1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

 

Рис. 95. Различие между температурой и количеством тепла
Рис. 95. Различие между температурой и количеством тепла

2.10.2. Количество тепла
Чтобы установить, какой из двух источников поставляет большее количество тепла, с их помощью нагревают одинаковое количество воды. Той воде, которая за одно и то же время достигла более высокой температуры, было отдано большее количество тепла или тепловой энергии (рис. 95). Наоборот, в 10 л воды содержится в 10 раз больше тепловой энергии, чем в 1 л воды, при одинаковой температуре. Единицей тепловой энергии является джоуль (Дж).

 

Джеймс Джоуль в 1843 г. доказал, что каждому количеству тепловой энергии соответствует определенная механическая работа. Поэтому работа, энергия и количество тепла рассматриваются как величины одного вида. Единицами служат джоуль (Дж), ньютон х метр (Н м) и ватт х секунда (Вт с).
1 Дж =1 Н м = 1 Вт с
1000 Дж = 1 кДж = 1 кН м = 1 кВт с
1кВт ч = 3600 кВт с = 3600 кН м = 3600 кДж

Табл. 14. Средняя удельная теплоемкость (с) различных материалов
Табл. 14. Средняя удельная теплоемкость (с) различных материалов

2.10.3. Удельная теплоемкость
Различные материалы одинаковой массы требуют для своего нагревания различное количество тепла. Покрытия из алюминия, например, при одинаковом подводе тепла от солнечного излучения будут иметь более высокую температуру, чем дерево или штукатурка.
Необходимое для определенного повышения температуры количество тепла зависит не только от массы, но также и от вида материала.
Удельная теплоемкость — это то количество тепла, которое необходимо, чтобы повысить температуру 1 кг вещества на 1 К (=1 °С).

 

Пример: Удельная теплоемкость бетона равна 1000 Дж/кг К (табл. 14). Это значит, что для нагревания массы бетона в 1 кг на 1 К требуется 1000 Дж.


Для нагревания древесины требуется примерно в 2 раза большее количество тепла, чем для такой же массы газобетона, т.е. при подводе одинакового количества тепла газобетон нагревается до температуры, чем дерево. Это отражается, например, на различном температурном удлинении конструкций из этих материалов.

2.10.4. Теплонакопительная способность
Строительная конструкция принимает при нагревании определенное количество тепла, которое накапливается в конструкции. Теплонакопительная способность Q строительной конструкции, например стены, зависит от плотности р (произносится «ро»), от удельной теплоемкости материала с, а также от толщины d конструкции.
Достаточная теплоаккумулирующая способность стен и перекрытий важна для обеспечения комфортности в помещениях.

 

Теплонакопительная способность конструкции Q = плотности р х на удельную теплоемкость с х на толщину конструкции d:
Q=pcd, где Q — в Дж/м2К; р — в кг/м3; с — в Дж/кг К; d — в м.

Рис. 96. Изменение длины при изменеии температуры
Рис. 96. Изменение длины при изменеии температуры

2.10.5. Действия тепла


ТЕМПЕРАТУРНОЕ РАСШИРЕНИЕ
При нагревании тела расширяются во всех направлениях.


ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМА ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Все строительные конструкции расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении, т.е. они изменяют при изменении температуры
свой объем. В строительных конструкциях особенно важно учитывать изменение длины.


ИЗМЕНЕНИЕ ДЛИНЫ (произносится «дельта») зависит от длины l конструкции, разности температур Ѳ (произносится «тета»), как прирост температуры или ее уменьшение, а также от коэффициента линейного расширения материала, из которого состоит строительная конструкция (рис. 96).

Табл. 15. Коэффициенты температурного расширения (α) строительных материалов
Табл. 15. Коэффициенты температурного расширения (α) строительных материалов

Коэффициент линейного расширения а показывает, на сколько миллиметров увеличивается или укорачивается тело длиной 1 м при разнице температур в 1 К. Единица измерения: мм/(м К) (табл. 15).
Изменение длины ∆l = коэффициенту температурного расширения α х исходную длину l1 х разницу температур Ѳ:
l2l1 = ∆l = α l1∆Ѳ, где ∆l— в мм; l1 и l2 — в м; ∆Ѳ — в К; α — в мм/(м К).
Например, синтетический материал полиэтилен расширяется в 17 раз больше, а алюминий — в 2 раза больше, чем сталь. Только потому, что бетон имеет такое же температурное расширение, как сталь, строительство из такого материала, как железобетон, стало вообще возможным. Если в строительстве используются вместе материалы с различным температурным расширением, как, например, устройство покрытия из кровельной жести на стеновой кладке, то необходимо следить за тем, чтобы материалы могли свободно перемещаться относительно друг друга. В протяженных строительных конструкциях должны предусматриваться деформационные швы.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13