Тепло и температура

Тепловые машины

Тепловые машины — это устройства, преобразующие теплоту в полезную работу. Примерами таких машин могут служить компрессоры, турбины, паровые, бензиновые и реактивные двигатели. Одной из наиболее известных тепловых машин является паровая турбина, использующаяся на современных тепловых электростанциях. Упрощенная схема такой электростанции на рисунке 1.

Рис. 1. Упрощенная схема паротурбинной электростанции, работающей на ископаемом топливе.

Рабочую жидкость — воду — превращают в перегретый пар в паровом котле, нагреваемом за счет сжигания ископаемого топлива (угля, нефти или природного газа). Пар высокого давления вращает вал паровой турбины, которая приводит в действие генератор, вырабатывающий электроэнергию. Отработанный пар конденсируется при охлаждении проточной водой, которая поглощает часть теплоты. Далее вода подается в охлаждающую башню (градирню), откуда часть тепла уходит в атмосферу. Конденсат с помощью насоса возвращают в паровой котел, и весь цикл повторяется.

Другим примером тепловой машины может служить бытовой холодильник, схема которого представлена на рис. 2.

Рис.2. Схема работы холодильника.

В холодильниках и бытовых кондиционерах энергия для его обеспечения подводится извне. Компрессор повышает температуру и давление рабочего вещества холодильника — фреона, аммиака или углекислого газа. Перегретый газ подается в конденсатор, где охлаждается и конденсируется, отдавая тепло окружающей среде. Жидкость, выходящая из патрубков конденсатора, проходит через дросселирующий клапан в испаритель, и часть ее испаряется, что сопровождается резким понижением температуры. Испаритель отбирает у камеры холодильника тепло, которое нагревает рабочую жидкость в патрубках; эта жидкость подается компрессором в конденсатор, и цикл снова повторяется.

Поломки и ремонт

Техническое обслуживание прибора ограничивается его поддержанием в работоспособном состоянии, регулярном осмотре, недопущении причин, вызывающих преждевременный износ и поломку. Согласно п. 80 Правил коммерческого учета теплоносителя все работы по обслуживанию и контролю корректной работы счетчика осуществляет потребитель. Со стороны владельца он в особом уходе не нуждается.

Литиевый аккумулятор или батарейки, питающие прибор, не пригодны для повторного применения, и при выходе из строя утилизируются.

При обнаружении какой-либо неполадки в работе прибора учета, потребитель должен в течение 24 ч. известить об этом обслуживающую фирму и организацию, осуществляющую теплоснабжение. Вместе с прибывшим уполномоченным сотрудником составляется акт, который после передается в теплоснабжающую организацию с отчетом о потреблении тепла за соответствующий период. При несвоевременном извещении о поломке, потребление тепла рассчитывают стандартным способом.

Обслуживающая фирма предоставит услуги по ремонту или замене счетчика, а на время ремонта может установить подменный прибор. Стоимость работ по монтажу и демонтажу, ремонту и другим услугам регламентирована договором между потребителем и обслуживающей фирмой.

Регистрация ошибок

Стандартно тепловые счетчики оснащаются системой самотестирования, которая способна выявить неточности работы. Вычислитель периодически запрашивает датчики, и при их неисправности фиксирует ошибку, присваивает ей код и записывает в архив. Наиболее часто встречаются следующие регистрируемые ошибки:

1. Неправильная установка или повреждение датчика температуры или прибора расхода.
2. Недостаточный заряд элемента питания.
3. Наличие воздуха в проточной части.
4. Отсутствие расхода при наличии разницы температур в течение времени более 1 часа.

Снятие и установка счетчика отопления

До того, как установить счетчик на отопление в квартире или многоквартирный дом, приглашаются специалисты специализированных компаний, имеющих разрешительную документацию на проведение данного вида работ. Исходя из конкретной ситуации, они могут взять на себя следующие обязательства:

1. Разработать проект.
2. Подать документы в определенные органы с целью получения разрешений.
3. Установить и зарегистрировать прибор. При отсутствии регистрации, оплата поставленного тепла производится согласно установленных тарифов.
4. Провести тестовые испытания и сдать прибор в эксплуатацию.

Разработанный проект должен включать следующие моменты:

1. Вид и устройство модели, которая предназначена для работы в конкретной системе отопления.
2. Необходимые расчеты по тепловой нагрузке и расходу теплоносителя.
3. Схема системы отопления с местом установки теплового счетчика.
4. Расчет возможных потерь тепла.
5. Расчет оплаты за поставку тепловой энергии.

Проверка счетчиков отопления

Как правило, качественный прибор поступает в точку продажи первично протестированным. Процедура осуществляется на заводе-изготовителе, свидетельством чего выступает клеймо с записью, соответствующей записи в документации. Кроме того, в документах указывают межповерочный интервал.

По истечению данного срока владельцу прибора необходимо обратиться в сервисный центр предприятия-изготовителя или в организацию, уполномоченную проверять и устанавливать счетчик. Существуют фирмы, которые после установки прибора занимаются его техобслуживанием.

Периодическое подтверждение метрологического класса, или одним словом поверка, осуществляется специализированной фирмой, имеющей проливные установки, а также разрешение, выданное органами метрологического надзора.

Срок поверки зависит от типа прибора, и в среднем составляет 4 — 5 лет.

С этой целью вызывают метролога, снимают пломбы, специалист обслуживающей организации демонтирует счетчик и отправляет на поверку. После проверки и обратного монтажа прибор опломбируют.

Счетчик на отопление – прибор для учета тепловой энергии, позволяющий экономить средства, оплачивая только фактически потребленную услугу. Несоблюдение указанных ниже условий приведет к невозможности рассчитываться за тепло согласно показаний счетчика.

Для корректной и долговременной работы устройства важно выбрать тип счетчика, который обязательно должен присутствовать в госреестре допустимых к использованию измерительных средств, а также иметь метрологическую аттестацию в соответствующей инстанции. Устанавливается прибор предприятием, имеющим лицензию на проведение подобных работ. Устанавливается прибор предприятием, имеющим лицензию на проведение подобных работ

Устанавливается прибор предприятием, имеющим лицензию на проведение подобных работ.

Методика расчета

Для проведения расчета или перерасчета тепловой нагрузки на отопление зданий, уже эксплуатируемых или вновь подключаемых к системе отопления проводят следующие работы:

1. Сбор исходных данные об объекте.
2. Проведение энергетического обследования здания.
3. На основании полученной после обследования информации производится расчет тепловой нагрузки на отопление, ГВС и вентиляцию.
4. Составление технического отчета.
5. Согласование отчета в организации, предоставляющей теплоэнергию.
6. Заключение нового договора или изменение условий старого.

Сбор исходный данных об объекте тепловой нагрузки

Какие данные необходимо собрать или получить:

1. Договор (его копия) на теплоснабжение со всеми приложениями.
2. Справка оформленная на фирменном бланке о фактической численности сотрудников (в случае производственного зданий) или жителей (в случае жилого дома).
3. План БТИ (копия).
4. Данные по системе отопления: однотрубная или двухтрубная.
5. Верхний или нижний розлив теплоносителя.

Все эти данные обязательны, т.к. на их основе будет производиться расчет тепловой нагрузки, так же вся информация попадет в итоговый отчет. Исходные данные, кроме того, помогут определиться со сроками и объемами работа. Стоимость же расчета всегда индивидуальна и может зависеть от таких факторов как:

• площадь отапливаемых помещений;
• тип системы отопления;
• наличия горячего водоснабжения и вентиляции.

Энергетическое обследование здания

Энергоаудит подразумевает выезд специалистов непосредственно на объект. Это необходимо для того, чтобы провести полный осмотр системы отопления, проверить качество ее изоляции. Так же во время выезда собираются недостающие данные об объекте, которые невозможно получить кроме как по средствам визуального осмотра. Определяются типы используемых радиаторов отопления, их месторасположение и количество. Рисуется схема и прикладываются фотографии. Обязательно осматриваются подводящие трубы, измеряется их диаметр, определяется материал, из которого они изготовлены, как эти трубы подведены, где расположены стояки и т.п.

В результат такого энергетического обследования (энергоаудита) заказчик получит на руки подробный технический отчет и на основании этого отчета уже и будет проихводиться расчет тепловых нагрузок на отопление здания.

Технический отчет

Технический отчет по расчету тепловой нагрузки должен состоять из следующих разделов:

1. Исходные данные об объекте.
2. Схема расположения радиаторов отопления.
3. Точки вывода ГВС.
4. Сам расчет.
5. Заключение по результатам энергоаудита, которое должно включать сравнительную таблицу максимальных текущих тепловых нагрузок и договорных.
6. Приложения.
   1. Свидетельство членства в СРО энергоаудитора.
   2. Поэтажный план здания.
   3. Экспликация.
   4. Все приложения к договору по энергоснабжению.

После составления, технический отчет обязательно должен быть согласован с теплоснабжающей организацией, после чего вносятся изменения в текущий договор или заключается новый.

Температурные нормы системы отопления в многоквартирном доме

Схема отопления в многоквартирных домах строится во взаимодействии с централизованной системой, к которой подключены трубы. По ним теплоноситель направляется в многоквартирный дом, где его дальнейшая подача регулируется вводными задвижками. После этого вода уходит по стоякам и в конце концов попадает в батареи и радиаторы каждой квартиры.

Описанные процессы, а также все, что касается правил обеспечения населения коммунальными ресурсами, отражено в Постановлении Правительства РФ от 06.05.2011 № 354 «О предоставлении коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов» (далее — Постановление № 354). Требования к качеству отопления закрепляются в разделе VI приложения № 1 к правилам Постановления № 354.

Кроме того, подробные правила оказания отопительных услуг прописаны в Приказе Росстандарта от 11.06.2014 № 544-ст «ГОСТ Р 51617-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Услуги жилищно-коммунального хозяйства и управления многоквартирными домами. Коммунальные услуги. Общие требования» (далее — ГОСТ Р 51617-2014) и «ГОСТ 30494-2011. Межгосударственный стандарт. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», утвержденном приказом Росстандарта от 12.07.2012 № 191-ст (далее — ГОСТ 30494-2011).

Указанные акты устанавливают параметры теплоносителя системы отопления многоквартирного дома. Так, температура носителя тепла (воды) при подаче в систему равна температуре воды при ее выходе из отопительного котла. Как правило, теплоноситель должен быть доведен до температуры в 130-150 °С, но этот показатель зависит и от температуры на улице в регионе.

Обычно на выходе из котла вода должна иметь 115 °С.

Однако нормативная температура в отопительной системе может находится в пределах 95 °С или 105 °С (дли различных систем).

Далее для создания комфортных условий в помещении обеспечивается должное состояние параметров стояка, который проводит воду из теплового узла в квартиру. Они различаются в зависимости от летнего и зимнего сезона.

Конечно, на практике температура теплоносителя в стояке зависит от работы ТЭЦ и от теплопотерь по дороге к дому. Однако температура стояка зимой должна находится в диапазоне 70-90 °С.

Вариант 2

Теперь проведем расчет платежей в тех условиях, когда дом оснащен общим учетным прибором на отопление, а также индивидуальными счетчиками снабжена часть квартир. Как и в предыдущем случае, подсчет будет проводиться по двум позициям (тепловые энергозатраты на жилье и ОДН).

Нам понадобится формула №1 и №2 (правила начислений согласно показаниям контроллера или с учетом нормативов потребления тепла для жилых помещений в гкал). Вычисления будут проводиться относительно площади жилого дома и квартиры из предыдущего варианта.

Расчет 1

Формула №1: 1,3 х 1 400 = 1820 руб., где:

• 1,3 гигакалорий – показания индивидуального счетчика;
• 1 1820 р. – утвержденный тариф.

https://youtube.com/watch?v=dFLW96z0YVk

Формула №2: 0,025 х 70 х 1 400 = 2 450 руб., где:

• 0,025 гкал – нормативный показатель расхода тепла на 1 м² площади в квартире;
• 70 м² – метраж квартиры;
• 1 400 р. – тариф на тепловую энергию.

Далее высчитываем вторую составляющую нашего платежа (ОДН) по двум формулам – №13 (объем услуги) и №10 (стоимость отопления).

Расчет 2

Формула №13: (300 – 12 – 7 000 х 0,025 – 9 – 30) х 75 / 8 000 = 1,425 гкал, где:

• 300 гкал – показания общедомового счетчика;
• 12 гкал – количество тепловой энергии, использованной на обогрев нежилых помещений;
• 6 000 м² – сумма площади всех жилых помещений;
• 0,025 – норматив (потребление тепловой энергии для квартир);
• 9 гкал – сумма показателей со счетчиков всех квартир, которые оборудованы приборами учета;
• 35 гкал – количество тепла, затраченного на подачу горячей воды при отсутствии ее централизованной подачи;
• 70 м² – площадь квартиры;
• 8 000 м² – общая площадь (все жилые и нежилые помещения в доме).

https://youtube.com/watch?v=tGvIg-I1QCU

Обратите внимание, что данный вариант включает только реальные объемы потребляемой энергии и если ваш дом снабжен централизованной подачей горячей воды, то объем тепла, затраченного на нужды горячего водоснабжения, не учитывается. Это же касается и нежилых помещений: если они отсутствуют в доме, то и в расчет включены не будут

Далее следует расчет платежа за отопление путем умножения объема тепла на тариф по формуле №10: 1,425 х 1 400 = 1995 руб., где:

• 1,425 гкал – количество тепла (ОДН);
• 1 400 р. – утвержденный тариф.

В результате проведенных подсчетов мы выяснили, что полная оплата за отопление составит:

1. 1820 + 1995 = 3 815 руб. — с индивидуальным счетчиком.
2. 2 450 + 1995 = 4445 руб. — без индивидуального устройства.

Квартирный счетчик тепловой энергии как правильно снять и передать показания

Снимать показания с квартирных счетчиков тепла следует по аналогии со счетчиками воды. Разница состоит лишь в том, что теплосчетчики на индикатор выводят несколько показателей и, чтобы выбрать нужную, следует внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и четко следовать рекомендациям производителя. После получения необходимых сведений, в квитанцию для оплаты за тепловую энергию следует внести разницу показаний за предыдущий и отчетный периоды, умножить ее на установленный в регионе тариф, и полученную сумму оплатить.

В настоящее время современные приборы учета тепла оснащены встроенным интерфейсом, который позволяет считывать данные в автоматическом режиме. К примеру, счетчик «Комбик-Т» отечественного производства имеет встроенную радиоантенну, что позволяет снимать показания с прибора даже без захода в квартиру. Следует отметить, что к такому устройству можно подключить водомер (счетчик воды) с импульсным выходом, что позволит снимать показания расхода воды (горячей и холодной) также без визуального контакта. Установка таких приборов учета будет удачным решением для лиц, которые часто уезжают в командировки или поездки и не могут лично встречать контроллера, который приходит снимать показания.

Из информации, приведенной в этой статье, можно сделать вывод, что к процедуре снятия и передачи показаний счетчиков тепла стоит относиться с достаточной мерой ответственности.

Сегодня расскажу о том как перевести ГКал в кВт*ч и обратно. Длину, ширину, толщину предмета можно измерить рулеткой. Вес предмета можно определить путем его взвешивания. А вот количество тепловой энергии нельзя измерить ни рулеткой, ни с помощью весов или еще каких-нибудь простейших измерительных приборов. Тепловую энергию можно только вычислить математически. Как и любая величина, тепловая энергия имеет свои единицы измерения.

Метры, сантиметры, миллиметры, дециметры, километры, нанометры и прочее- это единицы измерения длины. Как Вы уже догадались- килограммы, граммы, тонны и прочее- это единицы измерения веса.

А вот ГКал, кВт*ч, Дж – это единицы измерения тепловой энергии. Причем точно так, как метры можно превратить в миллиметры, а килограммы в граммы, так же и Гигакаллории можно с легкостью пересчитать, превратив их в кВт*ч и Дж. Когда Вы установите свой тепловой счетчик, Вам придется научиться пересчитывать ГКал в кВт*ч и обратно.

Это нужно уметь, для того, чтобы передавать показания этого счетчика в Вашу УК (управляющую копанию). Дело в том, что некоторые счетчики выдают показания только в ГКал, а некоторые только в кВт*ч. Управляющие же компании принимают показания счетчиков только в каких-то одних единицах. Вот и приходится каждый месяц пересчитывать. Пересчет- дело не хитрое.

Допустим, Вы хотите превратить 1 ГКал (одну гигакаллорию) в кВт*ч , тогда надо запомнить, что один кВт*ч равен 0,000860 ГКал. Составляем простейшую пропорцию:

1кВт*ч = 0,000860 ГКал

Вспоминаем математику в школе, и вычисляем чему равен Х к Вт*ч в данной пропорции: Х= 1кВт*ч х 1 ГКал / 0,000860 ГКал = 1162,8 кВт*ч

Или наоборот Вам нужно перевести 1 кВт*ч (один киловат час) в ГКал. Опять составляем пропорцию, помятуя, что один кВт*ч равен 0,000860 ГКал.

1кВт*ч = 0,000860 ГКал

Опять делаем вычисления на основе по обычной пропорции: Х= 1кВт*ч х 0,000860 ГКал/ 1кВт*ч= 0,000860 ГКал

Вот, собственно и разобрались с переводом ГКал в кВт*ч. Всё легко и очень просто. Особенно, когда ты эти нехитрые вычисления производишь каждый месяц, предварительно снимая показания теплового счетчика. А вот как их снимать мы разъясним в следующей главе.

Кстати, я умышленно не стал давать ни каких коэффициентов для перевода ГКал в Дж и кВт*ч в Дж. Просто потому, что обычно такая единица, как Дж (джоули) сейчас практически не используется. Это как дециметры в измерении длины. Дециметры вроде как есть, о них можно и нужно знать, и не более того. Такая же эпопея с Джоулями.

Еще одна тонкость, о которой нужно знать — это приставки Кило, Мега и Гига.

Например, кВт*ч (киловатт в час), или МВт*ч (мегаватт в час). Кило – означает число 1000, Мега- 1000000, а вот Гига- 1000000000.

1 кВт*ч = 1000 Вт*ч.

1 МВт*ч = 1000000 Вт*ч = 1000 кВт*ч.

1 ГКал = 1000000000Кал= 1000 Мкал= 1000000 кКал.

Определение [ править | править код ]

Количество теплоты входит в математическую формулировку первого начала термодинамики, которую можно записать как Q = A + Δ U <displaystyle Q=A+Delta U> . Здесь Δ U <displaystyle Delta U> — изменение внутренней энергии системы, Q <displaystyle Q> — количество теплоты, переданное системе, а A <displaystyle A> — работа, совершённая системой. Однако определение теплоты должно указывать способ её измерения безотносительно к первому началу. Так как теплота — это энергия переданная в ходе теплообмена, для измерения количества теплоты необходимо пробное калориметрическое тело. По изменению внутренней энергии пробного тела можно будет судить о количестве теплоты, переданном от системы пробному телу. Без использования пробного тела первое начало теряет смысл содержательного закона и превращается в бесполезное для расчётов определение количества теплоты.

Пусть в системе, состоящей из двух тел X <displaystyle X> и Y <displaystyle Y> , тело Y <displaystyle Y> (пробное) заключено в жёсткую адиабатическую оболочку. Тогда оно не способно совершать макроскопическую работу, но может обмениваться энергией (то есть теплотой) с телом X <displaystyle X> . Предположим, что тело X <displaystyle X> также почти полностью заключено в адиабатическую, но не жёсткую оболочку, так что оно может совершать механическую работу, но обмениваться теплотой может лишь с Y <displaystyle Y> . Количеством теплоты, переданным телу X <displaystyle X> в некотором процессе, называется величина Q X = − Δ U Y <displaystyle Q_=-Delta U_> , где Δ U Y <displaystyle Delta U_> — изменение внутренней энергии тела Y <displaystyle Y> . Согласно закону сохранения энергии, полная работа, выполненная системой, равна убыли полной внутренней энергии системы двух тел: A = − Δ U x − Δ U y <displaystyle A=-Delta U_-Delta U_> , где A <displaystyle A> — макроскопическая работа, совершенная телом X <displaystyle X> , что позволяет записать это соотношение в форме первого начала термодинамики: Q = A + Δ U x <displaystyle Q=A+Delta U_> .

Виды энергии:
	Механическая	Потенциальная Кинетическая
‹ ›	Внутренняя
	Электромагнитная	Электрическая Магнитная
	Химическая
	Ядерная
G <displaystyle G>	Гравитационная
∅ <displaystyle emptyset >	Вакуума
Гипотетические:
Тёмная
См.также:Закон сохранения энергии

Таким образом, вводимое в феноменологической термодинамике количество теплоты может быть измерено посредством калориметрического тела (об изменении внутренней энергии которого можно судить по показанию соответствующего макроскопического прибора). Из первого начала термодинамики следует корректность введённого определения количества теплоты, то есть независимость соответствующей величины от выбора пробного тела Y <displaystyle Y> и способа теплообмена между телами. При таком определении количества теплоты первое начало становится содержательным законом, допускающим экспериментальную проверку, так как все три величины, входящие в выражение для первого начала, могут быть измерены независимо .

Как перевести Гкал в кВт/ч и Гкал/ч в кВт

На различных устройствах сферы теплоэнергетики указывают различные метрические величины. Так, на отопительных котлах и обогревателях чаще указывают киловатт и киловатт в час. На счётных приборах (счётчиках) чаще встречаются Гкал. Разница в величинах мешает правильному расчёту искомой величины по формуле.

Чтобы облегчить расчётный процесс, необходимо научиться переводить одну величину в другую и наоборот. Поскольку величины имеют постоянное значение, то это несложно – 1 Гкал/ч равен 1162,7907 кВт.

Если величина представлена в мегаваттах, её можно перевести обратно в Гкал/ч, умножив на постоянное значение 0,85984.

Ниже представлены вспомогательные таблицы, позволяющие быстро переводить величины из одной в другую:

Использование данных таблиц значительно упростит процесс расчёта стоимости тепловой энергии. Кроме того, для упрощения действий, можно воспользоваться одним из предложенных в сети Интернет онлайн-конвертеров, преобразующих физические величины одна в другую.

Самостоятельный расчёт потребляемой энергии в Гигакалориях позволит владельцу жилого/нежилого помещения контролировать стоимость коммунальных услуг, а также – работу коммунальных служб. С помощью проведения простых подсчётов появляется возможность сверить результаты с аналогичными в получаемых платёжных квитанциях и обратиться в соответствующие органы в случае разности показателей.

Оплата горячей воды – одна из главных статей расходов для собственников квартир в МКД. Управляющим компаниям регулярно поступают вопросы как по начислению платы за эту услугу, так и по актуальным тарифам. В статье мы разберемся со всеми указанными моментами и приведем полезный справочный материал, в том числе, таблицу с обновленными в 2019 году тарифами на горячую воду в Москве.

Многих потребителей все еще удивляет появление в платежке за ЖКХ позиции «подогрев воды». Это новшество появилось уже достаточно давно – в 2013 году. По Постановлению Правительства № 406 от 13 мая 2013 года в домах с централизованной системой водоснабжения оплата должна производиться по 2-компонентному тарифу.

Традиционный тариф на горячую воду был разделен на две части:

• потребление холодной воды;
• расход тепла.

По этой причине в квитанции и появилась строчка, указывающая на количество тепла, потраченного на подогрев холодной воды. Многим кажется, что оплата за этот обогрев взимается незаконно, хотя она действительно является правомерной. Руководитель экспертной поддержки справочной системы «Управление МКД» ответил на вопрос как рассчитать плату за ГВС для разных категорий домов? .

Нововведение потребовалось из-за того, что жильцы дополнительно используют не учитывающийся объем энергии. К системе ГВС подключаются полотенцесушители и стояки, которые расходуют тепло. Эти затраты ранее никак не учитывались при подсчетах оплаты за КУ. Брать деньги за теплоснабжение разрешается только в течение отопительного сезона, поэтому нагревание воздуха за счет эксплуатации полотенцесушителя в качестве коммунальной услуги оплате не подлежало. Выход был найден именно в виде такого разделения тарифа на две части.

Для лучшего понимания стоит описать ситуацию с подогревом ГВС в цифрах. Если от холодной воды кроме чистоты и напора больше ничего не требуется, то с горячей все немного сложнее. В случае с ГВС добавляется еще один параметр – температура. Поставщик должен выдерживать его, иначе поступают жалобы, назначается проверка и при подтверждении факта нарушений плата уменьшается. Для горячей воды температура должна быть не меньше +60ºС.

При анализе выяснилось, что на подогрев горячей воды, циркулирующей по трубопроводам, расходуется около 40% тепла, в целом необходимого для ГВС дома. Идущая от поставщика горячая вода не расходуется в полном объеме и по обратной трубе направляется в теплообменник, где происходит ее подогрев подводящимся к дому кипятком. При прохождении по трубам она остывает. Если в МКД расходуется мало воды, то теплопотери могут достигать значительных величин, и вносимой собственниками платы по однокомпонентному тарифу будет недостаточно для погашения всех затрат.

Разделение тарифа таким образом, чтобы отдельно учитывались расходы на подогрев воды, стало решением этой проблемы.

Калория

Джоуль в качестве универсальной энергетической единицы был введен в 1889 г. Но количество теплоты исследователи начали измеряли задолго до этого. Для этих целей была введена специальная единица — калория (от латинского слова calor — “тепло”), равная количеству теплоты, которое необходимо для нагревания одного грамма воды на один градус Цельсия при нормальном атмосферном давлении.

Калория (кал) и кратная ей единица — килокалория (ккал), до сих пор используются в качестве внесистемной единицы для некоторых областей деятельности. Например, килокалорию применяют в теплоэнергетике для расчетов потребленной тепловой энергии в домах, подключенных к централизованному отоплению в холодное время года.

Экспериментально установлено соответствие между калорией и джоулем, чтобы иметь возможность перевода количества тепла из одних единиц в другие:

• 1 Дж = 0,2388 кал;
• 1 кДж = 238,8 кал
• 1 кал = 4,19 Дж;
• 1 ккал = 4190 Дж.

Прибор для получения информации о количестве теплоты в научных экспериментах (физике, химии, биологии и медицине) называется калориметром. Внутреннее устройство калориметров определяется диапазоном температур, временем и характером изучаемых явлений.

Рис. 3. Примеры калориметров.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали что единица количества теплоты — это джоуль. Наряду с джоулем используются кратные ему единицы. Кроме джоуля в отдельных областях деятельности допускается использование устаревшей единицы — калории.

1. Вопрос 1 из 5

Начать тест(новая вкладка)

Как по графику нагревания или охлаждения определить удельную теплоемкость

На примере покажем, как находить удельную теплоемкость по графику нагревания или охлаждения тела.

Дано твердое тело массой 2 килограмма. На рисунке 5 указано, как зависит температура этого тела от полученного количества теплоты. По горизонтали отложено количество теплоты, а по вертикали – температура некоторого тела, находящегося в твердом состоянии.

Определить удельную теплоемкость вещества, из которого состоит данное твердое тело.

Рис. 5. На рисунке указано, как температура твердого тела зависит от полученной теплоты

Решение:

Тело нагрелось от \(\large t_{1} = 0 \left( С \right) \) до температуры \(\large t_{2} = 60 \left( С \right) \);

Разность температур равна 60 градусам Цельсия.

Масса тела 2 килограмма.

Полученное количество теплоты \(\large Q = 15000 \left( \text{Дж} \right) \).

Выпишем формулу, по которой можно посчитать тепловую энергию Q:

\

Подставим теперь значения в эту формулу для определения количества теплоты:

\

Разделим обе части уравнения на число 10:

\

Теперь разделим обе части уравнения на число 6:

\

Разделив обе части на число 2, получим удельную теплоемкость твердого вещества:

\

Ответ: Удельная теплоемкость твердого вещества \(\large 125 \left( \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{град}} \right) \)

Примечание: Тела могут обмениваться тепловой энергией с другими телами. Обмен энергией прекратится при наступлении . Для решения задач нужно использовать удельные теплоемкости материалов, из которых изготовлены тела. А чтобы рассчитать переданное или полученное телом количество теплоты, нужно уметь применять закон сохранения энергии и составлять уравнение теплового баланса.

Теплообмен и теплопередача

Теплопроводность

Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью. Теплопроводность стержня оценивается величиной теплового потока, который зависит от коэффициента теплопроводности, площади поперечного сечения, через которое передается теплота и градиента температуры (отношения разности температур на концах стержня к расстоянию между ними). Единицей теплового потока является ватт.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
Вещества и материалы Теплопроводность, Вт/(м^2*К)Металлы
Алюминий ___________________205
Бронза _____________________105
Вольфрам ___________________159
Железо ______________________67
Медь _______________________389
Никель ______________________58
Свинец ______________________35
Цинк _______________________113Другие материалы
Асбест _______________________0,08
Бетон ________________________0,59
Воздух _______________________0,024
Гагачий пух (неплотный) ______0,008
Дерево (орех) ________________0,209
Опилки _______________________0,059
Резина (губчатая) ____________0,038
Стекло _______________________0,75

Конвекция

Конвекция — это теплообмен за счет перемещения масс воздуха или жидкости. При подводе тепла к жидкости или газу увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются; локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). В простых случаях течения жидкости по трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент конвективного теплопереноса можно рассчитать теоретически. Однако найти аналитическое решение задачи о конвекции для турбулентного течения среды пока не удается.

Тепловое излучение

Третий вид теплопередачи — лучистый теплообмен — отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение — это один из видов электромагнитного излучения.

Мощным излучателем тепловой энергии является Солнце; оно нагревает Землю даже на расстоянии 150 млн. км. Интенсивность солнечного излучения составляет примерно 1,37 Вт/м2.

Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток пропорционален четвертой степени температуры.