熱與溫度等相關計算公式
何謂熱
熱又稱熱能,他可以轉換成其他形式的能,其他形式的能也可以轉變成熱能,因此熱是能的一種型態.
因此熱量可以定義為兩物質間由溫度差使能量轉移的效應
熱的產生來自於分子(物質是由無數分子所組成)不斷運動,碰撞,磨擦及震動而生熱,不能創造也不能摧毀,只能藉其他能量轉換而成熱能)
何為溫度
是用來表示物體冷熱程度的指標,但不能表示熱能高低(一塊0度,重100kg的冰塊,所含的熱量可能比1塊30度,重1kg的金屬還高).溫度之高低只是表示分子運動速率的快慢,溫度越高,分子運動越快.當溫度達絕對零度(攝氏-273.16 C)時,物質分子運動完全停止,熱量會完全消失.
熱量單位
1. 公制熱量單位:仟卡 (kcal)
1kcal為使1kg的水,溫度變化1°C所需增減的熱量
2. 英制熱量單位:BTU (British Thermal Unit)
1BTU為使1Lb的水,溫度變化1°F所需增減的熱量
單位換算
1kcal=4BTU 1BTU=0.252Kcal
溫度單位
1.攝氏 (centigrade or celsiue)
一大氣壓下純水之冰點為0°C,沸點為100°C,冰點與沸點間分成100等分,每格表示1°C
2.華氏(Fahrenheit)
一大氣壓下純水之冰點為32°F,沸點為212°F,冰點與沸點間分成180等分,每格表示1°F
3.凱氏溫度
為攝氏的絕對溫度 (-273.160°C)
4.藍氏溫度
為華氏的絕對溫度(-460°F)
攝/華氏換算 : °C =(°F-32)*5/9
攝/華氏特別溫度點 -40度C=-40度F
熱傳導公式
H=M*S*△T M=物質重量 S=比熱 △T=溫度差 (高溫與低溫之差異)
例 :5噸冷式廂型冷氣機,冷卻水循環4000kg/hr,冷卻水出口溫度差9°F.求排熱量若干kcal/hr?
H=4000*1*(9*5/9)=20000kcal/hr
熱的傳遞方式
1.熱的傳導 (heat conduction)
以固體物質為媒介,接觸傳遞
2.熱的對流 (heat convection)
熱的對流系已流體(液體或氣體)為媒介,當液體或氣體受熱時,體積會膨脹,密度減少,比重便輕而上升.溫度較低的液體或氣體因密度大,比重大而下降,如此交替循環而成熱的對流
3.熱的輻射 (heat radiation)
熱不依任何物質為媒介的傳遞現象,稱為輻射.輻射是藉由電磁波的型態形成能量的傳輸.
熱能傳遞的控制
主因冷凍空調在進行熱交換時,希望傳遞速度要快,但在冷氣開放場所,我們希望阻止熱的傳遞. (所列公式單位皆屬於影響因子)
1.熱傳導的控制 :
H=U*A*△T
U=熱傳導率=k/x k=單位傳導率 x=熱傳導厚度或距離
A=接觸面積 △T=溫度差
2.熱對流的控制
H=M*S*△T
M=流量 V=流速 (流量與流速成正比)
S=比熱
△T=溫度差
實際例子 : 如果空間屬於樓中樓,所預估出來的坪數須再往上加1~2坪,主因挑
高空間體積會再增加,這時空氣重量會再增加.因此所計算出來的熱
量也會比較高
3.熱輻射的控制
影響因數有a.物質透明度 b.物質光滑或粗糙度c.物質表綿顏色的深淺
能的轉換－舉例發電
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