Ванны и батареи физика

Принципы расчета теплоёмкости металлической посуды применимы для батарей и ванн.

Чугунная батарея остывает дольше.

Еще раз обращу внимание, что темпы остывания предмета напрямую зависят от массы и удельной теплоёмкости материала, из которого он изготовлен. Не путать теплоёмкость и теплопроводность!

Чугунная батарея тяжелее алюминиевой раза в три. Следовательно, обладает большей теплоёмкостью в 2,5 раза.

Очень часто задают вопрос: почему чугунные батареи остывают дольше стальных?

И удельные теплоёмкости — 540 Дж/(кг*К) для чугуна и 460 Дж/(кг*К) для стали — относительно мало отличаются (15%). А весь секрет — в значительной степени —  заключается в существенно большей массе чугунных батарей.

Масса секции батарей:

Металл секцииМасса секции, кг
алюминий0,5 — 1,5
биметалл (сталь с алюминием)1,5
чугун3,7 — 5,9

Если же сравнивать две одинаковые по массе батареи — из стали и чугуна — то при одинаковой температуре прогрева чугунная батарея сохранит тепла больше на 15%.

Чугунная ванна сохраняет тепло.

Чугунная ванна:

Масса100 кг
Коэффициент удельной теплоёмкости чугуна540 Дж/(кг*К)
Теплоёмкость самой ванны из чугуна100 кг * 540 Дж/(кг*К) = 54 кДж/К

Стальная ванна:

Масса30 кг
Коэффициент удельной теплоёмкости стали720 Дж/(кг*К)
Теплоёмкость самой ванны из стали30 кг * 720 Дж/(кг*К) = 21,6 кДж/К

То есть количество выделяемого тепла при остывании на 1 градус у чугунной ванны больше, чем у ванны из стали (в нашем примере) в 2,5 раза.

Теплоёмкость воды в ванне:

Объем100 литров = 0,1 куб. м
Плотность воды1000 кг/куб. м
Коэффициент удельной теплоёмкости воды4183 Дж/(кг*К)
Теплоёмкость воды в ванне0,1 куб. м * 1000 кг/куб. м * 4183 Дж/(кг*К) = 418,3 кДж/К

Из чего следует, температура горячей воды (40 градусов), налитая в ванну при комнатной температуре (20 градусов) упадет на 1 градус для стальной ванны и на 2,5 градуса для чугунной ванны.

Ванны и батареи физика: 1 комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *