Удельная теплоемкость таблица. Плотность и удельная теплоемкость кирпича
Читайте также
Не удельной, а общей тепловой емкостью, в общепринятом физическом смысле, называется способность вещества нагреваться. По крайней мере так говорит нам любой учебник по теплофизике - это классическое определение теплоемкости (правильная формулировка). На самом деле это интересная физическая особенность. Мало знакомая нам по бытовой жизни "сторона медали". Оказывается, что при подведении тепла извне (нагреве, разогреве), не все вещества одинаково реагируют на тепло (тепловую энергию) и нагреваются по разному. Способность ПЕСКА кварцевого намывного природного получать, принимать, удерживать и накапливать (аккумулировать) тепловую энергию называется теплоемкостью ПЕСКА речного . А сама , является физической характеристикой горной породы, описывающей теплофизические свойства строительной песчаной смеси. При этом, в разных прикладных аспектах, в зависимости от конкретного практического случая, для нас важным может оказаться что-то одно. Например: способность вещества принимать тепло или способность накапливать тепловую энергию или "талант" удерживать ее. Однако, не смотря на некоторую разницу, в физическом смысле, нужные нам свойства будут описаны теплоемкостью песчаного материала .
Небольшая, но очень "гадкая загвоздка" имеющая принципиальный характер заключается в том, что способность нагреваться - тепловая емкость мелкозернистой песчаной породы , непосредственно связана не только с химическим составом, молекулярной структурой вещества, но и с его количеством (весом, массой, объемом). Из-за такой "неприятной" связи, общая теплоемкость песчаного материала становится слишком неудобной физической характеристикой вещества. Так как, один измеряемый параметр, одновременно описывает "две разные вещи". А именно: действительно характеризует теплофизические свойства ПЕСКА , однако, "попутно" учитывает еще и его количество. Формируя своеобразную интегральную характеристику, в которой автоматически связана "высокая" теплофизика и "банальное" количество вещества (в нашем случае: строительного сыпучего материала).
Ну зачем нам нужны такие теплофизические характеристики сыпучего материала, у которых явно прослеживается "неадекватная психика"? С точки зрения физики, общая теплоемкость песчаной породы (самым неуклюжим способом), пытается не только описать количество тепловой энергии способной накопиться в мелкозернистом строительном материале, но и "попутно сообщить нам" о количестве кварцевого ПЕСКА . Получается абсурд, а не внятная, понятная, стабильная, корректная теплофизическая характеристика песчаной горной породы . Вместо полезной константы, пригодной для практических теплофизических расчетов , нам "подсовывают" плавающий параметр, являющийся суммой (интегралом) количества тепла принятого ПЕСКОМ и его массой или объемом мелкозернистой горной породы.
Спасибо конечно, за такой "энтузиазм", однако количество ПЕСКА речного намывного я могу измерить и самостоятельно. Получив результаты в гораздо более удобной, "человеческой" форме. Количество ПЕСКА кварцевого сухого мне хотелось бы не "извлекать" математическими методами и расчетами по сложной формуле из общей теплоемкости песчаного материала для строительных работ , при различных температурах, а узнать вес (массу) в граммах (гр, г), килограммах (кг), тоннах (тн), кубах (кубических метрах, кубометрах, м3), литрах (л) или миллилитрах (мл). Тем более, что умные люди давно придумали вполне подходящие для этих целей измерительные инструменты. Например: весы или другие приборы.
Особенно "раздражает плавающий характер" параметра: общая теплоемкость ПЕСКА строительного . Его нестабильное, переменчивое "настроение". При изменении "размера порции или дозы", теплоемкость ПЕСКА при различных температурах сразу меняется. Больше количество горной породы, физическая величина, абсолютное значение теплоемкости песчаного материала - увеличивается. Меньше количество горной породы, значение тепловой емкости песчаной смеси уменьшается. "Безобразие" какое-то получается! Другими словами, то что мы "имеем", ни как не может считаться константой, описывающей теплофизические характеристики ПЕСКА при различных температурах . А нам желательно "иметь" понятный, постоянный коэффициент, справочный параметр, характеризующий тепловые свойства кварцевой песчаной смеси, без "ссылок" на количество сыпучего строительного материала (вес, массу, объем). Что делать?
Здесь нам на помощь приходит очень простой, но "очень научный" метод. Он сводится к не только к приставе "уд. - удельная" , перед физической величиной, но к изящному решению, предполагающему исключение из рассмотрения количества вещества. Естественно, "неудобные, лишние" параметры: массу или объем ПЕСКА кварцевого исключить совсем невозможно. Хотя бы по той причине, что если не будет количества намывной песчаной смеси, то не останется и самого "предмета обсуждения". А вещество должно быть. Поэтому, мы выбираем некоторый условный стандарт массы сыпучей породы или объема песчаного материала, который можно считать единицей, пригодной для определения величины нужного нам коэффициента "С". Для веса ПЕСКА кварцевого мытого , такой единицей массы песчаной смеси, удобной в практическом применении, оказался 1 килограмм (кг).
Теперь, мы нагреваем один килограмм ПЕСКА на 1 градус, а количество тепла (тепловой энергии) , нужное нам для того чтобы нагреть сыпучий песчаный материал на один градус - это и есть наш корректный физический параметр, коэффициент "С" , хорошо, достаточно полно и понятно описывающий одно из теплофизических свойств ПЕСКА при различных температурах . Обратите внимание на то, что теперь мы имеем дело с характеристикой описывающей физическое свойство вещества, но не пытающейся "дополнительно поставить нас в известность" о его количестве. Удобно? Нет слов. Совершенно другое дело. Кстати, теперь мы уже говорим не про общую тепловую емкость песчаной смеси . Все изменилось. ЭТО УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПЕСКА речного мытого , которую иногда называют по другому. Как? Просто МАССОВАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПЕСКА кварцевого . Удельная (уд.) и массовая (м.) - в данном случае: синонимы, они и означают здесь нужный нам коэффициент "С" .
Таблица 1. Коэффициент: удельная теплоемкость ПЕСКА (уд.). Массовая тепловая емкость ПЕСКА речного. Справочные данные для сыпучих строительных материалов естественного происхождения: горная порода, песчаная смесь.
Песок считается самым распространенным материалом , который используется во всех сферах жизнедеятельности человека особенно в строительстве. Вряд ли найдется современное здание, где бы ни применялся песок, как составляющий материал. Его используют для бетонной смеси или обычного раствора для кладки кирпичной стены.
Достоинства
Песок обладает рядом достоинств, благодаря которым здание эксплуатируется долгие годы. К основным можно отнести:
- сейсмоустойчивость;
- хорошо переносит резкие перепады температур, от сильных морозов до жаркого климата;
- низкое сжатие материала, помогает размещать на нем тяжелое основание, а заодно дополнительно амортизировать всю постройку. Это особо актуально в районах с частыми землетрясениями;
- водопроницаемость, которая позволяет проводить очистку многих жидкостей;
- широкий спектр применения в других областях.
Для удобства определения теплоемкости материала, в данном случае песка, используются готовые таблицы, в которых приведены расчеты. Их и применяют строители для проведения вычислений.
Теплопроводность также является важным значением, учитываемым при планировании теплоизоляционных работ. Подбор правильного материала очень важен, от него зависит, какое количество тепловой энергии вам придется затрачивать на обогрев готового помещения.
Главная проблема, это низкая теплоемкость песочного материала и готовое помещение, особенно если это жилой дом, требует дополнительной теплоизоляции. Теплопроводность зависит от плотности самого материала. Еще одним важным моментом является влажность песка.
Как указано в таблице ниже, при ее повышении увеличивается и теплопроводность песочного материала.
Табличное выражение основных параметров теплопроводности песка
Данная таблица поможет как начинающим строителям, так и тем, кто не новичок в этом деле, быстро и точно рассчитать необходимое количество песочного материала для будущей застройки.
Если используется строительный вид песка стандартного ГОСТ образца, то при массе 1600 кгм3 теплопроводность будет составлять 0,35 Вт м*град., а теплоемкость 840 Джкг*град.
Если используется влажный речной песок, то параметры будут такие: масса от 1900 кгм3 имеет теплопроводность 0,814 Вт м*град, а теплоемкость 2090 Джкг*град.
Все эти данные взяты из различных пособий о физических величинах и теплотехнических таблиц, где приведены многие показатели именно для строительных материалов. Так что полезным будет иметь такую книжечку у себя.
Какой песок лучше всего использовать для изготовления бетона?
Повсеместное использование песка в строительных работах позволяет расширить круг применения. Он является универсальным средством для приготовления различного вида раствора:
- для бетонных смесей;
- на ;
- стен;
- укладку стен блоками или кирпичом ;
- заливку несущих пли;
- изготовление монолита.
Перечислять можно еще, главное понять суть. Но при возведении различного рода конструкций используется песок с различным составом и свойствами.
Уникальное свойство, перехода из рыхлого состояния в плотное. Позволяет использовать этот материал для защитной и естественной амортизации основы строения.
Если выделять производственную составляющую бетона, то здесь строительные организации да и частные строители отдают предпочтение именно речному песку. Его свойства позволяют начать использование без дополнительных манипуляций вроде промывки, как например карьерного.
Самым чистым среди добываемых песков является тот, который добывается со дна действующих рек. Он проходит дополнительный промывочную обработку и может сразу же использоваться по назначению. Однородная масса и отсутствие лишних примесей делают этот вид песка самым востребованным, несмотря на стоимость.
Особенный материал и требует точного расчета пропорций составляющих, а его качество зависит от наличия глинистых пород в песке. Ведь свойства глины в обволакивании песчинок добытого материала, что напрямую воздействует на качественное сцепление песка с другими составляющими бетонной смеси, в числе которых цемент.
По характеристикам песок еще делится на классы :
- первый класс;
- второй класс;
- специальные пески.
Каждая из перечисленных групп используется для применения бетонных изделий, но только для узкого круга. Так, например, первый класс используется для отливки бетона, чьими основными характеристиками является:
- качество;
- высокая сопротивляемость к внешним воздействиям;
- резкие перепады температуры, в числе которых морозостойкость.
Пески, относящиеся ко второму классу, применяются лишь для изготовления материалов, не требующих повышенной влагостойкости, например для плитки или облицовочных конструкций.
Специальные песчаные смеси необходимы при возведении бетонных или железобетонных конструкций. Подобные смеси позволяют усилить ряд показателей на сжатие и устойчивость к перепадам атмосферных сред.
Более подробно о свойствах и применении песка смотрите на видео:
Заключение
Песок - это уникальный природный материал, который помогает решать многие строительные вопросы. Свойства данного материала позволяют использовать его при возведении сложнейших конструкций.
А благодаря низкой теплоемкости этот материал идеально подходит для возведения помещений, где требуется поддерживать низкие температуры без резких перепадов.
Испокон веков песок использовался человеком, и считался самым надежным строительным материалом, который создала природа. Многообразие видов и сфер применения, помогает заранее продумать, какими свойствами будет обладать построенное здание.
Способность материала удерживать тепло оценивается его удельной теплоемкостью , т.е. количеством тепла (в кДж), необходимым для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость, равную 4,19 кДж/(кг*K). Это значит, например, что для повышения температуры 1 кг воды на 1°K требуется 4,19 кДж.
| Материал | Плот- ность, кг/м 3 |
Тепло- емкость, кДж/(кг*K) |
Коэффи- циент тепло- провод- ности, Вт/(м*K) |
Масса ТАМ для тепло- аккумули- рования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, кг |
Отно- ситель- ная масса ТАМ по отно- шению к массе воды, кг/кг |
Объем ТАМ для тепло- аккумули- рования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, м 3 |
Отно- ситель- ный объем ТАМ по отно- шению к объему воды, м 3 /м 3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Гранит, галька | 1600 | 0,84 | 0,45 | 59500 | 5 | 49,6 | 4,2 |
| Вода | 1000 | 4,2 | 0,6 | 11900 | 1 | 11,9 | 1 |
| Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия) | 14600 1300 |
1,92 3,26 |
1,85 1,714 |
3300 | 0,28 | 2,26 | 0,19 |
| Парафин | 786 | 2,89 | 0,498 | 3750 | 0,32 | 4,77 | 0,4 |
Для водонагревательных установок и жидкостных систем отопления лучше всего в качестве теплоаккумулирующего материала применять воду, а для воздушных гелиосистем - гальку, гравий и т.п. Следует иметь в виду, что галечный теплоаккумулятор при одинаковой энергоемкости по сравнению с водяным теплоаккумулятором имеет в 3 раза больший объем и занимает в 1,6 раза большую площадь. Например, водяной теплоаккумулятор диаметром 1,5 м и высотой 1,4 м имеет объем 4,3 м 3 , в то время как галечный теплоаккумулятор в форме куба со стороной 2,4 м имеет объем 13,8 м 3 .
Плотность аккумулирования теплоты в значительной степени зависит от метода аккумулирования и рода теплоаккумулирующего материала. Она может быть аккумулирована в химически связанном виде в топливе. При этом плотность аккумулирования соответствует теплоте сгорания, кВт*ч/кг:
- нефть - 11,3;
- уголь (условное топливо) - 8,1;
- водород - 33,6;
- древесина - 4,2.
При термохимическом аккумулировании теплоты в цеолите (процессы адсорбции - десорбции) может аккумулироваться 286 Вт*ч/кг теплоты при разности температур 55°C. Плотность аккумулирования теплоты в твердых материалах (скальная порода, галька, гранит, бетон, кирпич) при разности температур 60°C составляет 14 17 Вт*ч/кг, а в воде - 70 Вт*ч/кг. При фазовых переходах вещества (плавление - затвердевание) плотность аккумулирования значительно выше, Вт*ч/кг:
- лед (таяние) - 93;
- парафин - 47;
- гидраты солей неорганических кислот - 40 130.
К сожалению, лучший из приведенных в таблице 2 строительных материалов - бетон, удельная теплоемкость которого составляет 1,1 кДж/(кг*K), удерживает лишь ¼ того количества тепла, которое хранит вода того же веса. Однако плотность бетона (кг/м 3) значительно превышает плотность воды. Во втором столбце таблицы 2 приведены плотности этих материалов. Умножив удельную теплоемкость на плотность материала, получим теплоемкость на кубический метр. Эти величины приведены в третьем столбце таблицы 2. Следует отметить, что вода, несмотря на то, что обладает наименьшей плотностью из всех приведенных материалов, имеет теплоемкость на 1 м 3 выше (2328,8 кДж/м 3), чем остальные материалы таблицы, в силу ее значительно большей удельной теплоемкости. Низкая удельная теплоемкость бетона в значительной степени компенсируется его большой массой, благодаря которой он удерживает значительное количество тепла (1415,9 кДж/м 3).
Принято считать, что любой песок подходит для проведения строительных работ. Но это не так. Во-первых, необходимо применять только специальные строительные виды. Во-вторых, необходимо учитывать их индивидуальные особенности.
Удельный вес и теплоемкость этого материала играют немаловажную роль при выборе одного из его видов, о них и будет рассказано в этой статье.
Его удельные характеристики зависят от вида материала. Существует несколько его разновидностей. По происхождению подразделяется на природный и искусственный. Первый вид в зависимости от места добычи имеет следующие разновидности:
Карьерный
Карьерный песок добывается в результате разрушения горных пород. Его зерна могут быть от 0,16 до 3,2 мм. Из-за особенностей добычи Получается невысокого качества, так как содержит множество примесей в виде глины и пыли.
Дробленый
Получается за счет разрушения и измельчения горных пород. Этот процесс происходит на специальном оборудовании, поэтому добыча этого песка отражается на его высокой стоимости. Из-за получаемой неправильной формы песчинки хорошо связываются между собой и другими строительными веществами. При добавлении такого материала уменьшается расход бетона. 
Применение : Его используют для бетонных конструкций, при заливке дорог и тропинок, а также в качестве наполнителя для сухих смесей.
Вышеперечисленные разновидности песка различаются окраской. Так, карьерный имеет желтый и коричневый оттенок, а речной встречается кремового и серого цвета.
Искусственный
Считается таковым, потому как проходит специальную обработку, после которой получается материал, отличающийся по свойствам от своего оригинала. Создается дроблением природных камней. 
Кварцевый
Является самым востребованным из всех искусственных видов. Его получают в результате измельчения белого кварца. После определенной обработки производится однородный состав без примесей. Эта его особенность дает возможность рассчитать точные размеры будущей конструкции. 
Применение : кварцевый вид широко используется в отделочных и декоративных работах, иногда его добавляют при создании цементного раствора, но это происходит крайне редко. Обычно он входит в состав красок, шпатлевки и дренажных фильтров.
Существует также формовочный песок, его используют во время формовки в металлических моделях.
Определение величины
Это величина равна массе, помещающейся в единице объема. Проще говоря - плотность. Чаще всего в справочной литературе измеряется в г/см 3 или кг/ м 3 .
Удельный вес песка зависит от количества, содержащихся в нем примесей и влУажности материала. Большое содержание воды увеличивает удельный вес, приходящийся на единицу объема. Также этот показатель будет зависеть от места хранения песка, которое бывает:
- естественного залегания;
- расположение материала насыпом;
- искусственного уплотнения.
Один и тот же вид песка при этих условиях будет иметь разные значения.
По ГОСТ 8736-77 указано, что удельный вес строительного песка может колебаться от 1150 до 1700 кг/м 3 .
В таблице для примера приведено несколько значений отдельных его разновидностей.
| Вид песка | Удельный вес в кг/1 м 3 |
| Речнойнамывнойуплотнительный | 1200-1700 |
| 1650 | |
| 1590 | |
| Карьерный | 1500 |
| Морской | 1620 |
| Кварцевый | 1600-1700 |
| Мокрый | 1920 |
Теплоемкость
Это способность материала принимать, накапливать и удерживать энергию. Теплоемкость является показателем теплофизических свойств песка. Способность нагреваться зависит от химического состава, структуры и количества применяемого материала. Поэтому общий показатель будет зависеть от его сухости. Важен для цементных составов и при бетонировании стен.
| Разновидность песка | Удельная теплоемкость в кДж/кг на 1 0 |
| Мокрый кварцевый | 2,09 |
| Речной сухой | 0,8 |
| Карьерный | 0,84 |
| Морской | 0,88 |
Строительный песок является универсальным материалом, без которого не обходится ни одно строительство. Это экологически чистое составляющее растворов и смесей. Устойчив к горению и не подвержен гниению. При выборе его вида с высокой удельной теплопроводностью бетонная конструкция с ним станет аккумулировать тепло и в помещении будет создан оптимальный микроклимат. Это состояние может сохраняться достаточно длительное время. Использование песка с высоким показателем удельного веса поможет сэкономить на цементе.