EFECTUL TERMIC AL ELECTRICITĂȚII

electricității

  • Efect Joule.
  • Căldura specifică.
  • Transmiterea căldurii.
  • Calculul secțiunii conductorului.

Efect Joule

Fizicianul P. James Joule a studiat relația dintre energie și transformarea sa completă în căldură. Experimentând cu un calorimetru, a ajuns la concluzia că energia de 1 Joule este echivalentă cu 0,24 calorii.

Q = 0,24B E

Q = căldură în calorii

E = energie în Jouli

E = P.t; în același timp P = R.I 2; dacă ducem aceste valori la prima expresie, avem:

Soluție: Energia în jouli consumată în perioada respectivă este:

E = P t = 2000. 300 = 600.000 Jouli

t = 5. 60 = 300 s

Pe măsură ce în fiecare iulie se transformă în 0,24 calorii, va trebui să:

Q = 0,24 E = 0,24В 600.000 = 144.000 calorii = 144 Kcal.

2) Calculați căldura degajată de un conductor de cupru de 100 m lungime și 1,5 mm 2 în secțiune care alimentează un grup de lămpi cu o putere de 1.500 W la o tensiune de 230 V pe parcursul unei zile.

Soluție: Mai întâi se calculează intensitatea curentului care curge prin conductorul menționat:

Să calculăm acum rezistența conductorului liniei:

Căldura produsă de conductor, care își ridică temperatura și este considerată ca energie pierdută, este:

Această înălțime depinde de mai mulți factori, cum ar fi căldura specifică a materialelor, masa lor, temperatura lor, coeficienții de transmisie prin care se răspândește și se disipează căldura etc.

Într-un minut, energia consumată de aragaz va fi

W = P t = 1.500 X 60 = 90.000 J

Prin urmare, căldura produsă de aragaz în acel moment va fi

Q = 0,24 W = 0,24 X 90.000 = 21.600 cal = 21,6 kcal

Căldura specifică

Căldura specifică a unei substanțe este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura cu 1 ° C, o masă de 1 gram.

Astfel, de exemplu, pentru a crește temperatura unui gram de apă cu un grad aveți nevoie de o singură calorie, considerabil mai mult decât este necesar pentru a face același lucru cu un gram de cupru (0,093 calorii). Tabelul următor arată căldura specifică a diferitelor substanțe, exprimată în calorii/gram. ВєC.

Substanţă Căldură specifică în calorii/gram. ° C
cupru 0,093
oţel 0,110
PVC 0,210
aluminiu 0,220
Apă 1

Cunoscând căldura specifică a unei substanțe și masa acesteia, este posibil să se calculeze cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura acesteia. Pentru aceasta vom aplica expresia:

4) Determinați căldura necesară pentru a crește temperatura de 1 litru de apă de la 20 ° C la 50 ° C.

Soluție: Deoarece 1 litru de apă este egal cu 1000 de grame, căldura specifică a apei este de 1 și creșterea temperaturii pe care dorim să o realizăm este (50 - 20) = 30 ° C, căldura aplicată este:

Notă: Pentru a face calculele nu țineți cont de încălzirea rezervorului sau de rezistența la încălzire.

Soluție: căldura pe care trebuie să o furnizeze elementul de încălzire este:

Puterea de a dezvolta această energie în 1 oră (3.600 secunde) va fi:

6) Care va fi costul energiei din exemplul 2) de mai sus, dacă prețul KWh este de 17 pesos.

Soluție: Calculăm mai întâi căldura generată.

Căldura transmisă plăcii va fi doar 75% din totalul generat:

Deoarece căldura specifică a oțelului este de 0,11, creșterea temperaturii va fi:

Diferite expresii ale căldurii produse

Primul permite calcularea căldurii produse pornind de la valorile tensiunii, intensității curentului și timpului de conectare

Q = 0,24 V I t

Al doilea permite calculul pe baza valorilor rezistenței circuitului, intensității curentului și timpului de conectare.

Q = 0,24 P I 2 t

În cele din urmă, al treilea oferă valoarea căldurii produse din valorile tensiunii, rezistența circuitului și timpul de conectare

Q = 0,24 (V 2/R) t

Cantitatea de căldură produsă va fi

Căldură utilă și căldură pierdută

Căldura produsă de efectul Joule este uneori utilă și uneori nedorită, chiar dăunătoare .

Căldura pierdută este întotdeauna dăunătoare într-un grad mai mare sau mai mic. În cazuri extreme, provoacă defecțiuni importante datorită faptului că încălzirea excesivă a conductoarelor determină carbonizarea materialelor care formează izolarea acestora. Din acest motiv, este de o mare importanță reducerea căldurii dezvoltate de efectul Joule la minim posibil, astfel încât încălzirea conductoarelor și a izolației să nu depășească limitele permise de standardele de testare actuale. .

Suprasarcini si scurtcircuite

Încălzirea excesivă poate apărea în orice circuit datorită valorii anormale a intensității curentului care curge prin el. Încălzirea excesivă poate provoca chiar un efect de aprindere a materialelor combustibile din apropiere .