Калькулятор явной теплоты

Явная теплота — энергия, передаваемая так, что температура материала меняется без изменения его фазы. Привычные примеры: нагрев воды, которая остаётся жидкой, нагрев металлической детали или охлаждение сухого воздуха в диапазоне без конденсации. Изменение температуры можно непосредственно измерить или ощутить. Это отличает явную теплоту от скрытой теплоты, поглощаемой или выделяемой при плавлении, кипении, конденсации и других фазовых переходах. Калькулятор использует Q = mc(Tf − Ti). Q — теплота в джоулях, m — масса в килограммах, c — удельная теплоёмкость в джоулях на килограмм-кельвин, а Tf − Ti — изменение температуры. Один градус Цельсия и один кельвин имеют одинаковый размер, поэтому разность двух температур по Цельсию является корректной разностью температур в кельвинах. При таком соглашении о знаках положительное Q означает получение теплоты материалом, отрицательное — её отдачу. Удельная теплоёмкость показывает, сколько энергии нужно для нагрева одного килограмма вещества на один кельвин. У воды вблизи комнатной температуры высокое значение — около 4,186 J/kg·K, тогда как у многих металлов оно намного ниже. Поэтому для равных масс при одинаковом изменении температуры могут потребоваться очень разные количества энергии. Свойства также зависят от температуры, состава, давления, влажности и состояния материала, поэтому выбирайте данные для нужного диапазона. Простая формула предполагает постоянство массы, возможность считать удельную теплоёмкость постоянной в данном интервале и отсутствие фазового перехода. Если теплоёмкость существенно меняется, точнее интегрировать m c(T) dT от начальной до конечной температуры. Для смесей могут понадобиться свойства, зависящие от состава. В системах с испарением, замерзанием, химической реакцией или сорбцией к явной теплоте нужно добавить скрытую теплоту или теплоту реакции. В реальном оборудовании энергия нагревателя редко равна теплоте, накопленной целевым материалом. Сосуды, трубопроводы, окружающий воздух и изоляция тоже обмениваются энергией, а электрические и топливные системы имеют потери эффективности. В расчётах воздуха для отопления, вентиляции и кондиционирования часто используют массовый расход и свойства влажного воздуха, получая тепловую мощность, а не энергию для фиксированной массы. Этот калькулятор даёт только идеальное изменение энергии материала. Используйте его для быстрых тепловых оценок, лабораторных проверок, сравнения нагрева и охлаждения и предварительного подбора оборудования. В подробном проекте учитывайте потери, запасы безопасности, переходные процессы и подходящие данные о свойствах.