Energie ist eines der grundlegenden Konzepte der Physik. Es kann von einer Form in eine andere übertragen werden und kann auch bei verschiedenen Prozessen freigesetzt oder absorbiert werden. Wenn der Körper abgekühlt wird, wird die mit seiner Wärme verbundene Energie freigesetzt und an die Umwelt übertragen.
Um die freigesetzte Energie zu bestimmen, wenn ein Bleiteil um 80 Grad abgekühlt wird, müssen Sie die Masse des Teils und seine spezifische Wärmekapazität kennen. Die spezifische Wärmekapazität ist eine quantitative Eigenschaft einer Substanz, die beschreibt, wie viel Energie zugeführt oder weggenommen werden muss, um ihre Temperatur pro Masseneinheit um eine Grad-Einheit zu ändern.
Mit der Gleichung q = mcΔt, wobei q die freigesetzte Energie ist, m die Masse des Teils ist, c die spezifische Bleiwärmekapazität ist, Δt die Temperaturänderung ist, können Sie den erforderlichen Wert berechnen. Wenn Sie die Formel anwenden, finden Sie den Wert der Energie, die freigesetzt wird, wenn das Bleiteil um 80 Grad abgekühlt wird.
80 Grad Bleiteil abkühlen: Wie viel Energie wurde freigesetzt?
Beim Abkühlen des Bleiteils um 80 Grad wurde eine bestimmte Menge an Energie freigesetzt. Um diesen Wert zu bestimmen, müssen Sie das Gewicht und die Wärmekapazität von Blei sowie die Temperaturänderung kennen.
Die Heizkapazität von Blei beträgt ungefähr 128 J / (kg · K), was bedeutet, dass 128 Joule Energie benötigt wird, um 1 Kilogramm Blei pro 1 Grad Celsius zu erhitzen.
Um die Menge an Energie zu bestimmen, die beim Abkühlen eines Bleiteils um 80 Grad freigesetzt wird, muss die folgende Formel verwendet werden:
Q ist die Menge an Energie,
m - Bleimasse,
c - Bleiwärmekapazität,
ΔT ist eine Temperaturänderung.
Da die Abkühlgeschwindigkeit des Bleiteils um 80 Grad in diesem Zusammenhang fest ist und keine negativen Werte zulässt, ist es sicher zu sagen, dass die Menge an Energie, die beim Abkühlen des Bleiteils um 80 Grad freigesetzt wird, gleich ist:
Wobei m die Masse von Blei ist.
Zum Beispiel wird bei einem Bleiteil mit einem Gewicht von 1 kg die Energiemenge, die beim Abkühlen um 80 Grad freigesetzt wird, verwendet:
Q = 1 * 128 * 80 = 10240 J.
Somit wurde beim Abkühlen des Bleiteils mit einem Gewicht von 1 kg bei 80 Grad 10240 J Energie freigesetzt.
Kühlprinzip
Die Körperkühlung basiert auf dem Prinzip der Wärmeübertragung von einem Objekt zu einem anderen Objekt mit einer niedrigeren Temperatur. Wenn ein Bleiteil abgekühlt wird, wird Wärme vom Teil in die Umgebung übertragen.
Eine der wichtigsten Kühlmethoden ist die Konvektion. Wenn sich das Bleiteil in der Umgebung (Luft) befindet, wird Wärme durch Kontakt und Bewegung der Luftmassen vom Teil an die Luft übertragen. Es muss berücksichtigt werden, dass die Wärmeleitfähigkeit von Blei niedrig genug ist, so dass der Kühlprozess lang sein kann.
Die Kühlung eines Bleiteils kann mit einer Formel berechnet werden:
wobei Q die Wärmemenge ist, m die Masse des Bleiteils ist, c die spezifische Wärmekapazität von Blei ist, ΔT die Temperaturänderung ist.
Wenn die Masse des Teils und seine spezifische Wärmekapazität bekannt sind, können Sie die Wärmemenge berechnen, die beim Abkühlen für eine bestimmte Temperaturdifferenz freigesetzt wird.
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Gewicht des Teils (m) | wert angeben |
| Spezifische Bleiwärmekapazität (c) | wert angeben |
| ΔT (Temperaturänderung) | 80 grad |
K-Wert
Der Wert des Wärmeübertragungskoeffizienten hängt von vielen Faktoren ab, z. B. dem Material des Teils, der Oberflächentemperatur, dem Luftstrom und der Dicke der Luftschicht zwischen der Oberfläche des Teils und dem Medium. Die Erhöhung der Luftströmungsgeschwindigkeit und die Verringerung der Dicke der Luftschicht führen zu einer Erhöhung des Wärmeübertragungskoeffizienten.
Um die Menge an freigesetzter Energie zu berechnen, wenn ein Bleistück um 80 Grad abgekühlt wird, müssen Sie den Wert des Wärmeübertragungskoeffizienten kennen. In den meisten Fällen ist es in den technischen Tabellen für verschiedene Materialien angegeben. Wenn Sie diesen Faktor kennen, können Sie die entsprechende Formel verwenden, die auch die Oberfläche des Teils, das Kühlintervall und die Temperaturdifferenz berücksichtigt.
| Formel zur Berechnung der freigesetzten Energiemenge: |
|---|
| Q = α · S · ΔT |
| Wo: |
| Q - die Menge an Energie, die beim Abkühlen freigesetzt wird (in J) |
| α - Wärmeübertragungskoeffizient (in W/(m2·K) oder cal/(c·m2·°C)) |
| S ist die Oberfläche des Teils (in m2) |
| ΔT - Temperaturunterschied (in C oder in °C) |
Um die Menge der freigesetzten Energie zu bestimmen, müssen Sie daher den Wärmeübertragungskoeffizienten des Bleiteils kennen und einfache mathematische Operationen mit dieser Formel durchführen.
Temperatur des Teils vor dem Abkühlen
Vor Beginn des Kühlvorgangs wurde die Anfangstemperatur des Bleiteils gemessen. Basierend auf der Bedingung der Aufgabe wissen wir, dass das Teil auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde und es um 80 Grad abgekühlt werden musste. Um die Menge an Energie zu berechnen, die in diesem Prozess freigesetzt wird, müssen Sie die Ausgangstemperatur des Teils kennen.
Der genaue Indikator für die Anfangstemperatur des Teils ist nicht in der Bedingung angegeben, daher können wir diesen Wert nicht konkret bestimmen. Wir wissen jedoch, dass das Bleiteil vor dem Abkühlen auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wurde, die bei Berechnungen berücksichtigt werden muss. In Zukunft können wir anhand des bekannten Wertes der Temperaturänderung die Menge an Energie bestimmen, die beim Abkühlen des Bleiteils freigesetzt wird.
Teiltemperatur nach dem Abkühlen
Wenn das Bleistück um 80 Grad abgekühlt wurde, wurde eine bestimmte Menge an Energie freigesetzt. Dadurch ist die Temperatur des Teils auf einen bestimmten Wert gesunken. Das Energiespar-Gesetz kann verwendet werden, um die Endtemperatur zu bestimmen.
Angenommen, das Gewicht eines Bleiteils beträgt 1 kg. Um die Temperaturänderung zu berechnen, müssen Sie die spezifische Bleiwärmekapazität kennen, die etwa 0.13 KJ / kg · Deg beträgt. Dann können Sie die folgende Formel verwenden:
| Ausgangstemperatur | Endtemperatur |
|---|---|
| T0 | T1 |
Sie können die Formel verwenden, um die Temperaturänderung von DT zu berechnen:
DT = (T1 - T0) = Q / (m * C),
wobei Q die freigesetzte Energie ist, m die Masse des Teils ist, C die spezifische Bleiwärmekapazität ist.
Wenn wir die bekannten Werte in die Formel einfügen, erhalten wir:
DT = (T1 - T0) = Q / (1 * 0.13) = Q / 0.13.
Somit kann die Temperatur des Teils nach dem Abkühlen berechnet werden, indem die Menge der freigesetzten Energie Q bekannt ist.
Temperaturdifferenz
In dieser Situation ist die Anfangstemperatur des Bleiteils nicht angegeben. Aber es ist bekannt, dass es um 80 Grad abgekühlt ist. Die Temperaturdifferenz beträgt also 80 Grad.
Die Temperaturdifferenz beeinflusst die beim Abkühlen freigesetzte Energiemenge. Je größer die Temperaturdifferenz ist, desto mehr Energie muss freigesetzt werden, um das Objekt abzukühlen.
Wärmekapazität des Bleiteils
Die Wärmekapazität eines Bleiteils hängt von seiner Masse, Zusammensetzung und Struktur ab. Für das Bleiteil beträgt die Wärmekapazität etwa 0,13 KJ·kg*K.
Die folgende Formel kann verwendet werden, um die Menge an freigesetzter Energie zu berechnen, wenn ein Bleiteil auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt wird:
| Formel | Bezeichnung |
|---|---|
| Q = m * C * ΔT | Q - freigesetzte Energie |
Wo: Q ist die freigesetzte Energie in Joule, m ist die Masse des Bleiteils in Kilogramm, C ist die Wärmekapazität des Bleiteils in KJ/ kg· K, ΔT ist die Temperaturänderung in Kelvin.
Für die berechnete Aufgabe, wenn ein Bleiteil um 80 Grad abgekühlt wird, ist es notwendig, die Masse dieses Teils zu kennen. Wenn Sie die Masse kennen, können Sie die Menge der zugewiesenen Energie mit der angegebenen Formel berechnen.
Formel zur Berechnung der zugewiesenen Energie
Sie können die folgende Formel verwenden, um die freigesetzte Energie zu berechnen, wenn ein Bleiteil um 80 Grad abgekühlt wird:
Q = m × c × ΔT
- Q - freigesetzte Energie (J);
- m - teilgewicht (kg);
- c - spezifische Bleiwärmekapazität (J / kg * K·;
- ΔT - temperaturänderung (K).
Diese Formel ermöglicht es Ihnen, die Menge an Energie zu finden, die beim Abkühlen des Bleiteils auf eine bestimmte Temperatur freigesetzt wurde. Die spezifische Bleiwärmekapazität beträgt etwa 130 J / kg · K. Für eine genaue Berechnung sollte jedoch ein genauerer Wert dieses Parameters verwendet werden.
Berechnung der zugewiesenen Energie
Die Formel wird verwendet, um die freigesetzte Energie zu berechnen, wenn ein Bleiteil um 80 Grad abgekühlt wird:
| Parameter | Die Beschreibung |
|---|---|
| E | Freigesetzte Energie (in Joule) |
| C | Bleiwärmekapazität (in J/K) |
| m | Gewicht des Bleiteils (in kg) |
| ΔT | Temperaturänderung (in K) |
Um die zugewiesene Energie zu berechnen, müssen Sie die Bleiwärmekapazität kennen, die ungefähr 0.13 J / K * beträgt. Es ist auch notwendig, die Masse des Bleiteils zu berücksichtigen, auf das die Kühlwirkung wirkt.
Wenn wir die Werte in die Formel einfügen, erhalten wir:
Als nächstes können Sie die erforderlichen Berechnungen durchführen, um den genauen Wert der zugewiesenen Energie zu erhalten.
Beispiel für die Energieberechnung
Um die Energie zu berechnen, die beim Abkühlen des Bleiteils um 80 Grad freigesetzt wird, sollte die Gleichung des thermischen Gleichgewichts verwendet werden:
- Q - freigesetzte Energie (J);
- m - Gewicht des Bleiteils (kg);
- c - spezifische Bleiwärmekapazität (J /kg · K);
- ΔT - Temperaturänderung (K).
Angenommen, das Gewicht des Teils beträgt 1 kg und die spezifische Bleiwärmekapazität beträgt 130 J / kg · K. Dann beträgt das Gewicht des Teils 1 kg und die spezifische Bleiwärmekapazität beträgt 130 J / kg * K.:
Q = 1 kg × 130 J/kg*K × 80 K = 10400 J
So wurden beim Abkühlen des Bleiteils um 80 Grad 10400 J Energie freigesetzt.
