только один – собственно само электричество. Работать без стабильного источника в 220, а иногда и в 380 вольт такой прибор не будет, что ограничивает сферу его использования.

Какие еще существуют тепловые пушки?

Кроме электрических моделей разной мощности и назначения существуют и другие тепловые пушки, которые также имеют свои недостатки и преимущества.

Дизельные пушки

Несколько затратный вид тепловой пушки из-за использования единственного топлива – дизеля. При этом такой прибор легко перемещать, возить с собой в легковом автомобиле и носить по разным комнатам. Агрегат может иметь большую мощность и два вида конструкции – непрямой и прямой нагрев. Первый чище, так как вещества после сгорания не оказываются в помещении вместе с нагретым воздухом.

Дизельная тепловая пушка не сможет работать без остановки – потребуется дозаправка. Чем больше бак, тем реже придется заливать топливо. Современные модели для безопасности оборудуются защитой от перегрева и контролем над возникновением пламени.

Инфракрасные пушки

Тепловые пушки, работающие по принципу инфракрасного излучения, не имеют элемента, заставляющего двигаться воздух. Они производят ИК-лучи повышающие температуру поверхности, на которую они направлены. Она в свою очередь уже прогревает воздух в помещении.

К недостаткам пушки можно отнести необходимость бесперебойного источника питания и длительность прогрева помещения. Однако для строительных работ такой агрегат незаменим – он позволяет быстро нагреть, например, оштукатуренную поверхность, не повышая температуру всего воздуха в комнате.

Водяные пушки

В конструкции такой пушки предусмотрен теплообменник. Перед эксплуатацией его нужно заполнить водой. Она будет нагреваться, и передавать температуру воздуху, равномерно распределяя ее по помещению за счет вентилятора. Это очень экономичный процесс, поэтому такие агрегаты рассчитаны на длительную и стабильную работу.

При минимальных затратах на нагрев воды КПД у такого прибора высокий, а теплоотдача, в зависимости от мощности, достаточная для поддержания стабильной температуры в помещениях различной квадратуры.

Газовые пушки

Такой прибор работает с помощью газа. Тепловая газовая пушка работает как стационарно от общего трубопровода, так и мобильно, от баллонов со сжиженным пропаном или бутаном. Это привело к ее активному распространению в селах и пригородных участках, особенно для обустройства теплиц и отопления беседок, гаражей и других вспомогательных нежилых строений.

Дешевизна топлива позволяет использовать такую пушку часто и долго, что позволяет комфортно и дешево поддерживать температуру в различных по объему помещениях. Люди с минимальными навыками работы с приборами могут собрать такой агрегат и самостоятельно.

Многотопливные

Такие пушки в качестве топлива используют отработанное масло. Используется и моторный, и гидравлический материал. Топливо попадает на специальную чашу горелки, сгорает и вырабатывает тепло.

Этот прибор предназначен для технических помещений, так как сгорание жидкого топлива выделяет угарный газ, которым люди, постоянно находящиеся в отапливаемой комнате, будут дышать. В такой ситуации существует вероятность отравления.

Эта тепловая пушка имеет высокий процент КПД – 98-100% за счет полной теплоотдачи при сгорании масла. Это самая продуктивная, а значит и самая мощная модель среди остальных при равных характеристиках.

Советы по выбору

Естественное желание каждого покупателя – выбрать наилучшее сочетание цены и качества для своих потребностей. При выборе пушки для обогрева помещений стоит подумать:

  1. Про частоту использования прибора.
  2. Нужно ли нагревать всю комнату или достаточно просто нагреть определенный угол или поверхность?
  3. Подходит ли электрическая модель для выполнения поставленной цели. Например, водная пушка лучше подойдет для теплицы, так как она греет медленнее, но значительно дешевле, а значит, постоянный обогрев не влетит «в копеечку».
  4. Из-за обнаженного нагревательного элемента кислород быстро теряет влагу, поэтому нужно либо организовывать принудительное увлажнение, либо использовать пушку только в технических помещениях.
  5. Про достаточную мощность для выбранной квадратуры. Считается, что для 10 кв метров достаточно около 1,1 кВт тепла.
  6. Мощность вентилятора и скорость воздуха, с которой он будет проникать в комнату. «Ураганы» для маленькой комнаты или едва слышное тепло для большой – будет плохой идеей.

Тепловая электрическая пушка это простой прибор для нагрева воздуха с помощью тока. Он подходит как для бытовых условий, так и для промышленности и строительства. На сегодняшнем рынке существует множество моделей от разных производителей, способных удовлетворить потребности всех трех категорий покупателей.

<<< К статье «Про заборы из штакетника»        К статье «Все про сварочные аппараты» >>>


Что такое кондуктивная теплопередача?

Теплопередача происходит четырьмя способами: конвекцией, теплопроводностью, излучением и фазовым переходом. Проводимость возникает, когда атомы или молекулы взаимодействуют друг с другом. Чаще всего это происходит в твердых телах, но также встречается в жидкостях и газах.

В отличие от конвекции, здесь не происходит объемного движения молекул. Вместо этого это происходит из-за молекулярного возбуждения и передачи энергии через твердый материал.

Способы передачи тепла

Когда температура вещества повышается, атомы или молекулы приобретают кинетическую энергию и вибрируют быстрее. При столкновении этих частиц происходит передача тепловой энергии от частицы с большей энергией к частице с меньшей энергией. Более холодные молекулы начинают больше вибрировать после того, как они сталкиваются с более теплыми и заряженными молекулами.

Этот процесс продолжается от более теплой части материала к более холодной. Тепло передается через вещество до тех пор, пока оно не достигнет теплового равновесия. Чтобы между молекулами происходил кондуктивный теплообмен, они должны находиться в тесном контакте.

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность — это мера способности материала передавать тепловую энергию. Тепловая энергия переносится из областей с высокой температурой и молекулярной агитации в области с низкой температурой и агитации. Этот процесс происходит до тех пор, пока материал не достигнет однородной температуры.

Скорость теплового потока зависит от величины градиента температуры и конкретных тепловых характеристик материала. Уравнение для скорости кондуктивного теплового потока основано на законе Фурье.

Теплопроводность является обратной величиной удельного теплового сопротивления.

Как изменяется теплопроводность

Теплопроводность зависит от нескольких факторов. К ним относятся:

  • Температурный градиент
  • Особые свойства материала
  • Длина пути прохождения тепла

Различные материалы передают тепло с разной скоростью. Например, у воздуха низкая проводимость, а у металлов, таких как медь, высокая проводимость. Эти различия определяют дизайн многих материалов для повседневного использования.

Инженеры часто используют материалы, которые являются особенно плохими проводниками, чтобы уменьшить поток тепла или электричества. Эти материалы называются изоляторами.

Теплопередача и структура

Структура материала влияет на скорость теплопередачи внутри него. По кондуктивной теплопередаче материалы делятся на три категории. Эти категории:

1. Металлические твердые вещества

Металлические твердые вещества, за исключением графена, являются проводниками высокой электро- и теплопроводности. Одни и те же молекулы внутри материала передают оба вида энергии. Однако на эти свойства влияет температура. Между температурой и теплопроводностью существует положительная корреляция, а между температурой и электропроводностью — отрицательная.

2. Неметаллические твердые вещества

Молекулы неметаллических твердых тел образуют решетки. Вибрация молекул внутри этих веществ вызывает тепловую передачу. Ближайшая близость молекул означает, что неметаллические твердые тела являются лучшими проводниками; однако между этими материалами существуют различия.

3. Газы

Газы обладают низкой теплопроводностью, поскольку их молекулы редко вступают в тесный контакт друг с другом.

Влияние температуры

Температура материала влияет на скорость кондуктивной теплопередачи. Она может резко меняться при повышении или понижении температуры. Возбужденные молекулы движутся быстрее и передают энергию более эффективно, чем холодные и невозбужденные молекулы.

Горячий вариант 

Теплопередача является важнейшим компонентом взаимодействия между различными материалами. Понимание этого имеет решающее значение для проектирования тепловых систем в различных отраслях промышленности. Это влияет на конструкцию как проводников (например, в области электроники), так и изоляторов. Инженеры используют теплоизоляторы для уменьшения потерь и передачи тепла.

Фазовый переход и скрытая теплота

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Изучить теплопередачу.
  • Рассчитать конечную температуру по теплопередаче.

До сих пор мы обсуждали изменение температуры в результате теплопередачи. Никакого изменения температуры в результате теплопередачи не происходит, если лед тает и становится жидкой водой (т. е. во время фазового перехода). Например, рассмотрим воду, капающую с тающих сосулек на нагретую солнцем крышу. И наоборот, вода замерзает в лотке для льда, охлаждаемом более низкой температурой окружающей среды.

Рис. 1. Тепло от воздуха передается льду, вызывая его таяние. (кредит: Майк Брэнд)

Для плавления твердого тела требуется энергия, потому что когезионные связи между молекулами в твердом теле должны быть разрушены так, чтобы в жидкости молекулы могли двигаться с сопоставимой кинетической энергией; таким образом, нет повышения температуры. Точно так же энергия необходима для испарения жидкости, потому что молекулы в жидкости взаимодействуют друг с другом через силы притяжения. Изменение температуры не происходит до тех пор, пока не завершится фазовый переход. Температура чашки содовой, изначально равная 0ºC, остается такой же, пока весь лед не растает. И наоборот, при замерзании и конденсации выделяется энергия, обычно в виде тепловой энергии. Работа совершается силами сцепления, когда молекулы сближаются. Соответствующая энергия должна быть выделена (рассеяна), чтобы позволить им оставаться вместе. Рисунок 2.

Энергия фазового перехода зависит от двух основных факторов: количества и силы связей или силовых пар. Количество связей пропорционально количеству молекул и, следовательно, массе образца. Сила сил зависит от типа молекул. Теплота Q , необходимая для превращения фазы образца массой m , равна

Q = мл f (плавление/замерзание,

= 909788).0077 mL v (испарение/конденсация),

, где скрытая теплота плавления, L f , и скрытая теплота парообразования, L v , являются материальными константами, которые определяются экспериментально. См. (табл. 1).

Рис. 2. (а) Энергия требуется для частичного преодоления сил притяжения между молекулами в твердом теле с образованием жидкости. Та же самая энергия должна быть удалена, чтобы произошло замораживание. (b) Молекулы разделяют большие расстояния при переходе из жидкости в пар, и для преодоления молекулярного притяжения требуется значительная энергия. Такая же энергия должна быть удалена, чтобы произошла конденсация. Изменение температуры не происходит до тех пор, пока не завершится фазовый переход.

Скрытая теплота измеряется в Дж/кг. Как L f , так и L v зависят от вещества, особенно от силы его молекулярных сил, как отмечалось ранее. L f и L v вместе называются коэффициентами скрытой теплоты . Они латентные , или скрытые, потому что при фазовых переходах энергия входит или выходит из системы, не вызывая изменения температуры в системе; так что, по сути, энергия скрыта. В таблице 1 перечислены репрезентативные значения 9.0077 L f и L v вместе с температурами плавления и кипения.

Таблица показывает, что на фазовые переходы затрачивается значительное количество энергии. Посмотрим, например, сколько энергии нужно, чтобы растопить килограмм льда при 0ºC и произвести килограмм воды при 0 ° C. Используя уравнение изменения температуры и значение для воды из табл. 1 , мы находим, что Q мл f = (1,0 кг) (334 кДж/кг) = 334 кДж – это энергия, необходимая для плавления килограмма льда. Это много энергии, так как она представляет такое же количество энергии, которое необходимо для повышения температуры 1 кг жидкой воды с 0ºC до 79.0,8ºС. Еще больше энергии требуется для испарения воды; для превращения 1 кг жидкой воды при нормальной температуре кипения (100ºC при атмосферном давлении) в пар (водяной пар) потребуется 2256 кДж. Этот пример показывает, что энергия фазового перехода огромна по сравнению с энергией, связанной с изменением температуры без фазового перехода.

Таблица 1. Теплоты плавления и парообразования [1]
л ф Л v
Вещество Температура плавления (ºC) кДж/кг ккал/кг Температура кипения (°С) кДж/кг ккал/кг
Гелий −269,7 5,23 1,25 −268,9 20,9 4,99
Водород −259,3 58,6 14,0 −252,9 452 108
Азот −210,0 25,5 6,09 −195,8 201 48,0
Кислород −218,8 13,8 3,30 −183,0 213 50,9
Этанол −114 104 24,9 78,3 854 204
Аммиак −75 108 −33,4 1370 327
Меркурий −38,9 11,8 2,82 357 272 65,0
Вода 0,00 334 79,8 100,0 2256 [2] 539 [3]
Сера 119 38,1 9. 10 444,6 326 77,9
Свинец 327 24,5 5,85 1750 871 208
Сурьма 631 165 39,4 1440 561 134
Алюминий 660 380 90 2450 11400 2720
Серебро 961 88,3 21.1 2193 2336 558
Золото 1063 64,5 15,4 2660 1578 377
Медь 1083 134 32,0 2595 5069 1211
Уран 1133 84 20 3900 1900 454
Вольфрам 3410 184 44 5900 4810 1150

Фазовые превращения могут иметь огромный стабилизирующий эффект даже при температурах, не близких к точкам плавления и кипения, поскольку испарение и конденсация (превращение газа в жидкое состояние) происходят даже при температурах ниже точки кипения. Возьмем, к примеру, тот факт, что температура воздуха во влажном климате редко превышает 35,0ºC, потому что большая часть теплопередачи идет на испарение воды в воздух. Точно так же температура во влажную погоду редко опускается ниже точки росы, потому что при конденсации водяного пара выделяется огромное количество тепла.

Мы более точно изучили эффекты фазового перехода, рассмотрев добавление тепла к образцу льда при температуре -20ºC (рис. 3). Температура льда растет линейно, поглощая тепло с постоянной скоростью 0,50 кал/г⋅ºC, пока не достигнет 0ºC. При такой температуре лед начинает таять до тех пор, пока весь лед не растает, поглощая 79,8 кал/г тепла. Температура остается постоянной на уровне 0ºC во время этого фазового перехода. Как только весь лед растаял, температура жидкой воды повышается, поглощая тепло с новой постоянной скоростью 1,00 кал/г⋅ºC. При 100ºC вода начинает кипеть и температура снова остается постоянной, пока вода поглощает 539кал/г тепла во время этого фазового перехода. Когда вся жидкость превратилась в пар, температура снова повышается, поглощая тепло со скоростью 0,482 кал/г⋅ºC.

Рис. 3. График зависимости температуры от добавленной энергии. Система сконструирована таким образом, что пар не испаряется, пока лед нагревается до жидкой воды, и чтобы при испарении пар оставался в системе. Длинные отрезки постоянных значений температуры при 0ºC и 100ºC отражают большую скрытую теплоту плавления и испарения соответственно.

Вода может испаряться при температуре ниже точки кипения. Энергии требуется больше, чем при температуре кипения, потому что кинетическая энергия молекул воды при температуре ниже 100ºC меньше, чем при 100ºC, следовательно, меньше энергии доступно от случайных тепловых движений. Возьмем, к примеру, тот факт, что при температуре тела пот с кожи требует подводимой теплоты 2428 кДж/кг, что примерно на 10% больше, чем скрытая теплота парообразования при 100°С. Это тепло исходит от кожи и, таким образом, обеспечивает эффективный механизм охлаждения в жаркую погоду. Высокая влажность препятствует испарению, поэтому температура тела может подняться, и на лбу останется неиспарившийся пот.

Пример 1. Расчет конечной температуры по фазовому переходу: охлаждение содовой с помощью кубиков льда

Три кубика льда используются для охлаждения содовой до 20ºC массой m содовой = 0,25 кг. Лед имеет температуру 0ºC, и каждый кубик льда имеет массу 6,0 г. Предположим, что сода хранится в контейнере из пенопласта, так что потерями тепла можно пренебречь. Предположим, что сода имеет такую ​​же теплоемкость, как вода. Найдите конечную температуру, когда весь лед растает.

Стратегия

Кубики льда имеют температуру таяния 0ºC. Тепло передается от газировки льду для плавления. Плавление льда происходит в два этапа: сначала происходит фазовый переход и твердое тело (лед) переходит в жидкую воду при температуре плавления, затем температура этой воды повышается. Плавление дает воду при температуре 0ºC, поэтому от соды к этой воде передается больше тепла, пока система вода + сода не достигнет теплового равновесия,  Q лед  = −  Q сода .

The heat transferred to the ice is

Q ice  =   m ice   L f  +   m ice c W ( T f −0ºC).

Теплота, выделяемая содой, равна Q соды  =   m соды c W ( T f −20ºC). Since no heat is lost, Q ice  = − Q soda , so that

m ice   L f  +   m ice c W ( T f −0ºC) = – m сода c W ( T f −20ºC).

Приведите все термины, связанные с T 9{\ circ} \ text {C} \ right) -m _ {\ text {ice}} L _ {\ text {f}}} {\ left (m _ {\ text {газировка}} + m _ {\ text {лед} }\right)c_{\text{W}}}\\[/latex]

Решение
  1. Определите известные величины. Масса льда м льда = 3 × 6,0 г = 0,018 кг, а масса соды м соды = 0,25 кг.
  2. Рассчитайте члены в числителе: m сода c W (20ºC)=(0,25 кг)(4186 Дж/кг ⋅ ºC)(20ºC) = 20 930 Дж и 9{\ circ} \ text {C} \\ [/ латекс]
Обсуждение

Этот пример иллюстрирует огромные энергии, связанные с изменением фазы. Масса льда составляет около 7 процентов от массы воды, но приводит к заметному изменению температуры соды. Хотя мы предположили, что лед был при температуре замерзания, это неверно: типичная температура -6ºC. Однако эта поправка дает конечную температуру, практически идентичную найденному нами результату. Можете ли вы объяснить, почему?

Рисунок 4. Конденсат на стакане чая со льдом. (кредит: Дженни Даунинг)

Мы видели, что испарение требует передачи тепла жидкости из окружающей среды, так что окружающая среда высвобождает энергию. Конденсация – это обратный процесс, повышающий температуру окружающей среды. Это увеличение может показаться удивительным, поскольку мы связываем конденсацию с холодными предметами — например, со стеклом на рисунке. Однако энергия должна быть удалена от конденсирующихся молекул, чтобы заставить пар сконденсироваться. Энергия точно такая же, как требуется для осуществления фазового перехода в другом направлении, от жидкости к пару, поэтому ее можно рассчитать из Q = мл v .

Конденсат образуется на рисунке 4, потому что температура окружающего воздуха снижается ниже точки росы. Воздух не может содержать столько воды, сколько при комнатной температуре, поэтому вода конденсируется. Энергия высвобождается, когда вода конденсируется, ускоряя таяние льда в стакане.

Реальное применение

Энергия также высвобождается при замерзании жидкости. Это явление используется садоводами во Флориде для защиты апельсинов, когда температура близка к точке замерзания (0ºC). Садоводы распыляют воду на растения в садах, чтобы вода замерзала и тепло отдавалось растущим на деревьях апельсинам. Это предотвращает падение температуры внутри апельсина ниже точки замерзания, что может привести к повреждению плода.

Рисунок 14.11. Лед на этих деревьях выделял большое количество энергии при замерзании, помогая предотвратить падение температуры деревьев ниже 0ºC. Вода намеренно распыляется на сады, чтобы предотвратить сильные морозы. (кредит: Герман Хаммер)

Сублимация — это переход из твердого состояния в парообразное. Возможно, вы замечали, что снег может раствориться в воздухе без следа жидкой воды или исчезновение кубиков льда в морозильной камере. Верно и обратное: иней может образовываться на очень холодных окнах, не проходя стадию жидкости. Популярным эффектом является создание «дыма» из сухого льда, представляющего собой твердый углекислый газ. Сублимация происходит потому, что равновесное давление паров твердых тел не равно нулю. В некоторых освежителях воздуха используется сублимация твердого вещества для введения аромата в помещение. Шарики от моли являются слегка токсичным примером фенола (органического соединения), который возгоняется, в то время как некоторые твердые вещества, такие как четырехокись осмия, настолько токсичны, что их необходимо хранить в герметичных контейнерах, чтобы предотвратить воздействие на человека их сублимационных паров.

Рис. 5. Прямые переходы между твердым телом и паром распространены, иногда полезны и даже красивы. (а) Сухой лед сублимируется непосредственно в углекислый газ. Видимый пар состоит из капель воды. (кредит: Уинделл Оскей) (b) Фрост образует узоры на очень холодном окне, пример твердого тела, образованного непосредственно из пара. (кредит: Лиз Уэст)

Все фазовые переходы связаны с выделением тепла. В случае прямых переходов твердое тело-пар необходимая энергия определяется уравнением Q мл с , где л с — это теплота сублимации , которая представляет собой энергию, необходимую для превращения 1,00 кг вещества из твердой фазы в паровую фазу. L s аналогичен L f и L v , и его значение зависит от вещества. Сублимация требует затрат энергии, поэтому сухой лед является эффективным хладагентом, в то время как обратный процесс (т. е. замораживание) высвобождает энергию. Количество энергии, необходимое для сублимации, того же порядка, что и для других фазовых переходов.

Материал, представленный в этом и предыдущем разделах, позволяет нам рассчитать любое количество эффектов, связанных с температурой и фазовым переходом. В каждом случае необходимо определить, какие температурные и фазовые изменения имеют место, а затем применить соответствующее уравнение. Имейте в виду, что теплообмен и работа могут вызывать как температурные, так и фазовые изменения.

Стратегии решения проблем с эффектами теплопередачи

  1. Изучите ситуацию, чтобы определить, есть ли изменение температуры или фазы. Осуществляется ли передача тепла в систему или из нее? Если наличие или отсутствие фазового перехода неочевидно, можно сначала решить задачу, как если бы фазовых переходов не было, и изучить полученное изменение температуры. Если этого достаточно, чтобы преодолеть точку кипения или плавления, вам следует вернуться назад и решить задачу поэтапно — изменение температуры, изменение фазы, последующее изменение температуры и так далее.
  2. Определите и перечислите все объекты, изменяющие температуру и фазу.
  3. Определите, что именно нужно определить в задаче (идентифицируйте неизвестные). Письменный список полезен.
  4. Составьте список того, что дано или что может быть выведено из поставленной задачи (укажите известное).
  5. Решите соответствующее уравнение для определяемой величины (неизвестной). При изменении температуры переданное тепло зависит от удельной теплоемкости (см. Таблицу 1 в разделе «Изменение температуры и теплоемкость»), тогда как при фазовом переходе переданное тепло зависит от скрытой теплоты. См. Таблицу 1.
  6. Подставьте известные числа вместе с их единицами измерения в соответствующее уравнение и получите численное решение с единицами измерения. Вам нужно будет сделать это пошагово, если процесс состоит из более чем одной стадии (например, изменение температуры с последующим изменением фазы).
  7. Проверьте ответ, чтобы убедиться, что он разумен: Имеет ли он смысл? Например, убедитесь, что изменение температуры не вызывает фазового перехода, который вы не учли.

Проверьте свое понимание

Почему снег остается на горных склонах даже при дневных температурах выше нуля?

Раствор

Снег образуется из кристаллов льда и, таким образом, является твердой фазой воды. Поскольку для фазовых переходов необходимо огромное количество тепла, для накопления этого тепла из воздуха требуется определенное время, даже если температура воздуха выше 0ºC. Чем теплее воздух, тем быстрее происходит этот теплообмен и тем быстрее тает снег.

Резюме раздела

  • Большинство веществ могут существовать в твердой, жидкой и газообразной формах, которые называются «фазами».
  • Фазовые превращения происходят при фиксированных температурах для данного вещества при данном давлении, и эти температуры называются точками кипения и замерзания (или плавления).
  • Во время фазовых переходов поглощаемое или выделяемое тепло определяется по формуле: Q = мл , где L  – коэффициент скрытой теплоты.

Концептуальные вопросы

  1. Теплопередача может вызывать температурные и фазовые изменения. Что еще может вызвать эти изменения?
  2. Каким образом скрытая теплота плавления воды помогает замедлить снижение температуры воздуха, возможно, предотвращая падение температуры значительно ниже ºC вблизи больших водоемов?
  3. Какова температура льда сразу после того, как он образовался замерзшей водой?
  4. Если вы поместите лед ºC в воду ºC в изолированном контейнере, что произойдет? Растает ли часть льда, замерзнет ли больше воды или не произойдет ни того, ни другого?
  5. Какое влияние оказывает конденсация на стакане ледяной воды на скорость таяния льда? Конденсация ускорит процесс плавления или замедлит его?
  6. В очень влажном климате, где есть многочисленные водоемы, например, во Флориде, температура редко поднимается выше 35ºC (95ºF). Однако в пустынях температура может подняться намного выше. Объясните, как испарение воды помогает ограничить высокие температуры во влажном климате.
  7. Зимой в Сан-Франциско часто бывает теплее, чем в соседнем Сакраменто, находящемся в 150 км от побережья. Летом в Сакраменто почти всегда жарче. Объясните, как водоемы, окружающие Сан-Франциско, смягчают экстремальные температуры.
  8. Накрытие крышки на кипящую кастрюлю значительно снижает теплопередачу, необходимую для поддержания кипения. Объяснить, почему.
  9. Сублимированные продукты были обезвожены в вакууме. Во время процесса пища замерзает и должна быть нагрета, чтобы облегчить обезвоживание. Объясните, как вакуум ускоряет обезвоживание и почему продукты в результате замерзают.
  10. Когда неподвижный воздух охлаждается за счет излучения в ночное время, температура обычно не падает ниже точки росы. Объяснить, почему.
  11. На демонстрации в классе физики инструктор надувает ртом воздушный шар, а затем охлаждает его жидким азотом. В холодном состоянии сморщенный шар содержит небольшое количество светло-голубой жидкости, а также несколько кристаллов, похожих на снег. При нагревании жидкость закипает, часть кристаллов возгоняется, часть кристаллов задерживается на некоторое время, а затем превращается в жидкость. Определите синюю жидкость и два твердых тела в холодном шаре. Обоснуйте свои отождествления, используя данные из таблицы 1.

Задачи и упражнения

  1. Какая теплопередача (в килокалориях) требуется для оттаивания упаковки замороженных овощей весом 0,450 кг при температуре 0°С, если их теплота плавления такая же, как у воды?
  2. Пакет со льдом при температуре 0ºC намного эффективнее поглощает энергию, чем пакет, содержащий такое же количество воды при температуре 0ºC. (a) Какая теплопередача необходима для повышения температуры 0,800 кг воды с 0ºC до 30,0ºC? (b) Какая теплопередача требуется, чтобы сначала растопить 0,800 кг льда с температурой 0ºC, а затем повысить его температуру? (c) Объясните, как ваш ответ подтверждает утверждение о том, что лед более эффективен.
  3. (a) Какая теплопередача требуется, чтобы поднять температуру алюминиевого горшка весом 0,750 кг, содержащего 2,50 кг воды, с 30,0°C до точки кипения, а затем выкипятить 0,750 кг воды? (b) Сколько времени это займет, если скорость теплопередачи составляет 500 Вт 1 Вт = 1 Дж/сек (1 Вт = 1 Дж/сек)?
  4. Образование конденсата на стакане ледяной воды приводит к тому, что лед тает быстрее, чем в противном случае. Если на стакане воды и 200 г льда образуется 8,00 г конденсата, сколько граммов льда при этом растает? Предположим, что другой передачи тепла не происходит.
  5. В поездке вы замечаете, что мешка со льдом весом 3,50 кг хватает в холодильнике в среднем на один день. Какова средняя мощность в ваттах, поступающая в лед, если он начинается при 0ºC и полностью тает до 0ºC воды ровно за один день 1 ватт = 1 джоуль/сек (1 Вт = 1 Дж/сек)?
  6. В один сухой солнечный день температура в бассейне поднялась бы на 1,50ºC, если бы не испарение. Какая часть воды должна испариться, чтобы унести достаточно энергии, чтобы поддерживать постоянную температуру?
  7. (a) Какая теплопередача необходима для повышения температуры куска льда массой 0,200 кг с −20,0°C до 130°C, включая энергию, необходимую для фазовых переходов? (b) Сколько времени требуется для каждой стадии при постоянной скорости теплопередачи 20,0 кДж/с? (c) Постройте график зависимости температуры от времени для этого процесса.
  8. В 1986 году от шельфового ледника Росса в Антарктиде откололся гигантский айсберг. Это был примерно прямоугольник длиной 160 км, шириной 40,0 км и толщиной 250 м. а) Какова масса этого айсберга, если плотность льда равна 917 кг/м 3 ? (б) Сколько теплоты (в джоулях) необходимо для его плавления? (c) Сколько лет потребуется только солнечному свету, чтобы растопить лед такой толщины, если лед поглощает в среднем 100 Вт/м 2 , 12,00 ч в день?
  9. Сколько граммов кофе должно испариться из 350 г кофе в 100-граммовой стеклянной чашке, чтобы охладить кофе с 95,0°С до 45,0°С? Вы можете предположить, что кофе имеет те же термические свойства, что и вода, и что средняя теплота парообразования составляет 2340 кДж/кг (560 кал/г). (Вы можете пренебречь изменением массы кофе по мере его охлаждения, что даст вам ответ, который немного больше правильного.)
  10. (a) Трудно потушить пожар на танкере с сырой нефтью, потому что каждый литр сырой нефти выделяет 2,80 × 10 7 Дж энергии при сгорании. Чтобы проиллюстрировать эту трудность, подсчитайте количество литров воды, которое необходимо затратить, чтобы поглотить энергию, выделяющуюся при сжигании 1,00 л сырой нефти, если температура воды повышается с 20,0 °С до 100 °С, она закипает, а образующийся пар подняли до 300ºC. (b) Обсудите дополнительные сложности, вызванные тем фактом, что сырая нефть имеет меньшую плотность, чем вода.
  11. Энергия, высвобождаемая при конденсации во время грозы, может быть очень большой. Рассчитайте энергию, выделившуюся в атмосферу при небольшой грозе радиусом 1 км, предполагая, что 1,0 см дождя выпадает равномерно на этой территории.
  12. Чтобы предотвратить повреждения от мороза, на фруктовое дерево распыляют 4,00 кг воды с температурой 0ºC. (а) Сколько тепла происходит при замерзании воды? (b) Насколько уменьшится температура 200-килограммового дерева, если это количество тепла будет передано от дерева? Примем удельную теплоемкость равной 3,35 кДж/кг · ºC и предположим, что фазового перехода не происходит.
  13. Алюминиевая миска массой 0,250 кг, вмещающая 0,800 кг супа при температуре 25,0°C, помещается в морозильную камеру. Какова будет конечная температура, если от миски и супа будет передано 377 кДж энергии, если предположить, что тепловые свойства супа такие же, как у воды?
  14. Кубик льда весом 0,0500 кг при температуре -30,0°C помещают в 0,400 кг воды при температуре 35,0°C в хорошо изолированном контейнере. Какая конечная температура?
  15. Если вы выльете 0,0100 кг воды с температурой 20,0 ºC на кусок льда массой 1,20 кг (который изначально имеет температуру -15,0 ºC), какова будет конечная температура? Вы можете предположить, что вода остывает так быстро, что влияние окружающей среды можно пренебречь.
  16. Коренные жители иногда готовят пищу в водонепроницаемых корзинах, помещая горячие камни в воду, чтобы довести ее до кипения. Какую массу камня с температурой 500°С нужно поместить в 4,00 кг воды с температурой 15,0°С, чтобы довести ее температуру до 100°С, если 0,0250 кг воды выделится в виде пара из начального шипения? Вы можете пренебречь влиянием окружающей среды и принять среднюю удельную теплоемкость горных пород за удельную теплоемкость гранита.
  17. Какой была бы конечная температура кастрюли и воды в расчете конечной температуры при передаче тепла между двумя телами: заливка холодной воды в горячую кастрюлю, если бы 0,260 кг воды было помещено в кастрюлю и 0,0100 кг воды сразу же испарилось , оставив остаток доходить до общей температуры со сковородой?
  18. В некоторых странах жидкий азот используется на молоковозах вместо механических холодильников. Для 3-часовой доставки требуется 200 л жидкого азота плотностью 808 кг/м 3 . (a) Рассчитайте теплопередачу, необходимую для испарения этого количества жидкого азота и повышения его температуры до 3,00ºC. (Используйте c p  и предположите, что оно постоянно во всем диапазоне температур.) Это значение представляет собой степень охлаждения подачи жидкого азота. (б) Какова эта скорость теплопередачи в киловатт-часах? (c) Сравните степень охлаждения, полученную при плавлении идентичной массы льда при температуре 0ºC, с охлаждающей способностью при испарении жидкого азота.
  19. Некоторые любители оружия изготавливают свои собственные пули, которые включают плавление и отливку свинцовых пуль. Какая теплопередача необходима, чтобы поднять температуру и расплавить 0,500 кг свинца, начиная с 25,0°С?

Глоссарий

теплота сублимации:  энергия, необходимая для превращения вещества из твердой фазы в паровую

коэффициент скрытой теплоты:  физическая постоянная, равная количеству тепла, переданному на вещества при изменении фазы вещества

сублимация:  переход из твердой фазы в паровую

Избранные решения задач и упражнений

1. 35,9 ккал

3. (а) 591 ккал; (б) 4,94 × 10 3 с

5. 13,5 Вт

7. (а) 148 ккал; (б) 0,418 с, 3,34 с, 4,19 с, 22,6 с, 0,456 с

9, 33,0 г

10, (а) 9,67 л; (b) Сырая нефть менее плотна, чем вода, поэтому она плавает поверх воды, тем самым подвергая себя воздействию кислорода воздуха, который она использует для сжигания.