Радиатор – самый распространенный отопительный прибор, обойтись без которого в условиях нашего климата крайне затруднительно. Чтобы грамотно выбрать радиаторы, подходящие для конкретного случая, неплохо представлять принципы, лежащие в основе их работы.
Принцип работы радиаторов отопления весьма прост и интуитивно понятен каждому: нагретый теплоноситель (чаще всего – вода) от отопительного котла поступает по трубам непосредственно в радиаторы отопления, которые и отдают полученное тепло воздуху в этом помещении. Как известно из курса физики, процесс передачи тепловой энергии может осуществляться двумя способами – конвекцией и излучением.
Конвекцией называют тот тип теплопередачи, при котором тепловая энергия передается ненаправленным сплошным “потоком”. При конвекции мы наблюдаем быстрый прогрев воздушного потока, свободно протекающего вдоль поверхности нагрева. Отопительные приборы, отдающие тепло таким образом, называются конвекторы. Передача тепла конвекционным способом способна обеспечить ускоренный процесс нагрева. Именно поэтому, чтобы как можно быстрее прогреть помещение, рационально будет использовать именно конвекторы. Основной недостаток “чистых” конвекторов – слишком сильное движение воздуха. Воздушные потоки, создаваемые конвектором, интенсивно разносят пыль, и потому конвекторы стараются применять только там, где обычные радиаторы установить не представляется возможным из-за их размеров. Пример классического конвектора – тепловые завесы, устанавливаемые во входных группах торговых и общественных помещений.
Второй тип теплопередачи – излучение. Поверхность, имеющая температуру более высокую, чем температура окружающей среды, будет излучать тепло во внешнюю среду. Приборы, отдающие тепло преимущественно за счет теплового излучения, называются радиаторами (в классическом понимании этого слова). В реальности, все современные радиаторы отопления передают тепло в отапливаемое помещение двумя названными способами, то есть присутствует и излучение тепла, и конвективная передача тепловой энергии. Причем на долю излучения в среднем приходится около 60% суммарной теплопередачи, а на долю конвекции – приблизительно 40%. В результате работы современных радиаторов помещение достаточно быстро и равномерно прогревается, а движение воздуха при этом наблюдается по минимуму.
Современный рынок предлагает чрезвычайно широкий ассортимент радиаторов отопления, пригодных для установки в квартирах, частных домах, офисных и пр. помещениях. Различают секционные чугунные, алюминиевые и биметаллические секционные радиаторы, стальные панельные радиаторы. Каждый вид названных отопительных приборов имеет свои особенности теплопередачи, зависящие как от конструкции радиатора, так и от материала, из которого он изготовлен.
Алюминиевые радиаторы, столь популярные сегодня, характеризуются максимально возможной способностью к теплоотдаче, что объясняется именно свойствами самого металла ( высокая теплопроводность характерна для алюминия). Для алюминиевых батарей характерна высокая тепловая мощность (около 180-200 Втт на секцию).
Биметаллические радиаторы – отличный вариант, сочетающий преимущества, которые дают оба металла – сталь и алюминий. Сердечник такого радиатора изготавливается из стали, а внешние ребра – из алюминия. Мощность теплоотдачи биметаллического секционного радиатора велика и может достигать величин 200 Ватт на одну секцию.
Чугунные радиаторы отличаются максимально высокой теплоемностью за счет физических характеристик металла, из которого они изготовлены. Они будут весьма долго прогреваться, но и остывать очень не скоро, постепенно отдавая тепло путем излучения. Мощность теплоотдачи одной секции стандартной чугунной батареи – приблизительно 150 Ватт. Конвекторный тип теплопередачи в чугунных радиаторов выражен, пожалуй, в наименьшей степени.
Стальные панельные радиаторы характеризуются тем, что имеют большую площадь нагреваемой поверхности, что стимулирует интенсивную передачу тепла по конвекторному типу. Величина теплопотока, переносимого за счет конвекции, достигает 75%. На тыльной стороне таких радиаторов часто навариваются дополнительные ребра, также служащие для увеличения контактной площади. Радиаторы панельного типа обеспечивают очень быстрый и равномерный прогрев помещения. Известно также, стальные панельные радиаторы более экономичны с точки зрения расходов на топливо (это очень актуально для автономных систем теплоснабжения). Чтобы получить одно и то же количество тепла, через чугунный радиатор придется пропустить в 7 раз большее количество теплоносителя, и его температура должна быть на 20 градусов выше.
О компании
ООО «Инжиниринг ЛПГ» – официальный представитель завода Кorado в Российской Федерации.
Батарея водяного отопления совершение работы за счет внутренней энергии
При монтаже системы водяного отопления с использованием однотрубной схемы во всех комнатах поставили одинаковые батареи с равной площадью поверхности. Все комнаты теплоизолированы одинаково. При этом
1) в комнатах, наиболее близких к главному стояку, будет теплее
2) в комнатах, наиболее удалённых от главного стояка, будет теплее
3) во всех комнатах температура будет одинаковой
4) система водяного отопления не будет работать
Необходимость в отоплении возникла в незапамятные времена, одновременно с тем, как люди научились строить для себя самые примитивные жилища. Первые жилища отапливались кострами, потом их сменили очаги, затем — печи. В ходе технического прогресса системы отопления постоянно совершенствовались и улучшались. Люди учились применять новые виды топлива, придумывали разные конструкции отопительных приборов, стремились уменьшить расход горючего и сделать работу отопительной системы автономной, не требующей постоянного контроля человека. В настоящее время наибольшее распространение получили системы водяного отопления, которое применяется для обогрева как многоквартирных домов в городах, так и небольших зданий в сельской местности. Принцип работы системы водяного отопления (см. рисунок) удобно пояснить на примере отопительной системы небольшого жилого дома.
Источником теплоты для отопительной системы служит печь 1, в которой могут сгорать различные виды органического топлива — дрова, торф, каменный уголь, природный газ, нефтепродукты и пр. Печь нагревает воду в котле 2. При нагревании вода расширяется и её плотность уменьшается, в результате чего она поднимается из котла вверх по вертикальному главному стояку 3. В верхней части главного стояка расположен имеющий выход в атмосферу расширительный бак 4, который необходим из-за того, что объём воды увеличивается при нагревании. От верхней части главного стояка отходит труба 5 («горячий трубопровод»), по которому вода подаётся к отопительным приборам — батареям 6, состоящим из нескольких секций каждая. После протекания через батареи остывшая вода по обратному трубопроводу 7 вновь попадает в котёл, опять нагревается и снова поднимается по главному стояку. При наиболее простой однотрубной схеме все батареи соединяются друг с другом таким образом, что все секции оказываются параллельно подсоединёнными к горячему и к обратному трубопроводу. Поскольку вода при протекании через батареи постепенно остывает, для поддержания одинаковой температуры в разных помещениях в них делают батареи с разным числом секций (то есть с разной площадью поверхности). В тех комнатах, в которые вода поступает раньше и поэтому имеет более высокую температуру, количество секций в батареях делают меньше, и наоборот. Вода в такой отопительной системе циркулирует автоматически, до тех пор пока в печи горит топливо. Для того чтобы циркуляция была возможна, все горячие трубопроводы и обратные трубопроводы в системе делают либо вертикальными, либо с небольшим уклоном в нужную сторону — так, чтобы вода по ним шла от главного стояка обратно к котлу под действием силы тяжести («самотёком»). Скорость циркуляции воды и степень обогрева можно регулировать, уменьшая или увеличивая количество топлива, сгорающего в печи в единицу времени. Вода циркулирует в отопительных системах такого типа тем лучше, чем больше расстояние по высоте между котлом и горячим трубопроводом. Поэтому печь с котлом стараются располагать как можно ниже -обычно их ставят в подвале либо, при его отсутствии, опускают до уровня земли, а горячий трубопровод проводят по чердаку.
Для нормальной работы отопительной системы очень важно, чтобы внутри неё не было воздуха. Для выпуска воздушных пробок, которые могут возникать в трубах и в батареях, служат специальные воздухоотводчики, которые открываются при заполнении системы водой (на рисунке не показаны). Также на трубах в нижней части системы устанавливаются краны 8, при помощи которых из отопительной системы при необходимости сливается вода.
Вода при протекании через батареи постепенно охлаждается, поэтому при равной площади поверхности батарей те, которые находятся дальше от главного стояка, будут давать комнатам меньше тепла.
Батарея водяного отопления совершение работы за счет внутренней энергии
| Внутренняя энергия. Работа и теплота |   |
| Щелкните по ссылке ” >Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Работа и теплота “, чтобы ознакомиться с презентацией раздела в формате PowerPoint. Для возврата к данной странице закройте окно программы PowerPoint. | ||||||||||||||||||
|
Наряду с механической энергией, любое тело (или система) обладает внутренней энергией. Внутренняя энергия – энергия покоя. Она складывается из теплового хаотического движения молекул, составляющих тело, потенциальной энергии их взаимного расположения, кинетической и потенциальной энергии электронов в атомах, нуклонов в ядрах и так далее. В термодинамике важно знать не абсолютное значение внутренней энергии, а её изменение. В термодинамических процессах изменяется только кинетическая энергия движущихся молекул (тепловой энергии недостаточно, чтобы изменить строение атома, а тем более ядра). Следовательно, фактически под внутренней энергией в термодинамике подразумевают энергию теплового хаотического движения молекул. Внутренняя энергия U одного моля идеального газа равна:
Таким образом, внутренняя энергия зависит только от температуры. Внутренняя энергия U является функцией состояния системы, независимо от предыстории. Понятно, что в общем случае термодинамическая система может обладать как внутренней, так и механической энергией, и разные системы могут обмениваться этими видами энергии. Обмен механической энергией характеризуется совершенной работой А, а обмен внутренней энергией – количеством переданного тепла Q. Например, зимой вы бросили в снег горячий камень. За счёт запаса потенциальной энергии совершена механическая работа по смятию снега, а за счёт запаса внутренней энергии снег был растоплен. Если же камень был холодный, т.е. температура камня равна температуре среды, то будет совершена только работа, но не будет обмена внутренней энергией. Итак, работа и теплота не есть особые формы энергии. Нельзя говорить о запасе теплоты или работы. Это мера переданной другой системе механической или внутренней энергии. Вот о запасе этих энергий можно говорить. Кроме того, механическая энергия может переходить в тепловую энергию и обратно. Например, если стучать молотком по наковальне, то через некоторое время молоток и наковальня нагреются (это пример диссипации энергии). Можно привести ещё массу примеров превращения одной формы энергии в другую. Опыт показывает, что во всех случаях, превращение механической энергии в тепловую и обратно совершается всегда в строго эквивалентных количествах. В этом и состоит суть первого начала термодинамики, следующего из закона сохранения энергии. Количество теплоты, сообщаемой телу, идёт на увеличение внутренней энергии и на совершение телом работы:
Правило знаков:
Выражение (4.1.1) для малого изменения состояния системы будет иметь вид:
Из формулы (4.1.2) следует, что количество теплоты выражается в тех же единицах, что работа и энергия, т.е. в джоулях (Дж). Особое значение в термодинамике имеют круговые или циклические процессы, при которых система, пройдя ряд состояний, возвращается в исходное. На рисунке 4.1 изображен циклический процесс 1–а–2–б–1, при этом была совершена работа А.
Так как U – функция состояния, то
Если Следует отметить, что первое начало термодинамики не указывает, в каком направлении идут процессы изменения состояния, что является одним из его недостатков. Какой вид теплопередачи обеспечивает в основном обогревание комнаты от батарей водяного отопления?
|
или
,
если тепло передаётся от окружающей среды данной системе, 
и 
если система производит работу над окружающими телами, при этом 
. Учитывая правило знаков, первое начало термодинамики можно записать в виде:
,
,
то согласно первому началу термодинамики 
, т.е. нельзя построить периодически действующий двигатель, который совершал бы бóльшую работу, чем количество сообщенной ему извне энергии. Иными словами, вечный двигатель первого рода невозможен. Это одна из формулировок первого начала термодинамики.| Образец «итоговый тест за курс 8 класса» 1. Какой вид теплопередачи обеспечивает в основном обогревание комнаты от батарей водяного отопления? A. Конвекция. Б. Теплопроводность. B. Излучение. Г. Все три способа теплопередачи примерно в равной мере. A. Увеличивается. Б. Уменьшается. B. Не изменяется. Г. Может уменьшиться, а может увеличиться. A. . вакуум. Б. . песок. B. . воздух. Г. . вода. A. Первое. Б. Второе. B. Третье. Г. Все три тела нагрелись за одинаковое время. А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. А. 1. Б. 2. В. 3. Г. Одинакова у всех трех тел. A. Поглощается. Б. Выделяется. B. Может поглощаться, а может и выделяться. Г. Не поглощается и не выделяется. А. Трение. Б. Нагревание. В. Электризация. Г. Электромагнитная индукция. 9. Магнитное поле можно обнаружить по его действию на. 1) . магнитную стрелку. 2) . неподвижную заряженную частицу. 3) . проводник с током. А. Только 1. Б. Только 2. В. Только 3. Г. 1 и 3. А. 0,5 А. Б. 2 А. В. 10 А. Г. 50 А.
При напряжении 3,5 В показания амперметра. A. . предсказать невозможно. Б. . равны 6,5 А. B. . равны 7 А. Г. . равны 7,5 А. 13. Стиральная машина мощностью 2000 Вт включена в электрическую сеть. Какова стоимость электроэнергии, израсходованной ей за 2 часа? Тариф — 36 коп. за 1 кВт-час. А. 36 коп. Б. 72 коп. В. 144 коп. Г. 288 коп. А. 100 Дж. Б. 200 Дж. В. 400 Дж. Г. 1000 Дж. А. . Эрстед. Б. . Ампер. В. . Фарадей. Г. . Максвелл. А. . Эрстед. Б. . Ампер. В. . Фарадей. Г. . Максвелл. A. . только электрического поля. Б. . только магнитного поля. B. . совместно электрического и магнитного полей. Г. . гравитационного притяжения стрелки к проводу. A. . только электрическое поле. Б. . только магнитное поле. B. . электрическое и магнитное поля. Г. Правильный ответ не приведен. A. . только в первом случае. Б. . только во втором случае. B. . в обоих случаях. Г. . ни в одном из указанных случаев. A. . закона отражения света. Б. . закона прямолинейного распространения света. B. . закона преломления света. Г. . всех трех перечисленных законов. A. Уменьшится на 0,5 м. Б. Уменьшится на 1 м. B. Уменьшится на 2 м. Г. Не изменится. А. Уменьшится на 10°. Б. Уменьшится на 40°. В. Уменьшится на 20°. Г. Не изменится. А. 1, рассеивающие. Б. 1, собирающие. В. 2, рассеивающие. Г. 2, собирающие. A. Увеличенное, мнимое. Б. Увеличенное, действительное. B. Уменьшенное, мнимое. Г. Уменьшенное, действительное 25. Какой оптический прибор обычно дает действительное и уменьшенное изображение? А. Кинопроектор. В. Микроскоп. Б 1 нет, внутреннюю энергию тела можно изменить только при теплопередаче
|
. Ученик снимает показания термометра, опущенного в сосуд с холодной водой. По результатам своих измерений он пытается построить графики зависимости температуры Т°С от времени t. Какой из графиков (см. рисунок) построен правильно по полученным точкам?
. Три тела с одинаковыми массами нагревались в условиях постоянной и одинаковой для всех трех тел мощности теплопередачи. Графики зависимости температуры Т вещества этих тел от времени t представлены на рисунке. Вещество какого тела обладает наименьшей удельной теплоемкостью?
2. Каково электрическое противление участка электрической цепи 1—2 (см. рисунок)?
3. На рисунке приведены схемы хода лучей в глазе при близорукости и дальнозоркости. Которая из этих схем соответствует случаю близорукости и какие линзы нужны для очков в этом случае?
. Фотоаппарат. Г. Телескоп.| Физика, 8 класс Фамилия, имя________________________________
1.Внутреннююэнергию тела можно изменить только при совершении механической работы. Верно ли это утверждение? 1) нет, внутреннюю энергию тела можно изменить только при теплопередаче 2)да, абсолютно верно 3) нет, внутреннюю энергию тела изменить нельзя 4) нет, внутреннюю энергию тела можно изменить и при совершении механической работы, и при теплопередаче 2.Как называют количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг? 1) удельная теплоемкость 2) удельная теплота сгорания 3) удельная теплота плавления 4) удельная теплота парообразования 3. Чему равна масса нагретого медного шара, если он при остывании на 10 С отдает в окружающую среду 7,6 кДж теплоты? (Удельная теплоемкость меди 380 Дж/ кг С) 1) 0, 5 кг 2) 2 кг 3) 5 кг 4) 20 кг 4.Чему равна удельная теплота сгорания керосина, если при сгорании 200 г керосина выделяется 9200 кДж теплоты? 1) 18400 Дж/кг 2) 46000 Дж/кг 3) 18 400 кДж/ кг 4) 46000 кДж/кг 5.Во время какого из тактов двигатель внутреннего сгорания совершает полезную работу? 1) во время пуска 2) во время сжатия 3) во время рабочего хода 4) во время выпуска 6.Как изменилось сопротивление проводника, если его длину и площадь поперечного сечения увеличили в 2 раза? 1) не изменилось 2) увеличилось в 2 раза 3) уменьшилось в 2 раза 4) уменьшилось в 4 раза 7. Работа, совершенная током за 10 мин, составляет 15 кДж. Чему равна мощность тока? 1) 15 Вт 2) 25 Вт 3) 150 Вт 4) 250 Вт 8. Какое изображение получается на сетчатке глаза человека? 1) увеличенное, действительное, перевернутое 2) уменьшенное, действительное, перевернутое 3) увеличенное, мнимое, прямое 4) уменьшенное, мнимое, прямое 9.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. Ответ запишите в виде таблицы. А) батарея водяного отопления Б) паровая турбина 1) совершение работы за счет внутренней энергии 2) работа пара при расширении 4) излучение |
10. Какова сила тока в никелиновом проводнике длиной 12 м и сечением 4 мм 2 , на который подано напряжение 36 мВ? (Удельное сопротивление никелина 0,4 Ом*мм 2 /м)
11. Сколько метров фехралевой проволоки диаметром 0,25 мм потребуется для намотки электродвигателя мощностью 360 Вт, рассчитанного на напряжение 120 В?
Батарея водяного отопления совершение работы за счет внутренней энергии Ссылка на основную публикацию
