Удельная теплота плавления серого чугуна: Удельная теплота плавления

Содержание

Таблица Удельная теплота. Удельная теплота плавления.

 ЗАДАЧНИК ОНЛ@ЙН
 БИБЛИОТЕКА 1  БИБЛИОТЕКА 2

Удельная теплота плавления. Удельная теплота парообразования (испарения). Критические параметры некоторых веществ. Удельная теплота сгорания.


Удельная теплота плавления металлов

  Металл

Удельная теплота плавления

Металл

Удельная теплота плавления

кДж/кг

кал/г

кДж/кг

кал/г

Алюминий39394Платина11327
Вольфрам18444Ртуть122,8
Железо27064,5Свинец24,35,8
Золото6716Серебро8721
Магний37089Сталь8420
Медь21351Тантал17441
Натрий11327Цинк112,226,8
Олово5914Чугун96-14023-33


Удельная теплота плавления некоторых веществ (при нормальном атмосферном давлении)

 Вещество

Удельная теплота плавления

Вещество

Удельная теплота плавления

кДж/кг

кал/г

кДж/кг

кал/г

Азот25,76,2Нафталин15136
Водород5914Парафин15035
Воск17642Спирт10525
Глицерин19947,5Стеарин20148
Кислород13,83,3Хлор18845
Лед33080Эфир11327

Изменение объемов веществ при их плавлении

В таблице укзан объем жидкости Vж, образующийся при плавлении твердых тел из различных веществ объемом 1000 см3

Вещество

Vж, см3

Вещество

Vж, см3

Алюминий1066Ртуть1036
Висмут967Свинец1036
Золото1052Серебро1050
Кремний900Сурьма991
Лед917Цинк1069
Олово1026Чугун серый988-994

Большинство веществ при переходе из твердого состояния в жидкое увеличивает свой объем. Исключение составляют лед, висмут и некоторые другие вещества.


Удельная теплота испарения (парообразования) воды при различной температуре


и нормальном атмосферном давлении

t, oC

Удельная теплота испарения

t, oC

Удельная теплота испарения

кДж/кг

калл/кг

кДж/кг

калл/кг

0250159780
2308
551
524895941002256539
1024775921602083497
1524665892001941464
1824585873001404335
202453586370438105
30243058037411527
502382569374,15*00

* При температуре 374,15 oC и давлении 22,13 Па (225,64 ат) вода находится в критическом состоянии. В этом состоянии жидкость и ее насыщенный пар обладают одиноковыми свойствами — разница между водой и ее насыщенным паром исчезает.


Изменение объемов жидкостей при испарении и газов (паров) при конденсации

Испаряющаяся жидкость

Vг, л

Конденсирующийся газ (пар)

Vж, л

Азот716Азот1,42
Вода (при )1780Водяной пар0,737
Воздух749Воздух1,38
Гелий774Гелий1,31
Кислород886Кислород1,15
Метан656Метан1,55

В таблице указан объем газа (пара), образующегося при испарении 1л жидкости, взятой при температу  ре 20 oС и нормальном атмосферном давлении, а также объем жидкости образующейся при конденсации 1 м3 газа (пара).


Удельная теплота парообразования жидкостей и расплавленных металлов

(при температуре кипения и нормальном атмосферном давлении)

Жидкость

Удельная теплота испарения

Жидкость

Удельная теплота испарения

кДж/кг

кал/кг

кДж/кг

кал/кг

Азот жидкий20148Водород жидкий450108
Алюминий92002200Воздух19747
Бензин230-31055-75Гелий жидкий235,5
Висмут840200Железо63001500
Вода (при t=0 oC)2500597Керосин209-23050-55
Вода (при t=20 oC)2450586Кислород жидкий21451
Вода (при t=100 oC)2260539Магний54401300
Вода (при t=370 oC)440105Медь48001290
Вода (при t=374,15 oC)00Олово3010720
   Ртуть29370
   Свинец860210
   Спирт этиловый906216
   Эфир этиловый35685

Удельная теплота испарения (парообразования) некоторых твердых веществ

Вещество

Удельная теплота испарения

Вещество

Удельная теплота испарения

кДж/кг

калл/кг

кДж/кг

калл/кг

Йод22654Мышяк427102
Камфара387,292,5Сухой лед586140
Лед2834677   

Примечание. Непосредственный переход вещества из твердого состояния в газообразное, минуя превращение в жидкое состояние, называется сублимацией.


Критические параметры некоторых веществ

Вещество

Критическая температура, oC

Критическая плотность, кг/м3

Критическое давление

МПа

ат

Азот-147.13113.3934.6
Аммиак132.423511.5117
Ацетилен35.72316.2463.7
Вода374.230722.13225.65
Водород-239.931.01.3013.5
Воздух-140.73503.7738.5
Гелий-267.969.30.232.3
Кислород-118.84305.0451.4
Нафталин4693143.9840.6
Оксид углерода (II)-1393013.536
Оксид углерода (IV)31.04607.3575.0
Спирт243.52766.3865.2
Хлор144.05737.7078.5
Эфир193.82603.6037.0

Удельная теплота сгорания некоторых пищевых продуктов

Продукт

Удельная теплота сгорания

Продукт

Удельная теплота сгорания

кДж/кг

калл/кг

кДж/кг

калл/кг

Батоны простые104702500Мясо куриное53801280
Виноград2400700Огурцы свежие570140
Говядина75201800Окунь, щука3520840
Земляника садовая1730443Сахар171504100
Картофель3770900Сметана148003530
Кефир2700640Смородина черная2470590
Малина1920460Хлеб пшеничный89302130
Масло сливочное327007800Хлеб ржаной86202060
Молоко2800670Яблоки2010480
Морковь1720400Яйца69001650
Мороженое сливочное75001790   

Удельная теплота сгорания различных видов топлива и некоторых веществ

Топливо, вещество

Удельная теплота сгорания

МДж/кг

калл/кг

Условное топливо29,37000

Твердое

Антрацит26,8-31,46400-7500
Древесный уголь31,5-34,47500-8200
Дрова (воздушно-сухие)8,4-112000-2500
Каменный уголь≈ 27≈ 6500
Порох3,8900
Сланцы горючие7,5-15,01800-3600
Твердые ракетные топлива4,2-10,5100-2500
Торф10,5-14,52500-3500
Тротил (взрывчатое вещество)153600
Уголь:  
           канско-акчинский15,53700
           подмосковный10,52500
           челябинский14,63500
           экибастузский16,13840

Жидкое

Бензин44-4710500-11200
Дизельное автотракторное42,710200
Керосин44-4610500-11000
Нефть43,5-4610400-11000
Спирт27,06450
Топливо для ЖРД (керосин + жидкий кислород)9,22200
Топливо для реактивных двигателей самолетов (ТС-1)42,910250

Газообразное

Ацетилен48,111500
Водород12028600
Газ природный41-499800-11700
Метан50,011950
Оксид углерода (II)10,12420

Чугун Теплота кристаллизации — Энциклопедия по машиностроению XXL

Теплота кристаллизации (плавления) в значительной степени определяет технологические режимы и параметры процессов формирования кристаллической структуры отливок и плавки сплавов. Удельная теплота кристаллизации (плавления) Q (кДж/кг) основных структурных составляющих и фаз серого чугуна следующая графита — 5945, цементита  [c.454]

Теплота кристаллизации избыточного аустенита (кДж/кг) в сером чугуне зависит от содержания углерода  [c.454]


Зависимость удельной теплоты кристаллизации серого чугуна Q (кДж/кг) от углеродного эквивалента следующая  [c.454]

При фасонном литье ЭМП эффективно при получении крупных кокильных отливок типа чугунных валков [30], сложных отливок из легированных сталей и жаропрочных сплавов в оболочковых формах по выплавляемым моделям [32]. Воздействие электромагнитных сил на прибыльную часть таких отливок в результате ЭМП устраняет опасность образования мостов при кристаллизации и улучшает подачу жидкого металла в области затрудненного питания. Дополнительное выделение теплоты в прибыли при ЭМП также способствует направленному затвердеванию отливки. Структура отливок измельчается. Так, при литье образцов из сталей 25Л, 35Л и 45Л плотность дендритной структуры увеличивается в 2,7 раза, размер зерна перлита уменьшается вдвое, Ов повышается на 4—9%, а 6 — на 9—14%.  [c.442]

С увеличением переохлаждения графитный скелет разветвляется больше. Это связано с усилением расщеп-ляемости графитной пласгины при ускоренном продвижении ее кромки в жидкости. Такая связь между линейной скоростью кристаллизации и дифференцировкой гра-фито-аустенитной эвтектики (под дифференцировкой эвтектики здесь и далее понимается расстояние между осями двух соседних ответвлений ведущей эвтектической фазы) установлена в работе [44] при исследовании направленной кристаллизации серого чугуна. Эта зависимость подтверждена и для ступенчатого охлаждения эвтектического чугуна в процессе затвердевания. Если на первой ступени с малой скоростью охлаждения образуются графито-аустенитные колония с груборазветвлен-ным скелетом, то на второй ступени с ускоренным охлаждением разветвление графита усиливается и периферийная часть колонии приобретает тонкую дифферепциров-ку. При равномерном охлаждении чугуна в цроцессе затвердевания обычно наблюдается обратная картина в периферийных зонах колоний разветвленность графитного скелета уменьшается. Это можно объяснить снижением линейной скорости кристаллизации, вызываемым уменьшением переохлаждения расплава в результате выделения теплоты кристаллизации и накопления примесей.  [c.48]

Теория кристаллизации чугуна. Плавление и кристаллизация — процессы частично обратимые, поэтому кристаллизация состоит из процессов, обратных плавлению кристаллизация заключается в срастании и остановке движения кластеров. При срастании и прекращении тепловых колебаний кластеров энергия тепловых колебаний переходит в тепловую (скрытая теплота кристаллизации). Межкластерные разрывы при этом, как и кластеры, объединяются и вытесняются либо в окружающее пространство (внешняя усадка), либо группируются в ввде усадочньк пор и раковин внутри отливок.  [c.416]


Для оценки эксплуатационной надежности серого чугуна в условиях повышенных темпе-ратзф и термоциклических воздействий и для расчета технологических процессов формирования отливок важное значение имеют также такие показатели теплофизических свойств, как температуропроводность а = Л/(су) и коэффициент тепловой аккумуляции Ь = Дсу. Эти показатели определяют характер температурного поля и интенсивность отвода теплоты от изделия или отливки. Это влияет на формирование термических напряжений, трещин и усадочных дефектов в процессе кристаллизации и охлаждения отливки, а также определяет уровень температурно-напряженного состояния изделия и процессов эксплуатации. Эти показатели определяют также предельные скорости нагрева и охлаждения отливок и изделий в условиях эксплуатации. Температуропроводность а и коэффициент тепловой аккумуляции Ь с изменением марки чугуна от СЧЮ до СЧ35 снижаются а = 0,19…0,10 (см /°С), Ь = 13700… 13015 Вт-с /(м2-°С).  [c.455]

Существует комплекс мер, позволяющих предотвратить получение отливок с отбелом. Это прежде всего увеличение содержания углерода, кремния и других графитизирующих элементов уменьшение скорости кристаллизации и охлаждения чугуна за счет подогрева кокиля и теплоизоляции его рабочих поверхностей различными красками и облицовками, а также ранняя выбивка отливки из кокиля. В последнем случае за счет теплоты внутренних слоев отливки происходит нагрев ее наружных частей и самоотжиг цементита с образованием структуры, свободной от него. Для предотвращения отбела может быть использовано модифицирование расплава малыми добавками модификаторов.  [c.143]


Теплота кристаллизации удельная — Энциклопедия по машиностроению XXL

Рлл 1——удельная скорость выделения теплоты кристаллизации  [c.160]

На жидкотекучесть существенно влияют физические свойства сплава увеличение теплоемкости и удельной теплоты кристаллизации металла способствует повышению жидкотекучести, поскольку при этом возрастает количество выделяющейся теплоты в процессе затвердевания и охлаждения отливки. Вязкость расплавов, увеличиваясь с понижением температуры, снижает жидкотекучесть. Высокое поверхностное натяжение у, с одной стороны, значительно облегчает разливку металла, но, с другой стороны, способствует закруглению острых углов и кромок в отливках.  [c.311]


Оценим скорость выращивания, при которой удельный вес теплового потока, обусловленного выделением скрытой теплоты кристаллизации, составляет менее 57о от теплового потока за счет теплообмена излучением. Эту скорость найдем из соотношения  [c.276]

Тепловые свойства. Основными тепловыми свойствами металлов и сплавов являются теплопроводность, теплоемкость, удельная теплота кристаллизации (плавления).  [c.453]

Теплота кристаллизации (плавления) в значительной степени определяет технологические режимы и параметры процессов формирования кристаллической структуры отливок и плавки сплавов. Удельная теплота кристаллизации (плавления) Q (кДж/кг) основных структурных составляющих и фаз серого чугуна следующая графита — 5945, цементита  [c.454]

Зависимость удельной теплоты кристаллизации серого чугуна Q (кДж/кг) от углеродного эквивалента следующая  [c.454]

Это влияние объясняется сообщением дополнительной энергии молекулам твердой и жидкой фаз на границе затвердевания. Под воздействием магнитных полей изменяется энергия активации молекул и происходит сдвиг равновесия в системе расплав—кристалл. При этом удельная теплота кристаллизации уменьшается на величину, определяемую напряженностью Н магнитного поля  [c.46]

Переход вещества из жидкого в твердое кристаллическое состояние называется кристаллизацией затвердеванием). Во время кристаллизации увеличивается среднее время оседлой жизни молекул жидкости (11.1.6.8°), упорядочивается их движение, которое постепенно превращается в тепловые колебания около некоторых средних положений — узлов кристаллической решетки. Для любой химически чистой жидкости этот процесс идет при постоянной температуре кристаллизации Гкр , которая совпадает с температурой плавления Г д (п. 2°). Кристаллизация единицы массы жидкости сопровождается выделением некоторого количества теплоты — удельной теплоты кристаллизации,— равной удельной теплоте плавления.  [c.174]

С увеличением степени переохлаждения поверхностное натяжение изменяется незначительно, а АОу быстро повышается, а следовательно, критический размер зародыша убывает и появляется больше зародышей, способных к росту. В этом легко убедиться, если подсчитать критический размер зародыша, например железа, при разных степенях переохлаждения, например ATi = 10К и ДГ2 = 100 К. Зная удельную скрытую теплоту плавления железа Q = 1,5 10 Дж/см и температуру его плавления (кристаллизации) Тк = 1812 К, по формуле (3.2) определяем AGv при ATi = 10 К AGy = 1,5 10 10/1812 = 8,278 Дж/смЗ. Подставляя полученное значение AGy и значение а (для железа оно равно 204 10 Дж/ м ) в формулу (3.4), находим  [c.71]


Сильные магнитные поля напряженностью Н влияют на такие параметры кристаллизации, как удельная теплота и температура Т кристаллизации, переохлаждение ДГ, линейная скорость роста кристаллов и скорость образования зародышей ш, критический радиус Гкр зародыша, коэффициент диффузии О и кристаллическое давление р (рис. 44).  [c.46]

Плавление и кристаллизация представляют собой универсальное физическое свойство вещества, присущее всем телам. Плавление состоит в переходе от строго упорядоченного расположения составляющих кристалл структурных частиц к беспорядочному (в жидкости, как уже отмечалось ранее, возможно сохранение ближнего, но не дальнего порядка) и с термодинамической точки зрения представляет собой фазовый переход 1-го рода типа порядок—беспорядок. Универсальность явлений плавления и кристаллизации обусловлена общностью межчастичного взаимодействия существенное значение имеет не конкретный вид потенциала меж-частичных сил, а его изменение в зависимости от расположения частиц в теле. Конкретный вид потенциала и его характерные параметры влияют лишь на температуру плавления, теплоту плавления, изменение удельного объема, но не на характер поведения термодинамических функций на кривой плавления, который качественно должен быть аналогичен у всех веществ.  [c.93]

Удельной теплотой плавления называется количество теплоты, которое нужно сообщить единице массы твердого тела, находящегося при температуре плавления, для того, чтобы перевести его в жидкое состояние. При кристаллизации (отвердевании) жидкости происходит выделение теплоты.  [c.51]

Давление, прикладываемое к кристаллизующемуся расплаву, оказывает влияние на значения основных термофизических параметров литой заготовки температуру плавления, коэффициент теплопроводности, удельную теплоемкость, скрытую теплоту кристаллизации, плотность и т. п.  [c.8]

Образование механического пригара зависит от свойств металла, его перегрева и плотности, свойств 4юрмы и конструкции отливки. Чем меньше вязкость металла и выше удельная тепл-емкость, теплота кристаллизации и температура заливки металла в форму, тем больше опасность образования механического пригара.  [c.212]

В формулах а — температуропроводность с — удельная теплоемкость Ь — коэ4х )ициент аккумуляции теплоты Ь — удельная теплота кристаллизации Д — коэффициент.  [c.639]

Как видно из табл. 2-15, первые четыре теплоносителя имеют примерно одинаковые удельные веса жидкой и пар овой фаз, теплоту парообразования и истинную теплоемкость. Однако наименьшей температурой затвердевания и упругостью паров при данной температуре обладает дифенильная смесь. Следовательно, среди этих теплоносителей наилучшими условиями эксплуатации будет обладать нагревательная установка с дифенильной смесью она будет работать при наименьшем давлении и с наименьшей вероятностью кристаллизации теплоносителя в системе. Однако в этом отношении она уступает дитолилметану.  [c.98]

Тепловой расчет шихты ведется на получение удельной теплоты, равной 83,7 кдж1г-атом, что соответствует температуре процесса в конце плавки 2500° К. Зависимость извлечения хрома от количества натриевой селитры, в шихте (лабораторные плавки) по1казана на рис. 40. Из рисунка следует, что извлечение хрома весьма существенно колеблется при сравнительно небольших изменениях количества натриевой селитры. Это вызывается тем обстоятельством, что при проведении плайки при темлературах ниже 2370—2470° К становятся за.метными потери металла е шлаке в связи с высокими температурами кристаллизации металла и шлака кроме того, при значительно.м повышении температуры процесса (свыше 2600° К) начинается заметное испарение хрома. Поэтому температуру процесса необходимо систематически контролировать, так как даже резкие коле-  [c.96]

Структурные превращения в металлах и сплавах сопровождаются выделением или поглощением скрытой теплоты превращения (например, при распл1авлении металлов поглощается скрытая теплота плавления) или же связаны с аномальной удельной теплоемкостью, которая наблюдается, например при образовании сверхструктуры в Р-латуни. Отсюда следует, что при нагревании или охлаждении металла или сплава в одинаковых условиях структурные изменения должны вызвать изменение хода кривой температура — время. По перегибу кривой можно найти температуру структурного превращения. В условиях истинного равновесия температура (или температурный интервал), при которой происходит данное структурное превращение, является постоянной дл я данного металла ил1и сплава, но практически часто наблюдается температурный гистерезис структурного превращения. Например, при медленном охлаждении в условиях истинного равновесия жидкое олово затвердевает при постоянной температуре 231,9 но в обычных опытах часто оказывается возможным, прежде чем начнется кристаллизация, охладить жидкое олово на 20 или 30° ниже его истинной температуры затвердевания. Это явление обычно называется переохлаждением. Переохлаждение является результатом кристаллизации, происходящей путем зарождения центров и их роста.  [c.120]

Для решения задачи рассмотрим временнью Зависимости скорости фронта кристаллизации u(t), удельной теплоты превращения f t) и эффективной температуры T t), определяемой как разность температур Tq T на фронте кристаллизации и в термостате. В рамках синергетического подхода, изложенного в 1 главы 1, уравнения эволюции содержат диссипативные вклады и слагаемые, представляющие положительную обратную связь скорости и и термодинамического фактора / с эффективной температурой Т, с одной стороны, и отрицательную обратную связь и и Г с / — с другой. В результате поведение системы представляется уравнениями Лоренца (1.1)-(1.3), где параметр порядка г) сводится к скорости и, сопряженное поле h к эффективной температуре Г, а управляющий параметр 5 к теплоте превращения /.  [c.210]


Задачи по теме: «Количество теплоты»

Задачи по теме: «Количество теплоты» 8 класс

1. (2) Для приготовления чая турист положил в котелок лёд массой 2 кг, имеющий температуру 0°С. Какое количество теплоты необходимо для превращения этого льда в кипяток при температуре 100°С? Энергию, израсходованную на нагревание котелка, не учитывать.

2.(1) Сколько энергии нужно затратить, чтобы расплавить лёд массой 4 кг при температуре 0°С?

3.(1,2) Сколько энергии требуется затратить, чтобы расплавить свинец массой 20 кг при температуре плавления? Сколько энергии понадобится для этого, если начальная температура свинца 27 °С?

4.(2) Какую энергию нужно затратить, чтобы расплавить кусок льда массой 5 кг, взятый при температуре -10 °С?

5.(2) Какую энергию нужно затратить, чтобы расплавить кусок меди массой 2 кг, взятый при температуре 25 °С?

6.(1) Алюминиевый и медный бруски массой 1 кг каждый нагреты до температуры их плавления. Для плавления какого тела потребуется больше количества теплоты? На сколько больше?

7.(1) Во сколько раз плавление куска железа массой 1 кг требует больше энергии, чем плавление той же массы белого чугуна, серебра, серого чугуна и ртути, нагретых до своей температуры плавления?

8.(1)Какое количество теплоты потребуется, чтобы расплавить олово массой 540 г, взятого при температуре плавления. Удельную теплоту плавления принять равной 0,59∙10 5 Дж/кг.

9.(2)Сколько энергии будет затрачено для расплавления свинца массой 10 кг, взятого при температуре 27 0С? Температура плавления свинца 327 0С, удельная теплота плавления 0,25∙10 5Дж/кг.

10.(1)Лед массой 3 кг при температуре 0 0С растаял. Сколько энергии при этом было затрачено? Удельную теплоту плавления принять равной 3,4∙10 5 Дж/кг

11.(2)Какое количество теплоты затрачено на расплавление 1 т железа, взятого при температуре 10 0С? Температура плавления железа 1539 0С, удельная теплота плавления 2,7∙10 5Дж/кг.

12.(1)Какое количество теплоты потребуется, чтобы расплавить алюминий массой 25 кг, взятый при температуре плавления. Удельную теплоту плавления принять равной 3,9∙10 5Дж/кг.

13.(2)Свинец массой 12 кг, взятый при начальной температуре 20 0С, полностью расплавился. Какое количество теплоты при этом было затрачено. Температура плавления 327 0С, удельная теплота плавления 0,25∙10 5Дж/кг.

14.(1)Кусок меди массой 20 кг полностью расплавили. Какое количество теплоты при этом затратили? Удельную теплоту плавления принять равной 2,1∙10 5 Дж/кг.

15.(2)Для приготовления чая турист положил в котелок лед массой 2 кг при температуре 0 0С. Какое количество теплоты необходимо для превращения этого льда в кипяток при 100 0С? Удельную теплоту плавления принять равной 3,4∙10 5 Дж/кг.

16.(1)Какое количество теплоты потребуется, чтобы расплавить алюминий массой 25 кг, взятый при температуре плавления. Удельную теплоту плавления принять равной 3,9∙105 Дж/кг.

17.(2)Для приготовления воды турист положил в котелок лед массой 5 кг при температуре 0 0С. Какое количество теплоты необходимо для превращения этого льда в воду при 80 0С? Удельную теплоту плавления принять равной 3,4∙105 Дж/кг.

18.(1).Какое количество теплоты потребуется, чтобы расплавить олово массой 240 г, взятого при температуре плавления. Удельную теплоту плавления принять равной 0,59∙10 5 Дж/кг.

19.Металлический образец массой 2 кг взят при температуре плавления и полностью расплавлен, при этом было израсходовано 420 кДж теплоты. Определите, что это за вещество и чему равна температура плавления этого металла.

20. Для плавления куска парафина массой 400 г, взятого при температуре плавления, потребовалось 60 кДж тепла. Определите удельную теплоту плавления парафина.

21.(2)В железный котёл массой 5 кг налита вода массой 10 кг. Какое количество теплоты нужно передать котлу с водой для изменения их температуры от 10 до 100 °С?

22.(1) Стальная деталь массой 3 кг нагрелась от 25 до 45 °С. Какое количество теплоты было израсходовано?

23.(1) На сколько градусов изменилась температура чугунной детали массой 12 кг, если при остывании она отдала 648000 Дж теплоты?

24. (1)Для нагревания медного бруска массой 3 кг от 20 до 30 °С потребовалось 12000 Дж теплоты. Какова удельная теплоемкость меди?

25.(1)При нагревании куска меди от 20°С до 170°С Было затрачено 140000 Дж тепла. Определить массу меди.

26.(1)Какое количество теплоты получит серебряная ложка массой 50 г при нагревании ее на 70 С?

27(1).Сколько энергии выделится при сгорании 30 кг каменного угля?

28.(1)Определите массу сгоревшего древесного угля, если при его сгорании выделилось 5,1 • 108 Дж энергии.

29.(1)Какое количество теплоты выделится при полном сгорании пороха массой 25 г; торфа массой 0,5 т; каменного угля массой 1,5 т?

30.(2)В топке котла парового двигателя сожгли торф массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф? (Удельную теплоту сгорания торфа принять равной 1,5 • 107 Дж/кг.)

31.(1) Какое количество энергии требуется для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100 °С?

32.(1)Какая энергия выделяется при конденсации водяного пара массой 3 кг, имеющего температуру 100 °С?

33(2).Какое количество энергии требуется для превращения воды массой 2 кг, взятой при температуре 20 °С, в пар?

Теплоемкость, тепловые эффекты превращений и теплосодержание чугуна


Теплоемкость (истинная и средняя) чугуна интересует литейщика с точки зрения количества тепла, необходимого для нагрева или расплавления отливок, а также с точки зрения тепловых процессов между металлом и формой и охлаждающего действия чугунных холодильников. Удельная теплоемкость (кал/Г*град = ккал/кГ*град) определяется при обычных температурах только изменением кинетической и потенциальной энергии атомов и подобна в этом отношении коэффициенту теплового расширения. Пренебрегая для твердых и жидких тел изменением объема в зависимости от температуры, можно принять, что удельные теплоемкости при постоянном объеме (сv) и давлении (ср) равны. Исследования показывают, что истинная теплоемкость чугуна, как и железа, увеличивается с ростом температуры и характеризуется скачкообразным повышением при фазовом превращении а у соответственно изменению строения решетки. После этого, как это видно из рис. 260, теплоемкость чугуна резко падает, но с дальнейшим повышением температуры вновь увеличивается. Хотя литературные данные по значениям теплоемкостей сильно различаются и часто противоречивы, все же можно с уверенностью утверждать, что белый чугун характеризуется несколько большей теплоемкостью, чем серый чугун, и, следовательно, графитизация понижает теплоемкость. Это вытекает из сравнения теплоемкостей (c0100 в кал/Г*град) структурных составляющих чугуна:

Действительно, согласно правилу Нейманна и Koппa, теплоемкость неоднородных структур и твердых растворов может быть рассчитана при температурах выше характеристических по правилу смешения, откуда следует, что при графитизации цементит с теплоемкостью 0,147 превращается в ферритографитовую смесь с теплоемкостью 0,116 кал/г*град

Поэтому отжиг чугуна, как правило, ведет к уменьшению его теплоемкости с0100 в кал/Г*град


Другие изменения структуры чугуна, кроме графитизации, например изменение строения перлита или формы выделений графита, не оказывают заметного влияния на величину теплоемкости. Так же мало в общем сказывается в этом отношении и состав чугуна, за исключением того, что углерод монотонно повышает теплоемкость белого чугуна, в сером же чугуне непосредственное влияние углерода может частично или полностью нейтрализоваться графитизацией. В значительно меньшей степени оказывают влияние фосфор и, по-видимому, кремний, несколько понижая теплоемкость чугуна. Таким образом, теплоемкость серого чугуна мало зависит от его состава. Поэтому нельзя согласиться с приводимыми в литературе данными о том, что теплоемкость белого чугуна в жидком состоянии значительно больше, чем серого чугуна. Так как после расплавления исходная структура не может в данном случае иметь значения, то роль здесь играет только состав чугуна, в частности разница в содержании кремния, что не может заметно повлиять на величину теплоемкости. Значительно больше влияние температуры на теплоемкость чугуна:

Приведенные данные свидетельствуют, что с повышением температуры теплоемкость увеличивается как у белого, так и у серого чугуна. Ta же закономерность отмечается И.П. Егоренковым и в отношении отдельных структурных составляющих чугуна:

Это дает возможность заключить, что графитизации понижает теплоемкость практически при всех температурах процесса. Зная истинную или среднюю теплоемкость и величину тепловых эффектов фазовых превращений (ЕL). можно определить общее теплосодержание (энтальпию) чугуна при любой температуре

Как было ранее указано, значения тепловых эффектов фазовых превращений L в кал/Г могут колебаться в пределах:

При этом теплота плавления возрастает с увеличением содержания углерода в чугуне. В среднем можно принять значение EL для белого чугуна в 60 кал/Г, а для серого — около 75 кал/Г. Сопоставляя общее теплосодержание разных чугунов по данным Мораве и Умоно (рис. 261), можно установить в подтверждение ранее указанному, что разница в теплосодержании белого и серого чугуна в жидком состоянии относительно нивелируется. Более высокое же расположение кривой белого чугуна на рис. 260 объясняется главным образом большим содержанием в нем углерода и более низким содержанием кремния.

Теплоемкость чугуна | Справочник конструктора-машиностроителя

?Удельная теплоемкость и теплопроводность чугуна СЧ30 ( и других чугунов ) : удельная теплоемкость ???°?
чугуна, как и железа, растет с повышением температуры и характеризуется скачкообразным повышением при фазовом превращении Fe a ??e у ;
потом удельная теплоемкость чугуна резко падает, но с последующим повышением температуры снова растет.


На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры.
В качестве примера, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C.
Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким типом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества ( давлению, объёму и т. д. ) ;
например, удельная теплоёмкость при непрерывном давлении ( C P ) и при непрерывном объёме ( C V ), вообще разговаривая, разные.

Жидкотекучесть зависит от характеристик металла и фигуры : она может быть установлена различными методами.
Чаще всего, жидкотекучесть, определяемая длиной L заполненной пробы, растет при уменьшении вязкости, увеличении перегрева ( при этом великое влияние жидкотекучесть оказывает перегрев выше температуры начала затвердевания ), уменьшении интервала затвердевания ( наибольшая жидкотекучесть наблюдается при эвтектическом составе ) и зависит от скрытой теплоты плавления q и теплоемкости с, отложенных к единице объема.

Сопротивление коррозии зависит от структуры чугуна и от наружной сферы ( ее состав, температура, а также ее движения ).
По убывающему электродному потенциалу структурные составляющие чугуна могут быть размещены в таковой последовательности : графит ( наиболее твердый ) — цементит, фосфидная эвтектика — феррит.
Разность потенциалов между ферритом и графитом составляет 0, 56 в.
Сопротивление коррозии уменьшается по степени увеличения степени дисперсности структурных составляющих.
Однако чрезмерное снижение степени дисперсности графита также снижает сопротивление коррозии.
Легирующие элементы оказывают влияние на сопротивление чугуна коррозии в соответствии с их действием на структуру.
Повышенное сопротивление коррозии наблюдается у чугунных отливок с сохранившейся литейной коркой.
Скорость коррозии по взаимоотношению к различным средам приведена в табличках 7, 8 и 9.

который часто используют в качестве калильного элемента в каменке.
Действительно это значит, что при одном объеме каменки при использовании чугунных камней париться, не подкладывая дров в топку, можно в три раза дольше.
Особые чугунные камни для выговоров не уступают по привлекательности настоящим породам : они могут быть любой формы и величины, с декоративными узорами и надписями.
Прямоугольные, квадратные чушки удобно высказывать в печи.
Целые могут быть схожими на настоящие булыжники и основы, а таблетки из чугуна выглядят оригинально.
Специально разработанные камни из чугуна – это экологически, химически и биологически безопасный наполнитель.

Если вы усвоили правила приготовления на чугуне, у вас не будет проблем с отмыванием даже дешевейшей чугунки.
Совершенно довольно будет просто промыть ее под струей воды губкой, высушить на тихом огоньке, потом побрызгать масло и еще немного подержать на огоньке.
Но редко случаются и казусы.
В этом случае сковроду, увы, придется замочить, а потом оттирать, используя маленькую повареную соль.
Не стоит отскребать пригоревшую пищу от чугунной сковородки жестяными мочалками, ножиками и т.п.
Чугунка, конечно, крепче тефлона, но царапины на ней все же остаются.
Если на сковороде полно тука, подержите ее под струей горячей водички, чтобы растаявший жир смыло, потом скоро промойте моющим средством.
После замачивания и использования моющих средств сковородку следует не просто просушивать, а слегка прокаливать.

Особенностями структуры матрицы высокопрочного чугуна с шаровидным графитом являются : а ) расположение феррита преимущественно в виде оторочек вокруг включений шаровидного графита ;
б ) тонче, чем у серого чугуна, строение пластинчатого перлита, часто напоминающее сорбитообразный перлит.
Излом высокопрочного чугуна с шаровидным графитом посветлее и мелкозернистый, чем серого чугуна.
Химический состав является одним из главных параметров при выборе чугуна для конкретной подробности.

Особую группу легированного чугуна составляет, который был помянут, для работы в условиях абразивного износа ( таблице 25 ).
Основным легирующим элементом чугуна является хром : кроме того в его составе имеется никель или молибден, в некоторых случаях проводят дополнительное легирование титаном и бором.

Удельная теплота плавления серого чугуна. Плавление и кристаллизация

Тема: «Плавление и кристаллизация.

Удельная теплота плавления и кристаллизации»

Задачи урока:

В результате работы на уроке учащиеся должны усвоить определение понятий «плавление», «кристаллизация», «температура плавления», «удельная теплота плавления и кристаллизации»; уметь объяснять неизменность температуры и энергетические превращения в процессах плавления и кристаллизации; анализировать график зависимости температуры тела от времени его нагревания и график охлаждения нагретой жидкости; знать формулу для расчёта количества теплоты, необходимого для плавления (кристаллизации) тела.

Ход урока.


Организационный момент (1 минута).
Повторение изученного материала (4 минуты)

Фронтальный опрос.

1. В каких агрегатных состояниях может находиться одно и то же вещество?

2. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества?

3. Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твердых тел?

4. Возможны переходы: из твердого состояния в жидкое, из жидкого состояния в газообразное, из газообразного в твердое и обратные переходы: из твердого состояния в газообразное, из газообразного в жидкое, из жидкого в твердое. Установите соответствие между переходами и явлениями, им соответствующими. (Учитель называет явление, учащиеся определяют, какому переходу это явление соответствует).

Т → Ж: таяние льда, плавление металла;

Ж → Г: образование пара при кипении воды; испарение воды;

Т → Г: запах нафталина, испарение сухого льда;

Ж → Т: замерзание воды;

Г → Ж: выпадение росы, образование тумана;

Г → Т: образование на окнах узоров зимой.

В природе – круговорот воды. Испарение воды с , образование тумана, облаков, снега, росы… Чтобы понимать процессы, происходящие в природе и уметь ими управлять, надо знать условия, при которых происходит превращение одного агрегатного состояния вещества в другое.

Подведение к теме урока.

Сегодня на уроке мы более подробно познакомимся с переходами вещества из твердого состояния в жидкое, из жидкого состояния в твердое, т. е. с процессом плавления кристаллических тел и обратным ему процессом – процессом кристаллизации.

Изучение нового материала. (20 мин)
Экспериментальное исследование

Учащиеся определяют проблему, цель, гипотезу исследования.

Проблема исследования: установить, как будет изменяться температура льда при его нагревании и плавлении.

Цель исследования: изучить изменение температуры при различных процессах – нагревании и плавлении льда, построить график зависимости температуры льда от времени.

Предполагаем, что при нагревании льда его температура будет увеличиваться до температуры плавления, при которой лед будет плавиться не изменяя температуры.

Обоснование гипотезы: температура плавления льда равна 0 оС, поэтому лед сначала нагреется до температуры плавления. Так как плавление – это процесс, который проходит при постоянной температуре, то температура льда не будет увеличиваться, до тех пор, пока весь лед не превратиться в воду.

Оборудование:

Калориметр. Дробленый лед. Термометр. Часы.

Ход исследования:

Поместить дробленый лед в калориметр. Измерить температуру льда. Продолжать снимать измерения через определенные равные промежутки времени. Результаты измерений занести в таблицу.

Таблица 1. Экспериментальные данные к исследованию


Промежуток времени, ф, с

Показания термометра t, оС


По данным измерений построить график. Сделать выводы.

Температура льда поднималась, пока не достигла 0 оС, так проходил процесс нагревания, температура льда увеличивалась. Как только температура стала равной 0, лед начал плавиться и в течение долгого времени (пока не растаял лед) не изменялась. А как только весь лед растаял, снова температура стала увеличиваться. Таким образом, можно сказать, что процесс нагревания происходит при увеличении температуры, а процесс плавления происходит при постоянной температуре.

Мы установили, что температура льда сначала повышается, а затем, достигнув отметки 0оС (начинает плавиться лед), остается неизменной до тех пор, пока весь лед не расплавился.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением.

Температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое называется температурой плавления. Температура плавления различных веществ – табличная величина.

Запомнить

Для каждого вещества существует температура, выше которой оно не может находится в твердом состоянии при данных условиях. Процесс плавления требует затрат энергии. Температура вещества при плавлении не изменяется.
Просмотр процесса отвердевания жидкостей по видео.

Процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое называется кристаллизацией.

При плавлении вещество получает энергию. При кристаллизации оно наоборот отдает ее в окружающую среду.

Запомнить:

Для каждого вещества существует температура, при которой вещество переходит из жидкого состояния в твердое (температура кристаллизации). Процесс отвердевания сопровождается выделением энергии. Температура во время кристаллизации остается постоянной.

Выводы: Плавление и кристаллизация – два противоположных процесса. В первом случае вещество поглощает энергию извне, а во втором – отдает в окружающую среду.

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА

Рассмотрим график плавления и кристаллизации льда.

Анализ графика плавления и кристаллизации и его объяснение на основе знаний о молекулярном строении вещества. Каждое вещество имеет свою температуру плавления и эта температура определяет области применения твердых тел в быту и технике. Из тугоплавких металлов изготовляют жаропрочные конструкции в самолетах и ракетах, атомных реакторах и .
Удельная теплота плавления и кристаллизации.

Физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое поглощает твердое тело массой 1 кг при температуре плавления для перехода в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления.

л – удельная теплота плавления и кристаллизации.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг кристаллического вещества, взятого при температуре плавления, в жидкость, называется удельной теплотой плавления.

В СИ – удельную теплоту плавления и кристаллизации измеряют в джоулях на килограмм.

IY. Решение качественных задач. (5 мин)


Температура газовой горелки 5000 С. Посудой из какого материалов можно пользоваться? (Из материалов, температура плавления которых выше 5000 С). Какой металл расплавиться в ладони? (Цезий) Почему лед не сразу тает в комнате, если его занести с мороза? (Лед должен нагреться до температуры плавления, а для этого нужно время). Анализ графика плавления и отвердевания.


Для каких веществ построены графики? Как вы это определили? Ответ: Верхний (красный) график построен для свинца, т. к. свинец плавится при температуре 327єС и участок LM графика как раз соответствует процессу плавления. Нижний (зеленый) график построен для олова, т. к. температура плавления олова 232єС. Для плавления какого вещества потребовалось больше времени? Какое вещество быстрее закристаллизовалось?

Y. Решение задач ТРИЗ (5 мин)


В стакан с водой бросают железный гвоздь, но на дно стакана он не упал? Почему? (Вода в твёрдом состоянии) Изготовление конфет «бутылочки с сиропом». (Сироп замораживают и обливают горячим шоколадом) Как убрать осадок в газированном напитке? (Перевернуть бутылку вверх дном и поставить на лед, осадок с частью отвердевшей жидкости останется на пробке в момент откупоривания бутылки)

YI. Закрепление изученного материала. (5 мин)

ВАРИАНТ № 1

ВАРИАНТ № 2

1. Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют

А. Плавлением.

Б. Диффузией.

В. Кристаллизацией.

Г. Нагреванием.

Д. Охлаждением.

2. Чугун плавится при температуре 1200 0С. Что можно сказать о температуре отвердевания чугуна?

А. Может быть любой.

Б. Равна 1200 0С.

В. Выше температуры плавления

Г. Ниже температуры плавления.

3. Можно ли в медном сосуде расплавить ?

Б. Нельзя.

4. Во время полета температура наружной поверхности ракеты повышается до 1500 – 2000 0С. Какие металлы используют для наружной обшивки?

А. Железо.

Б. Платина.

Г. Вольфрам.

5. Какой отрезок графика характеризует процесс нагревания твердого тела?

Т, 0С А. АВ.


1. Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют

А. Охлаждением.

Б. Кристаллизацией.

В. Диффузией.

Г. Нагреванием.

Д. Плавлением.

2. Олово отвердевает при температуре 232 0С. Что можно сказать о температуре его плавления?

А. Выше температуры отвердевания

Б. Может быть любой.

В. Равна 232 0С.

Г. Ниже температуры отвердевания

3. Можно ли в цинковом сосуде расплавить свинец?

Б. Нельзя.

4. Из сопла реактивного самолета вылетает газ, температура которого 800–1100 0С. Какие металлы можно использовать для изготовления сопла?

Б. Свинец.

В. Алюминий.

5. Какой отрезок графика характеризует процесс плавления?

Т, 0С А. АВ.


1 вариант

2 вариант

YII. Итог урока. (2 мин) Подведение итогов урока. Выставление оценок за работу.

Домашнее задание: §9, 10, упр.8 (1-3). Творческое задание: найти интересные факты о самой низкой температуре и самой высокой температуре.

Технологическая карта

конструирования урока по физике в

Учитель физики ГУО «СШ № 42 г. »

Тема урока: Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления и кристаллизации

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Цель урока: обеспечить углубление и систематизацию знаний учащихся о строении вещества; научить учащихся понимать суть таких тепловых явлений, как плавление и кристаллизация; усвоение понятия «удельная теплота плавления» и формулы для расчёта количества теплоты, необходимого для плавления; формирование умений анализировать энергетические превращения при плавление и кристаллизации вещества.

Задачи урока:

Обучающая: изучить особенности в поведении вещества при переходе из твердого состояния в жидкое и обратно; объяснить график плавления и отвердевания, объяснить процессы плавления и отвердевания на основе о молекулярном строении вещества.

Развивающая: продолжить формирование положительных мотивов учения, развивать самостоятельность при выполнении и наблюдении эксперимента, научить применять полученные знания на практике.

Воспитательная: продолжить формирование мировоззрения на примере тепловых процессов, показать причинно – следственные связи, показать значимость знаний и умений на примере разбора качественных задач.

Демонстрации и оборудование для эксперимента: исследование зависимости температуры плавления льда от времени (калориметр, термометр, часы, дроблёный лёд, спиртовка, штатив), видеофильм о кристаллизации воды, таблица температур плавления некоторых веществ, таблица удельной теплоты плавления некоторых веществ, график плавления и кристаллизации.

Этапы урока

Цели этапа

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Приёмы, методы, оборудование

результат

I. Организа-ционно-мотивационный этап

Создать эмоциональный настрой к совместной .

Демонстрирует доброжелательное отношение к детям. Организует внимание, готовность к уроку.

Приветствуют друг друга улыбками. Слушают, настраиваются на работу.

словесный

Приветствуют друг друга, показывают психологическую готовность к сотрудничеству

II. Этап актуализации знаний

Развивать сообразительность, интерес к предмету

Организует работу учащихся по проверке ранее изученного материала

Отвечают на вопросы

Коллективные, индивидуальные

Проверить усвоение ранее изученного материала

III Сообщение темы и целей урока

Обеспечить

деятельность по определению целей урока

Создает проблемную ситуацию, объясняет учебную задачу,

Отвечают на вопросы, формулируют цель урока

Словесный, наглядный.

Создание проблемной ситуации при определении цели урока.

Презентация

Умение определять цель урока

IV. Работа над темой урока

Выявить понимание и осмысление темы

Формирует умения получать знания самостоятельно через выполнение экспериментального задания.

Выполняют экспериментальное задание, участвуют в беседе

Проблемно-поисковый, наглядный, словесный.

Создание проблемной ситуации для творческого поиска

Восприятие, осмысление и первичное запоминание изучаемого материала

V. Физкультминутка

Снять напряжение, связанное с умственной и физической нагрузкой.

Организует физкультпаузу

Выполняют упражнения

Фронтальная


Снятие напряжения, связанного с умственной и физической нагрузкой.

VI. Решение качественных задач и задач ТРИЗ (10 мин)

Развивать умения и навыки решения физических задач, применения полученных теоретических знаний на практике, в конкретной ситуации

Организует деятельность учащихся при решении задач, обеспечивает контроль за их выполнением

Решают задачи

Индивидуальная и коллективная работа учащихся

Умение применять знания на практике и использовать различные приёмы для решения задач

VII. Закрепление изученного материала (5 мин)

Проверить усвоение материала, выявить пробелы в понимании материала.

Организует самостоятельную работу учащихся.

Выполняют разно уровневые задания, тест

Частично-поисковый,

Индивидуальная, групповая.


Умение использовать знания при самостоятельной работе

VIII. Домашнее задание (1 мин)

Закрепить умение выполнять домашнее задание по алгоритму

Организует коллективное обсуждение домашнего задания

Даёт пояснение к домашнему заданию.

Вникают в суть домашнего задания, осмысливают его.

Словесный,

Понимание домашнего задания

IX. Итог урока, рефлексия (2 мин)

Обобщить знания по теме урока. Оценить достижения учеников.

Определить отношение учеников к уроку, к совместной деятельности

Формирует адекватную оценку по выполнению поставленных задач урока

Стимулирует учеников оценивать свою деятельность на уроке, свои чувства и настроение

Анализирует свою деятельность, показывает своё отношение к уроку, чувства и настроение с помощью символов.

Словесный, аналитический. Самоанализ, самооценка.

Удовлетворение от проделанной работы, эмоциональное завершение урока.

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты. Количество теплоты зависит от массы тела, от разности температур тела и от рода вещества.

[Q]=Дж или калориях

1 кал – это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1 о С.

Удельная теплоемкость – физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо передать телу массой 1 кг для того, чтобы его температура изменилась на 1 о С.

[C] = Дж/кг о С

Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг о С. Это значит, что для нагревания воды массой 1 кг на 1 о С необходимо затратить 4200 Дж теплоты.

Удельная теплоемкость вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях, различна. Так, теплоемкость льда 2100 Дж/кг о С. Удельная теплоемкость воды самая большая. В связи с этим вода в морях и океанах, нагреваясь летом, поглощает большое количество теплоты. Зимой вода остывает и отдает большое количество теплоты. Поэтому в районах, расположенных вблизи водоемов, летом не бывает очень жарко, а зимой очень холодно. Из-за высокой теплоемкости воду широко применяют в технике и быту. Например, в отопительных системах домов, при охлаждении деталей во время их обработки на станках, медицине (грелках) и т.д.

С возрастанием температуры твердых тел и жидкостей возрастает кинетическая энергия их частиц: они начинают колебаться с большей скоростью. При некоторой температуре, вполне определенной для данного вещества, силы притяжения между частицами уже не в состоянии удержать их в узлах кристаллической решетки (дальний порядок превращается в ближний), и кристалл начинает плавиться, т.е. вещество начинает переходить в жидкое состояние.

Плавление процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое.

Отвердевание (кристаллизация) процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое.

В процессе плавления температура кристалла остается постоянной. Эта температура называется температурой плавления . У каждого вещества есть своя температура плавления. Находят по таблице.

Постоянство температуры при плавлении имеет большое практическое значение, поскольку позволяет градуировать термометры, изготавливать плавкие предохранители и индикаторы, которые расплавляются при строго заданной температуре. Знание температуры плавления различных веществ важно и с чисто бытовой точки зрения: в противном случае кто поручится за то, что эта кастрюля или сковородка не расплавится на огне газовой горелки?

Температура плавления и равная ей температура отвердевания — характерный признак вещества. Ртуть плавится и затвердевает при температуре -39 о С, поэтому в районах Крайнего Севера ртутные термометры не используют. Вместо ртутных термометров в этих широтах используют спиртовые (-114 о С). Самым тугоплавким металлом является вольфрам (3420 о С).

Количество теплоты, необходимое для плавления вещества, определяют по формуле:

Где m – масса вещества, — удельная теплота плавления.

Дж/кг

Удельная теплота плавления – такое количество теплоты, которое необходимо для расплавления 1 кг вещества, взятого при температуре плавления. У каждого вещества своя. Её находят по таблице.

Температура плавления вещества зависит от давления. Для веществ, у которых объем при плавлении возрастает, повышение давления повышает температуру плавления и наоборот. У воды объем при плавлении уменьшается, и при повышении давления лед плавится при более низкой температуре.

Билет № 14

Похожая информация:

  1. Question»Количественная нетарифная мера ограничения экспорта или импорта товара определенным количеством или суммой на определенный промежуток времени
  2. А знаете, как соотносится количество вещества в атоме с объемом самого атома?
  3. Б. В том, что провизор называет первый входящий в пропись ингредиент, а фармацевт по памяти называет все взятые им ингредиенты и их количество.

Плавление

Плавление — это процесс превращения вещества из твёрдого состояния в жидкое.

Наблюдения показывают, что если измельчённый лёд, имеющий, например, температуру 10 °С, оставить в тёплой комнате, то его температура будет повышаться. При 0 °С лёд начнет таять, а температура при этом не будет изменяться до тех пор, пока весь лёд не превратится в жидкость. После этого температура образовавшейся изо льда воды будет повышаться.

Это означает, что кристаллические тела, к которым относится и лед, плавятся при определённой температуре, которую называют температурой плавления . Важно, что во время процесса плавления температура кристаллического вещества и образовавшейся в процессе его плавления жидкости остаётся неизменной.

В описанном выше опыте лёд получал некоторое количество теплоты, его внутренняя энергия увеличивалась за счёт увеличения средней кинетической энергии движения молекул. Затем лёд плавился, его температура при этом не менялась, хотя лёд получал некоторое количество теплоты. Следовательно, его внутренняя энергия увеличивалась, но не за счёт кинетической, а за счёт потенциальной энергии взаимодействия молекул. Получаемая извне энергия расходуется на разрушение кристаллической решетки. Подобным образом происходит плавление любого кристаллического тела.

Аморфные тела не имеют определённой температуры плавления. При повышении температуры они постепенно размягчаются, пока не превратятся в жидкость.

Кристаллизация

Кристаллизация — это процесс перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое состояние. Охлаждаясь, жидкость будет отдавать некоторое количество теплоты окружающему воздуху. При этом будет уменьшаться её внутренняя энергия за счёт уменьшения средней кинетической энергии его молекул. При определённой температуре начнётся процесс кристаллизации, во время этого процесса температура вещества не будет изменяться, пока всё вещество не перейдет в твёрдое состояние. Этот переход сопровождается выделением определённого количества теплоты и соответственно уменьшением внутренней энергии вещества за счёт уменьшения потенциальной энергии взаимодействия его молекул.

Таким образом, переход вещества из жидкого состояния в твёрдое состояние происходит при определённой температуре, называемой температурой кристаллизации. Эта температура остаётся неизменной в течение всего процесса плавления. Она равна температуре плавления этого вещества.

На рисунке приведён график зависимости температуры твёрдого кристаллического вещества от времени в процессе его нагревания от комнатной температуры до температуры плавления, плавления, нагревания вещества в жидком состоянии, охлаждения жидкого вещества, кристаллизации и последующего охлаждения вещества в твёрдом состоянии.

Удельная теплота плавления

Различные кристаллические вещества имеют разное строение. Соответственно, для того, чтобы разрушить кристаллическую решётку твёрдого тела при температуре его плавления, необходимо ему сообщить разное количество теплоты.

Удельная теплота плавления — это количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг кристаллического вещества, чтобы превратить его в жидкость при температуре плавления. Опыт показывает, что удельная теплота плавления равна удельной теплоте кристаллизации .

Удельная теплота плавления обозначается буквой λ . Единица удельной теплоты плавления — [λ] = 1 Дж/кг .

Значения удельной теплоты плавления кристаллических веществ приведены в таблице. Удельная теплота плавления алюминия 3,9*10 5 Дж/кг. Это означает, что для плавления 1 кг алюминия при температуре плавления необходимо затратить количество теплоты 3,9*10 5 Дж. Этому же значению равно увеличение внутренней энергии 1 кг алюминия.

Чтобы вычислить количество теплоты Q , необходимое для плавления вещества массой m , взятого при температуре плавления, следует удельную теплоту плавления λ умножить на массу вещества: Q = λm .

Эта же формула используется при вычислении количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации жидкости.

При плавлении происходит разрушение пространственной решетки кристаллического тела. На этот процесс расходуется определенное количество энергии от какого-нибудь внешнего источника. В результате внутренняя энергия тела в процессе плавления увеличивается.

Количество теплоты, необходимое для перехода тела из твердого состояния в жидкое при температуре плавления, называется теплотой плавления.

В процессе отвердевания тела, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается. Тело отдает теплоту окружающим телам. Согласно закону сохранения энергии количество теплоты, поглощенное телом при плавлении (при температуре плавления), равно количеству теплоты, отданному этим телом при отвердевании (при температуре отвердевания).

Удельная теплота плавления

Теплота плавления зависит от массы плавящегося вещества и его свойств. Зависимость теплоты плавления от рода вещества характеризуют удельной теплотой плавления этого вещества.

Удельной теплотой плавления вещества называется отношение теплоты плавления тела из этого вещества к массе тела.

Обозначим теплоту плавления через Q пл , массу тела буквой т и удельную теплоту плавления буквой λ. Тогда

Таким образом, чтобы расплавить кристаллическое тело массой m , взятое при температуре плавления, необходимо количество теплоты, равное

(8.8.2)

Теплота кристаллизации

Согласно закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое при кристаллизации тела (при температуре кристаллизации), равно

(8.8.3)

Из формулы (8.8.1) следует, что удельная теплота плавления в СИ выражается в джоулях на килограмм.

Довольно велика удельная теплота плавления льда 333,7 кДж/кг. Удельная теплота плавления свинца всего лишь 23 кДж/кг, а золота — 65,7 кДж/кг.

Формулы (8.8.2) и (8.8.3) используются при решении задач на составление уравнений теплового баланса в тех случаях, когда мы имеем дело с плавлением и отвердеванием кристаллических тел.

Роль теплоты плавления льда и кристаллизации воды в природе

Поглощение теплоты при таянии льда и выделение ее при замерзании воды оказывают значительное влияние на изменение температуры воздуха, особенно вблизи водоемов. Все вы, вероятно, замечали, что во время обильных снегопадов обычно наступает потепление.

Очень важно большое значение удельной теплоты плавления льда. Еще в конце XVIII в. шотландский ученый Д. Блэк (1728-1799), открывший существование теплоты плавления и кристаллизации, писал: «Если бы лед не обладал значительной теплотой плавления, то тогда весной вся масса льда должна была бы растаять в несколько минут или секунд, так как теплота из воздуха непрерывно передается льду. Но тогда последствия этого были бы ужасны: ведь и при существующем положении возникают большие наводнения и сильные потоки воды при таянии больших масс льда и снега».

Сопло космической ракеты

Приведем интересный технический пример практического использования теплоты плавления и парообразования. При изготовлении сопла для космической ракеты следует учитывать, что струя газов, выходящая из сопла ракеты, имеет температуру около 4000 °С. В природе практически отсутствуют материалы, которые в чистом виде могли бы выдержать такую температуру. Поэтому приходится прибегать ко всякого рода ухищрениям, чтобы охладить материал сопла во время горения топлива.

Сопло изготавливают методом порошковой металлургии. В полость формы закладывается порошок тугоплавкого металла (вольфрам). Затем его подвергают сдавливанию. Порошок спекается, получается пористая структура типа пемзы. Затем эта «пемза» пропитывается медью (ее температура плавления всего 1083 °С).

Полученный материал называется псевдосплавом. На рисунке 8.31 показана фотография микроструктуры псевдосплава. На белом фоне вольфрамового каркаса видны медные включения неправильной формы. Этот сплав может, как это ни невероятно, кратковременно работать даже при температуре газов, образующихся при сгорании топлива, т. е. выше 4000°С.

Происходит это следующим образом. Вначале температура сплава растет, пока не достигнет температуры плавления меди t 1 (рис. 8.32). После этого температура сопла не будет меняться, пока вся медь не расплавится (промежуток времени от τ 1 до τ 2 ). В дальнейшем температура опять возрастает до тех пор, пока медь не закипит. Это происходит при температуре t 2 = 2595 °С, меньшей температуры плавления вольфрама (3380 °С). Пока вся медь не выкипит, температура сопла опять меняться не будет, так как испаряющаяся медь забирает теплоту от вольфрама (промежуток времени от τ 3 до τ 4 ). Конечно, сколько угодно долго сопло работать не будет. После испарения меди вольфрам опять начнет нагреваться. Однако двигатель ракеты работает всего лишь несколько минут, а за это время сопло не успеет перегреться и расплавиться.

Переход вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое называется плавлением . Чтобы расплавить твердое кристаллическое тело, его нужно нагреть до определенной температуры, т. е. подвести тепло. Температура, при которой вещество плавится, называется температурой плавления вещества.

Обратный процесс — переход из жидкого состояния в твердое — происходит при понижении температуры, т. е. тепло отводится. Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется отвердеванием, или кристал лизацией. Температура, при которой вещество кристаллизуется, называется температурой кристалли зации.

Опыт показывает, что любое вещество кристаллизуется и плавится при одной и той же температуре.

На рисунке представлен график зависимости температуры кристаллического тела (льда) от времени нагревания (от точки А до точки D) и времени охлаждения (от точки D до точки K ). На нем по горизонтальной оси отложено время, а по вертикальной — температура.

Из графика видно, что наблюдение за процессом началось с момента, когда температура льда была -40 °С, или, как принято говорить, температура в начальный момент времени t нач = -40 °С (точка А на графике). При дальнейшем нагревании температура льда растет (на графике это участок АВ ). Увеличение температуры происходит до 0 °С — температуры плавления льда. При 0°С лед начинает плавиться, а его температура перестает расти. В течение всего времени плавления (т.е. пока весь лед не расплавится) температура льда не меняется, хотя горелка продолжает го-реть и тепло, следовательно, подводится. Процессу плавления соответствует горизонтальный учас-ток графика ВС. Только после того как весь лед расплавится и превратится в воду , температура снова начинает подниматься (участок CD ). После того, как температура воды достигнет +40 °С, горелку гасят и воду начинают охлаждать, т. е. тепло отводят (для этого можно сосуд с водой по-местить в другой, больший сосуд со льдом). Температура воды начинает снижаться (участок DE ). При достижении температуры 0 °С температура воды перестает снижаться, несмотря на то, что тепло по-прежнему отводится. Это идет процесс кристаллизации воды — образования льда (гори-зонтальный участок EF ). Пока вся вода не превратится в лед, температура не изменится. Лишь после этого начинает уменьшаться температура льда (участок FK ).

Вид рассмотренного графика объясняется следующим образом. На участке АВ благодаря подводимому теплу средняя кинетическая энергия молекул льда увеличивается, и температура его повышается. На участке ВС вся энергия, получаемая содержимым колбы, тратится на разрушение кристаллической решетки льда: упорядоченное пространственное расположение его молекул сменяется неупорядоченным, меняется расстояние между молекулами, т.е. происходит перестройка молекул таким образом, что вещество становится жидким. Средняя кинетическая энергия моле-кул при этом не меняется, поэтому неизменной остается и температура. Дальнейшее увеличение температуры расплавленного льда-воды (на участке CD ) означает увеличение кинетической энер-гии молекул воды вследствие подводимого горелкой тепла.

При охлаждении воды (участок DE ) часть энергии у нее отбирается, молекулы воды движутся с меньшими скоростями, их средняя кинетическая энергия падает — температура уменьшается, вода охлаждается. При 0°С (горизонтальный участок EF ) молекулы начинают выстраиваться в определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. Пока этот процесс не завершится, температура вещества не изменится, несмотря на отводимое тепло, а это означает, что при отвер-девании жидкость (вода) выделяет энергию. Это как раз та энергия, которую поглотил лед, пре-вращаясь в жидкость (участок ВС ). Внутренняя энергия у жидкости больше, чем у твердого тела. При плавлении (и кристаллизации) внутренняя энергия тела меняется скачком.

Металлы, плавящиеся при температуре выше 1650 ºС, называют тугоплавкими (титан, хром , молибден и др.). Самая высокая температура плавления среди них у вольфрама — около 3400 °С . Тугоплавкие металлы и их соединения используют в качестве жаропрочных материалов в самолетостроении, ракетостроении и космической технике, атомной энергетике.

Подчеркнем еще раз, что при плавлении вещество поглощает энергию. При кристаллизации оно, наоборот, отдает ее в окружающую среду. Получая определенное количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации, среда нагревается. Это хорошо известно многим птицам. Неда-ром их можно заметить зимой в морозную погоду сидящими на льду, который покрывает реки и озера. Из-за выделения энергии при образовании льда воздух над ним оказывается на несколько градусов теплее, чем в лесу на деревьях, и птицы этим пользуются.

Плавление аморфных веществ.

Наличие определенной точки плавления — это важный признак кристаллических веществ. Именно по этому признаку их можно легко отличить от аморфных тел, которые также относят к твердым телам. К ним, в частности, относятся стекла, очень вязкие смолы, пластмассы.

Аморфные вещества (в отличие от кристаллических) не имеют определенной температуры плавления — они не плавятся, а размягчаются. При нагревании кусок стекла, например, снача-ла становится из твердого мягким, его легко можно гнуть или растягивать; при более высокой температуре кусок начинает менять свою форму под действием собственной тяжести. По мере нагревания густая вязкая масса принимает форму того сосуда, в котором лежит. Эта масса сначала густая, как мед, затем — как сметана и, наконец, становится почти такой же маловязкой жидкостью, как вода. Однако указать определенную температуру перехода твердого тела в жидкое здесь невозможно, поскольку ее нет.

Причины этого лежат в коренном отличии строения аморфных тел от строения кристаллических. Атомы в аморфных телах расположены беспорядочно. Аморфные тела по своему строению напоминают жидкости. Уже в твердом стекле атомы расположены беспорядочно. Значит, повы-шение температуры стекла лишь увеличивает размах колебаний его молекул, дает им постепенно все большую и большую свободу перемещения. Поэтому стекло размягчается постепенно и не обнаруживает резкого перехода «твердое—жидкое», характерного для перехода от расположения молекул в строгом порядке к беспорядочному.

Теплота плавления.

Теплота плавления — это количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу при постоянном давлении и постоянной температуре, равной температуре плавления, чтобы полностью перевести его из твердого кристаллического состояния в жидкое. Теплота плавления равна тому количеству теплоты , которое выделяется при кристалли-зации вещества из жидкого состояния. При плавлении вся подводимая к веществу теплота идет на увеличение потенциальной энер-гии его молекул. Кинетическая энергия не меняется, поскольку плавление идет при постоянной температуре.

Изучая на опыте плавление различных веществ одной и той же массы, можно заметить, что для превращения их в жидкость требуется разное количество теплоты. Например, для того чтобы расплавить один килограмм льда, нужно затратить 332 Дж энергии, а для того чтобы расплавить 1 кг свинца — 25 кДж .

Количество теплоты, выделяемое телом, считается отрицательным. Поэтому при расчете количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации вещества массой m , следует пользоваться той же формулой, но со знаком «минус»:

Теплота сгорания.

Теплота сгорания (или теплотворная способность , калорийность ) — это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива.

Для нагревания тел часто используют энергию, выделяющуюся при сгорании топлива. Обыч-ное топливо (уголь, нефть, бензин) содержит углерод . При горении атомы углерода соединяются с атомами кислорода , содержащегося в воздухе, в результате чего образуются молекулы углекислого газа . Кинетическая энергия этих молекул оказывается большей, чем у исходных частиц. Увеличение кинетической энергии молекул в процессе горения называют выделением энергии. Энергия, выделяющаяся при полном сгорании топлива, и есть теплота сгорания этого топлива.

Теплота сгорания топлива зависит от вида топлива и его массы. Чем больше масса топлива, тем больше количество теплоты, выделяющейся при его полном сгорании.

Физическая величина , показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг, называется удельной теплотой сгорания топлива. Удельную теплоту сгорания обозначают буквой q и измеряют в джоулях на килограмм (Дж/кг).

Количество теплоты Q , выделяющееся при сгорании m кг топлива, определяют по формуле:

Чтобы найти количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива произвольной массы, нужно удельную теплоту сгорания этого топлива умножить на его массу.

Удельная теплоемкость некоторых металлов

Удельная теплоемкость металлов и металлоидов (полуметаллов) приведена в таблице ниже.

См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, обычных жидкостей и жидкостей, обычных твердых веществ и других обычных веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.

Металлоиды, также известные как полуметаллы, представляют собой элементы, обладающие сходными свойствами и находящимися где-то посередине между металлами и неметаллами.

  • 1 Дж / (кг K) = 2,389×10 -4 ккал / (кг o C) = 2,389×10 -4 BTU / (фунт м o F)
  • 1 кДж / (кг K) = 0,2389 ккал / (кг o C) = 0,2389 Btu / (фунт м o F) = 10 3 Дж / (кг o C) = 1 Дж / (г o C)
  • 1 БТЕ / (фунт м o F) = 4186,8 Дж / (кг · K) = 1 ккал / (кг o C)
  • 1 ккал / (кг o C) = 4186.8 Дж / (кг · К) = 1 БТЕ / (фунт м o F)

Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.

См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, обычных жидкостей и жидкостей, обычных твердых веществ и других обычных веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.

Энергия нагрева

Энергия, необходимая для нагрева продукта, может быть рассчитана как

q = c p m dt (1)

, где

q = необходимое количество тепла (кДж)

c p = удельная теплоемкость (кДж / кг K, кДж / кг C ° )

dt = разница температур (K, C ° )

Пример — Нагрев углеродистой стали

2 кг углеродистой стали нагревается от 20 o C до 100 o C .Удельная теплоемкость углеродистой стали составляет 0,49 кДж / кгC ° , а необходимое количество тепла можно рассчитать как

q = (0,49 кДж / кг, o C) ( 2 кг) ((100 o C). C) — (20 o C))

= 78,4 (кДж)

Железо — удельная теплоемкость, скрытая теплота плавления, скрытая теплота испарения

Железо — удельная теплоемкость, скрытая теплота плавления, скрытая теплота испарения

Удельная теплоемкость железа 0.44 Дж / г К .

Скрытая теплота плавления железа 13,8 кДж / моль .

Скрытая теплота испарения железа составляет 349,6 кДж / моль .

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость, или удельная теплоемкость, — это свойство, связанное с внутренней энергией , которое очень важно в термодинамике. Интенсивные свойства c v и c p определены для чистых простых сжимаемых веществ как частные производные внутренней энергии u (T, v) и энтальпии ч. (Т, п) , соответственно:

, где индексы v и p обозначают переменные, фиксированные во время дифференцирования.Свойства c v и c p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкости ), потому что при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавляемой теплопередача. Их единицы СИ: Дж / кг K или Дж / моль K .

Различные вещества имеют различных величин за счет добавленного тепла .Когда к разным веществам добавляется определенное количество тепла, их температура увеличивается на разную величину.

Теплоемкость — это обширное свойство материи, то есть оно пропорционально размеру системы. Теплоемкость C имеет единицы энергии на градус или энергию на кельвин. При выражении того же явления, что и интенсивное свойство, теплоемкость делится на количество вещества, массы или объема, таким образом, количество не зависит от размера или протяженности образца.

Скрытая теплота испарения

В общем, когда материал меняет фазу с твердой на жидкую или с жидкости на газ, в это изменение фазы вовлекается определенное количество энергии. В случае перехода жидкости в газовую фазу это количество энергии известно как энтальпия испарения (обозначение ∆H vap ; единица: Дж), также известная как (скрытая) теплота испарения или теплота испарения . испарение.В качестве примера посмотрите рисунок, на котором изображены фазовые переходы воды.

Скрытая теплота — это количество тепла, добавляемого к веществу или отводимого от него для изменения фазы. Эта энергия разрушает межмолекулярные силы притяжения, а также должна обеспечивать энергию, необходимую для расширения газа ( pΔV работают ). При добавлении скрытого тепла изменение температуры не происходит. Энтальпия парообразования является функцией давления, при котором происходит это преобразование.

Скрытая теплота плавления

В случае перехода твердой фазы в жидкую, изменение энтальпии, необходимое для изменения ее состояния, известно как энтальпия плавления (обозначение ∆H fus ; единица: Дж), также известная как (скрытая) теплота плавления. .Скрытая теплота — это количество тепла, добавляемого к веществу или отводимого от него для изменения фазы. Эта энергия разрушает межмолекулярные силы притяжения, а также должна обеспечивать энергию, необходимую для расширения системы ( pΔV работают ).

Жидкая фаза имеет более высокую внутреннюю энергию, чем твердая фаза. Это означает, что энергия должна подаваться к твердому телу, чтобы расплавить его, и энергия выделяется из жидкости, когда она замерзает, потому что молекулы в жидкости испытывают более слабые межмолекулярные силы и, следовательно, имеют более высокую потенциальную энергию (своего рода энергия диссоциации связи для межмолекулярных сил).

Температура, при которой происходит фазовый переход, составляет точка плавления .

При добавлении скрытой теплоты изменения температуры не происходит. Энтальпия плавления является функцией давления, при котором происходит это преобразование. Условно предполагается, что давление составляет 1 атм (101,325 кПа), если не указано иное.

Железо — Свойства

Элемент Утюг
Атомный номер 26
Символ Fe
Категория элемента Переходный металл
Фаза в STP цельный
Атомная масса [а.е.м.] 55.845
Плотность при стандартной температуре [г / см3] 7,874
Электронная конфигурация [Ar] 3d6 4s2
Возможные состояния окисления +2,3
Сродство к электрону [кДж / моль] 15,7
Электроотрицательность [шкала Полинга] 1,83
Энергия первой ионизации [эВ] 7,9024
Год открытия неизвестно
Первооткрыватель неизвестно
Тепловые свойства
Точка плавления [шкала Цельсия] 1538
Точка кипения [шкала Цельсия] 2861
Теплопроводность [Вт / м · К] 80.2
Удельная теплоемкость [Дж / г К] 0,44
Теплота плавления [кДж / моль] 13,8
Теплота испарения [кДж / моль] 349,6



Тепловые свойства металлов, проводимость, тепловое расширение, удельная теплоемкость

Проектирование и проектирование теплообмена
Инжиниринг металлов и материалов
Обзор теплопроводности, теплообмена

Металлы в целом обладают высокой электропроводностью, высокой теплопроводностью и высокой плотностью.Обычно они податливы и пластичны, деформируются под действием напряжения без сколов. С точки зрения оптических свойств металлы блестящие и блестящие. Листы металла толщиной более нескольких микрометров кажутся непрозрачными, но сусальное золото пропускает зеленый свет.

Хотя большинство металлов имеют более высокие плотности, чем большинство неметаллов, их плотности сильно различаются: литий является наименее плотным твердым элементом, а осмий — наиболее плотным. Щелочные и щелочноземельные металлы в группах I A и II A называются легкими металлами, потому что они имеют низкую плотность, низкую твердость и низкие температуры плавления.Высокая плотность большинства металлов обусловлена ​​плотноупакованной кристаллической решеткой металлической структуры. Прочность металлических связей для различных металлов достигает максимума вокруг центра ряда переходных металлов, поскольку эти элементы имеют большое количество делокализованных электронов в металлических связях с сильной связью. Однако другие факторы (такие как радиус атома, заряд ядра, количество орбиталей связей, перекрытие орбитальных энергий и форма кристалла) также участвуют.

См. Формулы преобразования внизу:
Материал Теплопроводность
БТЕ / (ч-фут-фут)
Плотность (фунты / дюйм 3 ) Удельная теплоемкость
(БТЕ / фунт / фут)
Точка плавления (F) Скрытая теплота плавления (БТЕ / фунт) Тепловое расширение (дюйм / дюйм / фут x 10 -6 )
Алюминий 136 0.098 0,24 1220 169 13,1
Сурьма 120
Латунь (желтый) 69.33 0,306 0,096 1724 11,2
Кадмий
Медь 231 0.322 0,095 1976 91,1 9,8
Золото 183 0,698 0.032 1945 29 7,9
Инколой 800 0,29 0,13 2500 7.9
Инконель 600 0,304 0,126 2500 5,8
Чугун, литье 46.33 0,26 0,12 2150 6
Свинец, цельный 20,39 0,41 0.032 621 11,3 16,4
Свинец жидкий 0,387 0,037
Магний 0.063 0,27 1202 160 14
молибден 0,369 0.071 4750 126 2,9
Монель 400 0,319 0,11 2400 6.4
Никель 52,4 0,321 0,12 2642 133 5,8
Нихром (80% NI-20% Cr) 0.302 0,11 2550 7,3
Платина 41,36 0,775 0,035 3225 49 4.9
Серебро 247,87 0,379 0,057 1760 38 10,8
Припой (50% Pb-50% Sn) 0.323 0,051 361 17 13,1
Сталь мягкая 26,0 — 37,5 0,284 0.122 2570 6,7
Сталь нержавеющая 304 8,09 0,286 0,120 2550 9.6
Сталь, нержавеющая 430 8,11 0,275 0,110 2650 6
Тантал 0.6 0,035 5425 3,6
Олово твердое 38,48 0,263 0,065 450 26.1 13
Олово жидкое 0,253 0,052
Титан 99.0% 12,65 0,164 0,13 3035 4,7
Вольфрам 100,53 0.697 0,04 6170 79 2,5
Тип металла (85% Pb-15% Сб) 0,387 0.04 500 14 + —
цинк 67,023 0,258 0,096 786 43.3 22,1
Цирконий 145 0,234 0,067 3350 108 3.2

Термические свойства металлов
Материал Электропроводность
Вт / м-C
Плотность
кг / м 3
Удельная теплоемкость
Дж / кг- ° C
Алюминий, 2024, Temper-T351 143.0 2,8 x 10 3 795,0
Алюминий, 2024, Temper-T4 121,0 2,8 x 10 3 795,0
Алюминий, 5052, Temper-h42 138,0 2,68 x 10 3 963,0
Алюминий, 5052, Temper-O 144,0 2.69 х 10 3 963,0
Алюминий, 6061, Temper-O 180,0 2,71 x 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 6061, Temper-T4 154,0 2,71 x 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 6061, Temper-T6 167.0 2,71 x 10 3 1,256 x 10 3
Алюминий, 7075, Temper-T6 130,0 2,8 x 10 3 1,047 x 10 3
Алюминий, A356, Temper-T6 128,0 2,76 x 10 3 900,0
Алюминий чистый 220.0 2,707 x 10 3 896,0
Бериллий чистый 175,0 1.85 x 10 3 1.885 x 10 3
Латунь, красный цвет, 85% Cu-15% Zn 151,0 8,8 x 10 3 380,0
Латунь, желтый, 65% Cu-35% Zn 119,0 8.8 х 10 3 380,0
Медь, сплав, 11000 388,0 8,933 x 10 3 385,0
Медь, алюминиевая бронза, 95% Cu-5% Al 83,0 8,666 x 10 3 410,0
Медь, латунь, 70% Cu-30% Zn 111,0 8,522 x 10 3 385.0
Медь, бронза, 75% Cu-25% Sn 26,0 8,666 x 10 3 343,0
Медь, константан, 60% Cu-40% Ni 22,7 8,922 x 10 3 410,0
Медь тянутая проволока 287,0 8,8 x 10 3 376,0
Медь, немецкое серебро, 62% Cu-15% Ni-22% Zn 24.9 8,618 x 10 3 394,0
Медь, чистая 386,0 8,954 x 10 3 380,0
Медь, Красная латунь, 85% Cu-9% Sn-6% Zn 61,0 8,714 x 10 3 385,0
Золото, чистое 318,0 18,9 x 10 3 130.0
Инвар, 64% Fe-35% Ni 13,8 8,13 x 10 3 480,0
Чугун, литье 55,0 7,92 x 10 3 456,0
Железо, чистое 71,8 7,897 x 10 3 452,0
Железо, кованое, 0.5% С 59,0 7,849 x 10 3 460,0
Ковар, 54% Fe-29% Ni-17% Co 16,3 8,36 x 10 3 432,0
Свинец чистый 35,0 11,373 x 10 3 130,0
Магний, Mg-Al, электролитический, 8% Al-2% Zn 66.0 1,81 x 10 3 1,0 х 10 3
Магний чистый 171,0 1,746 x 10 3 1,013 x 10 3
молибден 130,0 10,22 x 10 3 251,0
Нихром, 80% Ni-20% Cr 12,0 8.4 х 10 3 420,0
Никель, Ni-Cr, 80% Ni-20% Cr 12,6 8,314 x 10 3 444,0
Никель, Ni-Cr, 90% Ni-10% Cr 17,0 8,666 x 10 3 444,0
Никель чистый 99,0 8,906 x 10 3 445.9
Серебро, чистое 418,0 10,51 x 10 3 230,0
Припой, твердый, 80% Au-20% Sn 57,0 15,0 х 10 3 15,0
Припой, твердый, 88% Au-12% Ge 88,0 15,0 х 10 3 Нет данных
Припой, твердый, 95% Au-3% Si 94.0 15,7 x 10 3 147,0
Припой, мягкий, 60% Sn-40% Pb 50,0 9,29 x 10 3 180,0
Припой, мягкий, 63% Sn-37% Pb 51,0 9,25 x 10 3 180,0
Припой, мягкий, 92,5% Pb-2,5% Ag-5% In 39,0 12.0 х 10 3 Нет данных
Припой, мягкий, 95% Pb-5% Sn 32,3 11,0 x 10 3 134,0
Сталь углеродистая, 0,5% C 54,0 7,833 x 10 3 465,0
Сталь углеродистая, 1,0% C 43,0 7.801 x 10 3 473.0
Сталь углеродистая, 1,5% C 36,0 7,753 x 10 3 486,0
Сталь, хром, Cr0% 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, хром, Cr1% 61,0 7,865 x 10 3 460,0
Сталь, хром, 20% Cr 22.0 7,689 x 10 3 460,0
Сталь, хром, Cr5% 40,0 7,833 x 10 3 460,0
Сталь хромоникелевый, 18% Cr-8% Ni 16,3 7,817 x 10 3 460,0
Сталь, инвар, 36% Ni 10,7 8.137 х 10 3 460,0
Сталь, никель, Ni 0% 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, никель, 20% Ni 19,0 7,933 x 10 3 460,0
Сталь, никель, 40% Ni 10,0 8,169 x 10 3 460.0
Сталь, никель, Ni 80% 35,0 8,618 x 10 3 460,0
Сталь, SAE 1010 59,0 7,832 x 10 3 434,0
Сталь, SAE 1010, лист 63,9 7,832 x 10 3 434,0
Сталь, нержавеющая сталь 316 16.26 8.0272 x 10 3 502,1
Сталь, вольфрам, W0% 73,0 7,897 x 10 3 452,0
Сталь, вольфрам, W1% 66,0 7,913 x 10 3 448,0
Сталь, вольфрам, W10% 48,0 8.314 х 10 3 419,0
Сталь, вольфрам, W5% 54,0 8,073 x 10 3 435,0
Олово, литое, кованое 62,5 7,352 х 10 3 226,0
Олово чистое 64,0 7,304 x 10 3 226.5
Титан 15,6 4,51 x 10 3 544,0
Вольфрам 180,0 19,35 x 10 3 134,4
Цинк чистый 112,2 7,144 x 10 3 384,3

Преобразование теплопроводности:
1 кал / см 2 / см / сек / ° C = 10.63 Вт / дюйм — ° C

117 БТЕ / (час-фут F) x (0,293 ватт-час / БТЕ) x (1,8F / C) x (фут / 12 дюймов) = 5,14 Вт / дюйм — ° C
или
117 БТЕ / (час-фут-фут) x 0,04395 Вт / дюйм-фут -фут / (Btu = ° C — дюйм) = 5,14 Вт / дюйм-° C

См. Наши определения и преобразования производства материалов страницы для получения дополнительной информации!

Тепловые свойства неметаллов

© Авторские права 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineeringsedge.com
Все права защищены
Заявление об ограничении ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

(PDF) Анализ потока полутвердой обработки серого чугуна

, где

B1 ~ ½h (paDX) 1 = 2 = ½K0V1 = 2

1

B2 ~ ½h (paDX) 1 = 2 = ½K0V1 = 2

2

Уравнение составляется следующим образом. Исходные математические модели текучести

для сплавов, обозначенные как

как уравнение (1), могут применяться к перегретым сплавам.

Однако это уравнение не подходит для твердого обработанного железа

, если его разливают при температуре

ниже точки ликвидуса. Также наблюдается

, что изменение твердой фракции дает

изменение скорости суспензии для полутвердого обработанного чугуна

, как показано на рис. 7. Интересно отметить

, что скорость до критической фракции твердое вещество

практически постоянно с высоким значением, а

также почти постоянно после критической доли

твердое вещество с относительно низким значением.Таким образом, скорость потока суспензии

V

1

и V

2

назначается до и после

твердой критической фракции, соответственно. Для этого

отливка для испытаний на текучесть разделена на две зоны

(зона I перед твердой критической фракцией K

s

и

зона II после K

s

), как показано на рис.11. При расчете

вышеуказанной модели следует учитывать уменьшение скрытой теплоты плавления

в результате использования твердой суспензии полу

, поскольку заливка

начинается с твердой фракции определенной фракции.Следовательно, было эффективно вычтено

фракции скрытой теплоты.

Кроме того, значения критической концентрации твердого вещества

K

c

и диапазона дросселирования DX зависят от толщины стенки отливки

, как показано на рис. 6 и 10. Здесь диапазон дросселирования

DX был определен из структуры micro-

. Значения параметров и теплофизических свойств

12–15

приведены в таблице 1.На рисунке 12

показано сравнение экспериментального

и расчетных результатов. Смоделированные и экспериментальные

ментальные кривые удовлетворительно согласуются. Таким образом,

установлено, что длина текучести L

f

может быть предсказана с разумной точностью с помощью этого моделирования, в зависимости от различных фракций твердого тела

и условий литья. Моделирование

кажется надежным инструментом, который может помочь литейщику

в создании эффективной конструкции полутвердого обработанного чугуна

.

Выводы

Испытания на текучесть полутвердого обработанного серого чугуна

были проведены с различными значениями твердого вещества первичной фракции

. Сделаны следующие выводы.

1. Критическая доля твердого вещества увеличивается с увеличением толщины стенки.

2. Скорость потока суспензии внезапно падает до

определенной фракции твердого вещества очень близко к критической фракции твердого вещества

.

3. Расход регулируется длиной зоны дросселирования

.Эту длину можно измерить по микроструктуре

в концевой зоне отливок

при испытании на текучесть.

4. Была разработана математическая модель текучести, основанная на модели затвердевания

для полутвердого обработанного литого чугуна

, показывающая разумное согласие

между наблюдаемой и рассчитанной текучестью.

Приложение

Вывод уравнений длины текучести (2) и

(3)

Предполагается, что поток прекращается, когда средняя концентрация твердого вещества

в зоне около наконечника достигает определенного значения

(критическая концентрация твердых веществ ).Форма

стенка считается плоской.

С учетом термостойкости материала формы

общая скорость теплового потока в форме

на единицу длины канала составляет

4

q ~ Sh (T {Tr)

½1zh (pat) 1 = 2 = k0 :::::::: 🙁 4)

При использовании этого общего уравнения расхода тепла

предполагается, что скорость потока пульпы

V

1

и V

2

являются постоянными до и после критической фракции твердого вещества

соответственно.Для этого пробная отливка

разделена на две зоны (зона I и

, зона

до и после критической фракции твердого вещества), как показано на рис.

, как показано на рис. 11. Для зоны I, предполагая постоянную скорость потока

. V

1

, время, прошедшее с момента касания первого металла

точки на расстоянии Xaway от наконечника

, равно

t ~ X = V1 ::::::::::::(5 )

Следовательно, расход тепла равен

qI ~ Sh (T {Tr)

½1z½h (pa) 1 = 2 (X = V1) 1 = 2 = k0 :::: 🙁 6)

Средний расход тепла в зоне дросселирования DXcan

можно рассчитать как

qmI ~ 1

DXð

DX

0

qIdX

~ 1

DXð

DX 0

DX 0

DX 9000 {Tr)

1z½h (pa) 1 = 2 (X = V1)  = k0dX (7)

Таблица 1 Значения экспериментальных параметров и теплофизических констант

12–15

используются в расчетах

Расчетная длина жидкости L

f

Толщина стенки, мм

2.55 14

Критическая фракция твердого вещества K

с

0,100 0,172 0,255

Критическая концентрация твердого вещества K

c

0,190 0,260 0,350

Диапазон дросселирования DX, мм 1

.000 4.800, 6.400

до 0,290 0,240 0,230

и после критической фракции твердого, мс

21

0,071 0,070 0,052

Плотность r, кг м

23

7400

Коэффициент теплопередачи h, Вт м

22

K 9000

21

623

Скрытая теплота плавления H

f

, Дж кг

21

274000

Температуропроводность формы a, м

2

с

21

21

21

395610

25

Температуропроводность формы K ‘, Вт м

21

K

21

0,856

Анализ потока полутвердого чугуна по Рамадану и Номура 271

International Journal of Cast Metals Исследование 2005 Vol. 18 № 5

Углерод — Удельная теплоемкость

Скрытая теплота испарения

В общем, когда материал меняет фазу с твердой на жидкую или с жидкости на газ, в это изменение фазы вовлекается определенное количество энергии.В случае перехода жидкости в газовую фазу это количество энергии известно как энтальпия испарения (обозначение ∆H vap ; единица: Дж), также известная как (скрытая) теплота испарения или теплота испарения . испарение. В качестве примера посмотрите рисунок, на котором изображены фазовые переходы воды.

Скрытая теплота — это количество тепла, добавляемого к веществу или отводимого от него для изменения фазы. Эта энергия разрушает межмолекулярные силы притяжения, а также должна обеспечивать энергию, необходимую для расширения газа ( pΔV работают ).При добавлении скрытого тепла изменение температуры не происходит. Энтальпия парообразования является функцией давления, при котором происходит это преобразование.

Температура, при которой начинает происходить испарение (кипение) для данного давления, также известна как температура насыщения , и при этих условиях смесь пара и жидкости может существовать вместе. Можно сказать, что жидкость насыщена тепловой энергией. Любое добавление тепловой энергии приводит к фазовому переходу.В точке кипения две фазы вещества, жидкость и пар, имеют одинаковую свободную энергию и, следовательно, с равной вероятностью могут существовать. Ниже точки кипения жидкость является более стабильным состоянием из двух, тогда как выше предпочтительной является газообразная форма.

Скрытая теплота плавления

В случае перехода твердой фазы в жидкую, изменение энтальпии, необходимое для изменения ее состояния, известно как энтальпия плавления (обозначение ∆H fus ; единица: Дж), также известная как (скрытая) теплота плавления. .Скрытая теплота — это количество тепла, добавляемого к веществу или отводимого от него для изменения фазы. Эта энергия разрушает межмолекулярные силы притяжения, а также должна обеспечивать энергию, необходимую для расширения системы ( pΔV работают ).

Жидкая фаза имеет более высокую внутреннюю энергию, чем твердая фаза. Это означает, что энергия должна подаваться к твердому телу, чтобы расплавить его, и энергия выделяется из жидкости, когда она замерзает, потому что молекулы в жидкости испытывают более слабые межмолекулярные силы и, следовательно, имеют более высокую потенциальную энергию (своего рода энергия диссоциации связи для межмолекулярных сил).

Температура, при которой происходит фазовый переход, составляет точка плавления . Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество и жидкость могут существовать в равновесии. Добавление тепла превратит твердое вещество в жидкость без изменения температуры. В точке плавления две фазы вещества, жидкость и пар, имеют одинаковую свободную энергию и, следовательно, с равной вероятностью могут существовать. Ниже точки плавления твердое состояние является более стабильным из двух, тогда как жидкая форма предпочтительнее.Температура плавления вещества зависит от давления и обычно указывается при стандартном давлении. Когда рассматривается как температура обратного перехода от жидкости к твердому телу, она упоминается как точка замерзания или точка кристаллизации.

ChemTeam: Как определить удельную теплоемкость: Задача 1

ChemTeam: Как определить удельную теплоемкость: Задача 1-10

Как определить удельную теплоемкость вещества


Задачи № 1 — 10

Перейти к руководству по удельной теплоемкости

Вернуться в меню термохимии


Задача № 1: Предположим, кусок железа массой 21.5 г при температуре 100,0 ° C бросают в изотермическую емкость с водой. Масса воды составляет 132,0 г, а ее температура перед добавлением железа составляет 20,0 ° C. Какая будет конечная температура системы? Удельная теплоемкость железа составляет 0,449 кДж / кг К.

Раствор:

1) Поскольку

q потеряно, металл = q получено, вода

пишем

(масса) (Δt) (C p, металл ) = (масса) (Δt) (C p, вода )

2) Замена:

(21.5) (100 — x) (0,449) = (132,0) (x — 20) (4,184)

Некоторые пояснения:

а) 100 — x Δt для металла; она начинается с 100,0 ° C и падает до неизвестного конечного значения.
б) x — 20 — Δt для воды; она начинается с 20,0 ° C и повышается до неизвестного конечного значения.
c) Поскольку и металл, и вода имеют одно и то же конечное значение, нам нужно использовать только одно неизвестное для двух выражений Δt.

3) Немного алгебры:

(2150 — 21,5x) (0.449) = (132x — 2640) (4,184)

965,35 — 9,6535x = 552,288x — 11045,76

561,94 15x = 12011,11

На 3 сиг-инжира ответ 21,4 ° C.


Задача № 2: Образец неизвестного металла весом 12,48 г, нагретый до 99,0 ° C, был затем погружен в 50,0 мл воды с температурой 25,0 ° C. Температура воды поднялась до 28,1 ° C. При условии отсутствия потерь энергии в окружающей среде:

1. Сколько джоулей энергии поглотила вода?
2. Сколько джоулей энергии потерял металл?
3.Какова теплоемкость металла?
4. Какова удельная теплоемкость металла?

Решение:

1) q = (50,0 г) (3,1 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 ) = 648,52 Дж

2) 648,52 Дж

3) 648,52 Дж / 70,9 ° C = 9,147 Дж / ° C

4) 9,147 Дж / ° C разделить на 12,48 г = 0,733 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1

Комментарий №1: в этом вопросе не используется q потерянный = q полученный формулировка других вопросов.Это потому, что вопрос разбит на четыре части. Обратите внимание, что части (1) и (2) эквивалентны q потерянному = q полученному и что (4) является обычным ответом, который ищут в задачах этого типа.

Комментарий № 2: (3) — шаг, ненужный для решения для (4). Именно здесь вы заметите разницу между теплоемкостью и удельной теплоемкостью.


Проблема № 3: Блок неизвестного металла весом 43,2 г при температуре 89,0 ° C был брошен в изолированный сосуд, содержащий 43.00 г льда и 26,00 г воды при 0 ° C. После того, как система достигла равновесия, было определено, что 9,15 г льда растаяли. Какова удельная теплоемкость металла? (Теплота плавления льда = 334,166 Дж · г ¯ 1 .)

Раствор:

Комментарий: эта вариация обычных подозреваемых (подробно описанных выше) НЕ связана с изменением температуры в воде, только в металле. Скорее, часть льда тает, и вся система лед-вода остается при нуле Цельсия. Верррри интересно!

1) Определите количество тепла, выделяемого таянием льда:

9.15 г умножить на 334,166 Дж г ¯ 1 = 3057,62 Дж

2) Подставить и решить для удельной теплоемкости:

q = (масса) (Δt) (C p, металл )

3057,62 Дж = (43,2 г) (89,0 ° С) (х)

x = 0,795 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1


Задача № 4: Металлический блок массой 35,0 г при 80,0 ° C добавляют к смеси 100,0 г воды и 15,0 г льда в изолированном контейнере. Весь лед растаял, и температура в емкости поднялась до 10.0 ° С. Какова удельная теплоемкость металла?

Раствор:

1) Определите количество тепла, необходимое для плавления льда:

q = (15,0 г) (334,166 Дж / г ¯ 1 ) = 5012,49 Дж

Обратите внимание, что 100 г воды еще не упоминаются.

2) Определите количество тепла, необходимое для повышения температуры 115 г воды с 0 до 10,0 ° C:

q = (115 г) (10,0 ° C) (4,184 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1 ) = 4811,6 Дж

Обратите внимание на наличие 15 г растопленного льда.Также обратите внимание, что температура воды была нулевой. Мы знаем это по льду.

3) Определите удельную теплоемкость металла:

(5012,49 Дж + 4811,6 Дж) = (35,0 г) (70,0 ° C) (x)

x = 4,01 Дж ¯ 1 ° C ¯ 1


Задача № 5: Образец элемента весом 500,0 г при 153,0 ° C опускается в смесь воды со льдом. 109,5 г льда тает, и остается смесь льда с водой. Какова удельная теплоемкость металла в Дж / г- ° C? С учетом молярной теплоемкости металла 26.31 Дж / моль ° C, каков атомный вес и идентичность металла?

Раствор:

1) Определите количество энергии, необходимое для таяния льда:

(6,02 кДж / моль) (109,5 г / 18,015 г / моль) = 36,5912 кДж

2) Определите удельную теплоемкость:

36591,2 Дж = (500,0 г) (153,0 ° C) (x)

x = 0,4783 Дж / г- ° C

Примечание: мы знаем, что изменение температуры составляет 153,0 ° C, потому что в воде все еще есть лед. Это означает, что смесь воды со льдом оставалась равной нулю по Цельсию, как 109.Растопило 5 г льда.

3) Определите атомный вес элемента:

(0,4783 Дж / г ° C) (x) = 26,31 Дж / моль ° C

x = 55,0 г / моль

Элемент марганцевый.


Задача № 6: Образец неизвестного металла весом 12,48 г нагревают до 99,0 ° C, а затем погружают в 50,0 мл воды с температурой 25,0 ° C. Температура воды поднялась до 28,1 ° C.

а) Сколько джоулей энергии поглотила вода?
(б) Сколько джоулей энергии потерял металл?
(c) Какова теплоемкость металла?
(d) Какова удельная теплоемкость металла?

Определения теплоемкости и удельной теплоемкости можно найти здесь.

1) Решение пункта (а):

q = (50,0 г) (3,1 ° C) (4,181 Дж / г ¯ 1 ° C ¯ 1 ) = 648,52 Дж

Я использовал 50,0 г, потому что плотность воды 1,00 г / мл, и у меня было 50,0 мл воды.

2) Решение пункта (b):

q = 648,52 Дж

Мы предполагаем, что все тепло, поглощаемое водой, было потеряно металлом. Мы предполагаем отсутствие потерь тепловой энергии наружу во время передачи.

3) Решение пункта (c):

648,52 Дж / 74.0 ° C = 8,76 Дж / ° C (или 8,76 Дж / К)

4) Решение для (d):

(50,0 г) (3,1 ° C) (4,181 Дж · г ¯ 1 ° C ¯ 1 ) = (12,48 г) (74,0 ° C) (x)

Решите относительно x.


Задача № 7: Какова удельная теплоемкость металла, если добавление 90,0 г металла при 17,7 ° C к 210,0 г Cu (s = 0,385 Дж / г- ° C) при 153,7 ° C дает смесь, которая достигает теплового равновесия при 129,1 ° C?

Раствор:

Комментарий: обратите внимание, что два металла складываются друг с другом.Представьте себе ситуацию, когда каждый образец состоит из пыли или очень маленьких гранул. Затем два сухих образца быстро смешивают.

(90,0 г) (111,4 ° C) (x) = (210,0 г) (24,6 ° C) (0,385 Дж / г- ° C)

x = 0,198 Дж / г- ° C


Проблема № 8: Блок неизвестного металла весом 31,0 грамма при температуре 88,0 ° C был сброшен в изолированную колбу, содержащую приблизительно 30,0 граммов льда и 20,0 граммов воды при температуре 0,0 ° C. После того, как система достигла постоянной температуры, было определено, что 12.Растаял 1 грамм льда. Какова удельная теплоемкость металла? Теплота плавления льда равна 334,166 Дж / г.

Раствор:

12,0 г, умноженное на 334,166 Дж / г = 4009,992 Дж

4009,992 Дж = (31,0 г) (88,0 ° C) (x)

x = 1,47 Дж / г ° C

Комментарий: тот факт, что лед оставался в воде, когда температура достигла равновесия, означает, что смесь воды и льда оставалась при нуле Цельсия. Это означает, что температура металла изменилась с 88,0 ° C до 0 ° C при Δt 88.0 ° C


Задача № 9: Образец метанола 25,95 г при 35,60 ° C добавляют к образцу этанола 38,65 г при 24,70 ° C в калориметре постоянного давления. Если конечная температура объединенных жидкостей составляет 28,65 ° C, а теплоемкость калориметра составляет 19,3 Дж / C, определяют удельную теплоемкость метанола.

Раствор:

тепло, теряемое метанолом, идет на (1) нагрев этанола и (2) нагрев калориметра.

(25,95 г) (6.95 ° C) (x) = (38,65 г) (3,95 ° C) (2,44 Дж г -1 ° C -1 ) + (3,95 ° C) (19,3 Дж / C)

x = 2,49 Дж г -1 ° C -1


Задача № 10: Ученик нагревает кусок 130 г неизвестного сероватого металла до температуры. 99,2 ° С. она помещает металл в чашку из пенополистирола, содержащую 55,7 г воды при температуре 23,0 ° C. Горячий металл нагревает воду в чашке до 31,4 ° C.

а) Рассчитайте удельную теплоемкость металла.
б) Какой атомный вес?
c) Определите металл.

Решение:

q = (55,7 г) (8,4 ° C) (4,184 Дж / г ¯ 1 ° C ¯ 1 = 1957,61 Дж

1957,61 Дж = (130 г) (67,8 ° C) (x)

sp ht. = 0,222 Дж г ¯ 1 ° C ¯ 1

Воспользуйтесь законом Дюлонга – Пети:

М = 3р / сп. ht

M = (3) (8,31446 Дж моль ¯ 1 K ¯ 1 ) / 0,222 Дж ¯ 1 K ¯ 1

M = 112 г / моль

Кадмий

Обратите внимание на сдвиг от ° C к K.Это допустимо, потому что «размер» в один ° C равен «размеру» в один K.


Перейти к руководству по удельной теплоемкости

Вернуться в меню термохимии

Зачем переходить на высокопрочный чугун?

Зачем переходить на высокопрочный чугун?

Зачем переходить на высокопрочный чугун?

Конструкторы переводят стальные отливки, поковки и изделия из ковкого чугуна в отливки из ковкого чугуна, чтобы получить следующие преимущества:
  • Повышенное соотношение прочности и веса
  • Лучшая детализация и отделка поверхности
  • Повышенная обрабатываемость
  • Пониженный припуск на обработку
  • Более низкая стоимость компонентов
  • Больше силы на доллар
  • Уменьшенная масса компонентов

Многие стальные отливки, поковки и изделия могут быть преобразованы в отливки из высокопрочного чугуна с меньшими затратами и с такими же или превосходными характеристиками.

Поговорите с представителем завода по производству ковкого чугуна сегодня!

Разработка эффективных отливок

Подробнее о
Преимущества ковкого чугуна

Эффективные отливки — это результат совместной работы дизайнеров и инженеров-литейщиков.
  • Проконсультируйтесь с литейщиком на ранней стадии процесса проектирования.
  • Обсудите конструктивные преимущества отливок.
  • Воспользуйтесь свободой дизайна и выбора материалов, предлагаемой отливками.
  • Воспользуйтесь преимуществом дизайна, близкого к чистой.
  • Конструкция для прочности отливки и оптимального распределения напряжений.
  • Дизайн для оптимальной экономии.
  • Укажите свойства и качество, необходимые для вашего приложения.

Поговорите с представителем завода по производству ковкого чугуна сегодня!

В настоящее время доступен бесплатный 40-страничный буклет «Дайджест конструкторов по высокопрочному чугуну», а также две новые технические публикации «Преобразование в ковкий чугун» и «Справочник данных по ковкому чугуну».Чтобы получить эти книги и список литейных заводов из ковкого чугуна или обсудить, как можно использовать отливки из ковкого чугуна, обратитесь в группу компаний из ковкого чугуна или любую из ее компаний-членов.

The Ductile Iron Marketing Group
c / o Ductile Iron Society
15400 Pearl Road
Suite 238
Strongsville, OH, 44136
(440) 665-3686
Факс (440) 878-0070

Маркетинговая группа из ковкого чугуна — некоммерческая организация, деятельность которой направлена ​​на углубление понимания технических и экономических преимуществ отливок из ковкого чугуна.Члены маркетинговой группы ковкого чугуна:

Общество ковкого чугуна
Железо и титан Rio Tinto
Миллер и компания

Физические свойства ковкого чугуна и альтернативных материалов

Имущество

Блок

Ковкий чугун

0.3% C
Литая сталь

Ковкий чугун

Серый
Утюг *

120-90-02

100-70-03

80-55-06

65-45-12

60-40-18

Температура солидуса

° F

2 100

2 100

2 100

2 100

2 100

2,650

2 050

2,140

Удельный вес

фунт / дюйм³

0.25

0,25

0,25

0,25

0,25

0,283

0,265

0,25

Среднее линейное
Тепловое расширение

° F-¹
x 10 до -6

6,0

6.0

6,0

6,0

6,0

7,0

6,7

5,8

Гашение вибрации

Хорошо

Хорошо

Хорошо

Хорошо

Очень хорошо

Плохо

Хорошо

Отлично

Тепло плавления

БТЕ / фунт

55

55

55

55

55

108

55

55

Удельная теплоемкость

БТЕ / фунт / ° F

0.15

0,15

0,14

0,13

0,13

0,11

0,12

0,13

Теплопроводность (близкая к комнатной температуре)

кал / смсек ° C

0,06

0.06

0,08

0,09

0,10

0,11

0,14

0,11

Магнитные свойства

Максимальная проницаемость при 5000 гаусс

Эрстед

290

290

570

2 100

2 100

2,350

800

Индукция насыщения при 10000 Эрстед

Гаусс

17 600

18 000

18 000

16 000

Гистерезис потери

эрг / см³ / цикл

30

30

5

5

100

20

30

Механические свойства

Испытательное напряжение

фунтов на кв. Дюйм

(0.62 до 0,75) x Предел прочности на разрыв

30 500

(0,65-0,8)
х ОТС

Модуль упругости
при растяжении
От

psi x 10 до 6-го

25,7

25,7

25,2

23,8

23.8

30,5

25

18,3

Прочность на скручивание

фунтов на кв. Дюйм

108 000

90 000

72 000

58 000

50 000

34 000

60 000

Модуль жесткости От

psi x 10 до 6-го

9.6

9,6

9,6

9,3

9,1

11,4

11

7,1

* Для сравнения был выбран серый чугун средней и высокой прочности.

Краткое описание технических характеристик ковкого чугуна

Спецификация тела

Спец.№

Класс или класс

Мин. Растяжение фунт / кв. Дюйм

Мин.
Предел текучести, фунт / кв. Дюйм

% удлинение

Термическая обработка

Прочие требования

Использует

Типичные приложения

ASTM

A536-80

60-40-18

60 000

40 000

18

Можно отжигать

Для всех марок в этой спецификации химический состав подчинен механическим свойствам.Однако содержание любого элемента может быть определено по взаимному соглашению. Для максимально ударопрочных деталей, используемых при минусовых температурах. Отливки, работающие под давлением, такие как корпуса клапанов и насосов.

ASTM

A536-80

65-45-12

65 000

45 000

12

Наиболее широко используемый сорт для нормальной эксплуатации. Отливки машин, подверженные ударным и усталостным нагрузкам.

ASTM

A536-80

80-50-06

80 000

55 000

6

Подходит для пламенной и индукционной закалки. Коленчатые валы, шестерни и ролики.

ASTM

A536-80

100-70-03

100 000

70 000

3

Обычно нормализованный

Лучшее сочетание прочности, износостойкости и реакции на поверхностное упрочнение. Высокопрочные шестерни, автомобильные и машинные компоненты.

ASTM

A536-80

120-90-02

120 000

90 000

2

Закаленная и отпущенная

Максимальная прочность и износостойкость. Шестерни, шестерни, ролики и ползуны.

Краткое описание технических характеристик аустенитного ковкого чугуна

Спецификация тела

Спец.№

Класс или класс

Мин. Растяжение фунт / кв. Дюйм

Мин. Выход, фунт / кв. Дюйм

% удлинение

Термическая обработка

Химический анализ и твердость

Типичные приложения

% Т.С.

%
Si

%
млн

%
п

%
Ni

%
Cr

BHN

ASTM A439-84

D-2

58 000

30 000

8

мин.

1,50

0,70

18,00

1,75

139

Втулки штока клапана, корпуса клапанов и насосов в нефтяной, морской и щелочной среде, коллекторы, корпуса турбонагнетателей, детали воздушных компрессоров.

Макс.

3.00

3,00

1,25

0,08

22,00

2,75

202

Д-2Б

58 000

30 000

7

мин.

1,50

0,70

18,00

2,75

148

Кожухи турбокомпрессора, ролики.

Макс.

3,00

3,00

1,25

0.08

22,00

4,00

211

D2-C

58 000

28 000

20

мин.

1,00 1,80 21,00

121

Направляющие кольца электродов, стопорные кольца паровых турбин.

Макс.

2,90

3,00

2,40

0,08

24,00

0,50

171

D-3

55 000

30 000

6

мин.

1,00

28,00

2,50

139

Форсунки и кожухи турбонагнетателей, диафрагмы паровых турбин, диффузоры газовых компрессоров.

Макс.

2,60

2,80

1.00

0,08

32,00

3,50

202

D-3A

55 000

30 000

10

мин.

1,00

28.00

1,00

131

Высокотемпературные кольца подшипников, требующие стойкости к истиранию.

Макс.

2,60

2,80

1,00

0,08

32,00

1,50

193

D-4

60 000

мин.

5,00

28,00

4,50

202

Коллекторы дизельных двигателей, соединения коллекторов.

Макс.

.60

6,00

1,00

0.08

32,00

5,50

273

D-5

55 000

30 000

20

мин.

1,00

34.00

131

Кожухи системы наведения, кольца бандажа газовой турбины, стеклянные ролики.

Макс.

2,40

2,80

1,00

0,08

36,00

0,10

185

Д-5Б

55 000

30 000

6

мин.

1,00

34,00

2,00

139

Зеркала оптических систем и детали для стабильности размеров, статоры для компрессоров.

Макс.

2,40

2,80

1.00

0,08

36,00

3,00

193

Д-5С

65 000

30 000

10

мин.

4,90

34.00

1,75

131

Коллекторы, корпуса турбин, турбокомпрессоры в местах с высокими температурами и сильными термоциклами.

Макс.

2,30

5,50

1,00

0,08

37,00

2.25

193

ASTM

А571-71 (1976)

Д-2М

65 000

30 000

30

Отожженный

мин.

2,20

1.50

3,75

21,00

121

Компрессоры, расширители, насосы и другое давление —
, содержащие детали, требующие стабильной аустенитной матрицы при температуре минус 423 ° F (-234 ° C)

ASME

SA571

Макс.

2,70

2.50

4,50

0,08

24,00

0,20

171

Краткое изложение
Спецификации ASTM A897-90 / A897M-90 для штампованного высокопрочного чугуна
Марка мин. Предел прочности

мин. Предел текучести

Процент удлинения Энергия удара * Твердость BHN **

МПа

Кси

МПа

Кси

Джоули

фут-фунт

125/80/10

125

80

10

75

269-321

850/550/10

850

550

10

100

269-321

150/100/7

150

100

7

60

302-363

1050/700/7

1050

700

7

80

302-363

175/125/4

175

125

4

45

341-444

1200/850/4

1200

850

4

60

341-444

200/155/1

200

155

1

25

388-477

1400/1100/1

1400

1100

1

35

388-477

230/185 / —

230

185

***

***

444-555

1600/1300 / —

1600

1300

***

***

444-555

* Значения получены с использованием стержней Шарпи без надреза, испытанных при 72 ° F (2 ° C).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *