Перевод величин: килоджоуль (кдж, международная система (си)) → тепловая единица цельсия (chu, сгс и внесистемные единицы)

Соотношение с основными и кратными единицами мощности

Ватт относится к производной единице измерения мощности, поэтому на практике иногда необходимо определять значение параметра по отношению к основным единицам международной системы СИ. В технических расчетах используются следующие соответствия основным значениям:

W = кгм² / с³;
L = Гм / с;
W = VA

Параметр имеет универсальное применение и одинаково используется в технических разработках различных сфер деятельности.

Теплотехника использует единицы, не входящие в систему СИ, для измерения тепловой мощности в 1 кал / час. Наше рассмотренное значение связано с ним соотношением: 1 Вт = 859,85 кал / час.

Часто для удобства работы с большими значениями мощности электростанций и групп мощности слово ват может использоваться с приставками «мега» или «гига»:

мегаватт обозначается MW / MW и соответствует 106 Вт;
гигаватт (сокращенно GW / GW) равен 109 Вт.

Напротив, в слаботочных информационных сетях, электронных устройствах и современном электронном оборудовании мощность измеряется долями ватт:

милливатты (мВт, мВт) – 10-3 Вт;
микроватты (мкВт, мкВт) равны 10-6 Вт.

Используя эти соотношения, всегда можно перевести большинство параметров в требуемые силовые агрегаты.

Как правильно переводить эти единицы

Ватт равен килограмму на квадратный метр, разделенному на кубические секунды. Приставка кило означает умножение на 1000. Тот же принцип применяется к индикаторам мощности, то есть 1 кВт равен 1000 Вт и 1000 вольт. Это означает, что 1 единица = 0,001 субъединицы. То есть, если сделать передачу мощности, электроприбор на 3 кВт будет равен 3000 Вт.

Вам будет интересно, на какую мощность рассчитан станок 16а
Формула перевода

В электричестве

Для упрощения измерений в электричестве используется подблок. Вы можете узнать, сколько ватт в киловаттах, и преобразовать единицы, умножив ватты на 103 и разделив на 1000. Для выполнения обратного преобразования вам необходимо умножить киловатты на 103 или умножить известные показатели на 1000.

Сумма в электричестве

В отоплении

Для измерения тепловой мощности необходимо использовать джоули. Это работа, которую проделывает 1 ньютон на 1 метр. Чтобы преобразовать джоули в киловатты, вам нужно использовать субъединицу джоулей. В 1 кДж содержится 0,239 ккал. В 1 ккал 4,1868 кДж. В 1 кВт содержится 860 ккал. Это означает, что 1000 ккал – это 1163 кВт в час.

Тепловые меры

Горение топлива.

Горением называют химический процесс соединения топлива с окислителем, сопровождающийся интенсивным тепловыделением и быстрым подъемом температуры продуктов сгорания.

Объем движущихся газов, в котором совершаются процессы горения, называется пламенем.

В зависимости от величины коэффициента расхода n (отношение действительного расхода к теоретическому), условий смешения окислителя и топлива, горение топлива бывает полное или неполное.

Полное горение топлива получается при n ≥ 1 и полном смешении топлива с окислителем.

Продуктами полного горения являются СО2, Н2О, SO2,.

Неполное горение:

химический недожог получается при n ≤ 1;
механический недожог получается при n ≥ 1 из-за плохого смешения окислителя с топливом, кроме того, унос частиц с газом, провалом твердого топлива сквозь колосниковую решетку.

Неполное горение вызывает потерю тепла (топлива). При неполном горении в продуктах горения наряду с CO2, O2, SO2, H2O, N2 содержится CO, H2, CH4.

Следует помнить, что основную роль для обеспечения полного сжигания топлива при n ≥ 1 играет стадия смешения топлива с окислителем.

Горение газообразного топлива.

Процесс горения любого топлива разделяется на две стадии: воспламенение и непосредственное горение.

Полное сгорание основных горючих составляющих газообразных топлив происходит по следующим реакциям:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 8580ккал/нм3;

H2 + ½O2 = H2O + 2580ккал/нм3;

CO + ½O2 = CO2 + 3022ккал/нм3.

Неполное горение метана:

СН4 + ½О2 = СО + 2Н2 + 396ккал/нм3.

Горение газообразного топлива бывает кинетическое и диффузорное:

под кинетическим горением понимают горение газовой смеси горючего и окислителя; в этом случае полное время процесса определяется только скоростью химической реакции;
при диффузорном горении процессы смешения и горения происходят в одном объеме; лимитирующим процессом является процесс смешения – физический процесс, протекающий с меньшей скоростью, чем собственно процесс горения.

Горение жидкого топлива.

В условиях промышленных печей жидкое топливо (обычно мазут) сжигают в распыленном состоянии. Кинетика горения: жидкое топливо, распыленное до мелких капель, попадая в пространство печи, нагретое выше температуры самовоспламенения, начинает испаряться, дальше смешивается с окислителем и горит.

Горение твердого топлива.

Процесс горения твердого топлива может быть разделен на следующие стадии:

подогрев и подсушка топлива;
процесс пирогенного разложения топлива с выделением летучих и образованием коксового остатка;
горение летучих, горение коксового остатка (углерод).

Полное горение углерода:

С + О2 = СО2 + 7980ккал/(кг оС);

Неполное горение углерода:

2С + О2 = 2СО + 2340ккал/(кг оС).

Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца

Подробности Работа тока — это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника; Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.

Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:

По закону сохранения энергии:

работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия равна работе тока.

В системе СИ:

ЗАКОН ДЖОУЛЯ -ЛЕНЦА

При прохождениии тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам

Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.

По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.

В системе СИ:

= 1 Дж

МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

— отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.

В системе СИ:

Следующая страница «Электрический ток в металлах. Сверхпроводимость»

Назад в раздел «10-11 класс»

Электростатика и законы постоянного тока — Класс!ная физика

Электрический заряд. Электризация. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Единица электрического заряда — Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Силовые линии электрического поля — Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков — Потенциальная энергия тела в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля и разность потенциалов. Связь между напряженностью электростатического поля и разхностью потенциалов — Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора — Электрический ток. Сила тока. Условия, необходимые для существования электрического тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Работа и мощность тока

Кратные и дольные единицы

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI

), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы джоуля образуются с помощью стандартных приставок СИ. «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в тех же приставок.

Кратные	Дольные
величина	название	обозначение	величина	название	обозначение
101 Дж	декаджоуль	даДж	daJ	10−1 Дж	дециджоуль	дДж	dJ
102 Дж	гектоджоуль	гДж	hJ	10−2 Дж	сантиджоуль	сДж	cJ
103 Дж	килоджоуль	кДж	kJ	10−3 Дж	миллиджоуль	мДж	mJ
106 Дж	мегаджоуль	МДж	MJ	10−6 Дж	микроджоуль	мкДж	µJ
109 Дж	гигаджоуль	ГДж	GJ	10−9 Дж	наноджоуль	нДж	nJ
1012 Дж	тераджоуль	ТДж	TJ	10−12 Дж	пикоджоуль	пДж	pJ
1015 Дж	петаджоуль	ПДж	PJ	10−15 Дж	фемтоджоуль	фДж	fJ
1018 Дж	эксаджоуль	ЭДж	EJ	10−18 Дж	аттоджоуль	аДж	aJ
1021 Дж	зеттаджоуль	ЗДж	ZJ	10−21 Дж	зептоджоуль	зДж	zJ
1024 Дж	иоттаджоуль	ИДж	YJ	10−24 Дж	иоктоджоуль	иДж	yJ
применять не рекомендуется

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)

Приведена таблица удельной теплоты сгорания жидкого топлива и некоторых других органических жидкостей. Следует отметить, что высоким тепловыделением при сгорании отличаются такие топлива, как: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и нефть.

Удельная теплота сгорания спирта и ацетона существенно ниже традиционных моторных топлив. Кроме того, относительно низким значением теплоты сгорания обладает жидкое ракетное топливо и этиленгликоль — при полном сгорании 1 кг этих углеводородов выделится количество теплоты, равное 9,2 и 13,3 МДж, соответственно.

Удельная теплота сгорания жидкого топлива (спирта, бензина, керосина, нефти)
Топливо	Удельная теплота сгорания, МДж/кг
Ацетон	31,4
Бензин А-72 (ГОСТ 2084-67)	44,2
Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72)	44,1
Бензин АИ-93 (ГОСТ 2084-67)	43,6
Бензол	40,6
Дизельное топливо зимнее (ГОСТ 305-73)	43,6
Дизельное топливо летнее (ГОСТ 305-73)	43,4
Жидкое ракетное топливо (керосин + жидкий кислород)	9,2
Керосин авиационный	42,9
Керосин осветительный (ГОСТ 4753-68)	43,7
Ксилол	43,2
Мазут высокосернистый	39
Мазут малосернистый	40,5
Мазут низкосернистый	41,7
Мазут сернистый	39,6
Метиловый спирт (метанол)	21,1
н-Бутиловый спирт	36,8
Нефть	43,5…46
Нефть метановая	21,5
Толуол	40,9
Уайт-спирит (ГОСТ 313452)	44
Этиленгликоль	13,3
Этиловый спирт (этанол)	30,6

Топливо и его горение

Основным источником энергии для металлургической промышленности является топливо.

Под топливом понимают вещество, горение которого сопровождается выделением значительного количества тепла и которое отвечает следующим требованиям:

запасы должны быть достаточными для того, чтобы их было экономически выгодно добывать и попользовать;
продукты сгорания должны легко удаляться из зоны горения;
продукты сгорания должны быть безвредны для окружающего мира и самих тепловых устройств;
процесс горения должен быть легко управляем.

Этим требованиям отвечают органические соединения, содержащие углерод С и водород Н и их соединения.

Все виды топлива подразделяют на естественное и искусственное, каждое из которых в свою очередь подразделяются на твердое, жидкое, газообразное.

Химический состав топлива.

Топливо состоят из горючей массы и балласта. К горючим компонентам относятся С, Н, S (сера органическая и колчеданная). В состав топлива входят азот N (не горит, теплоноситель), кислород О (окисляет горючие компоненты).

Кроме этого в топливе всегда присутствуют вода и зола. Вода, содержащаяся в топливе, подразделяется на гигроскопическую, химически связанную и внешнюю, которая механически удерживается в топливе и теряется при сушке.

Зола – это негорючая минеральная часть топлива, состоящая из Al2O3, Fe2O3, Si2O3, CaO и др.

Элементарный анализ топлива.

Индекс	Состав
C	H	O	N	S	A	W
О	органическая масса
Г	горючая масса
С	сухая масса
Р	рабочая масса

Состав рабочего топлива:

СР + HР + OР + NР + SР + AР + WР = 100%

Пересчет состава топлива с любой массы на рабочее топливо выполняется по одному из следующих выражений:

Теплота сгорания топлива.

Количество выделившегося тепла при сжигании топлива связано с химическим составом топлива.

Количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы топлива, называется теплотой сгорания топлива Q. Ее размерности: кДж/кг (ккал/кг), кДж/м3 (ккал/м3) или кДж/кмоль (ккал/кмоль).

В технике различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания топлива. Под низшей теплотой сгорания понимают то количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы топлива до продуктов полного сжигания при условии, что вода, содержащаяся в продуктах сгорания, находится в виде пара, охлажденного до 20оС.

Теплота сгорания топлива определяется по следующим формулам:

для твердого и жидкого топлива:

для газообразного:

где CP, HP, CO, H2 и т.д. – составляющие топлив, %;

4, 187кДж = 1ккал.

Условное топливо.

Для удобства планирования, учета и сравнения различных видов топлива введено понятие условного топлива, которое характеризуется низшей теплотой сгорания

Для перевода натурального топлива в условное находится эквивалент данного топлива:

для твердого и жидкого:

для газообразного:

Перерасчет расхода натурального топлива Вр на условное Ву осуществляется по формуле:

Газообразное топливо.

Газообразное топливо по сравнению с твердым и жидким топливом обладает следующими преимуществами:

возможностью лучшего смешения газа с воздухом и, следовательно, сжиганием с меньшим избытком воздуха;
легкостью подогрева перед сжиганием;
отсутствием золы;
транспортабельностью и удобством учета расхода газа;
простотой обслуживания горелочных устройств.

Недостатки: взрывоопасность, малая объемная масса (требуются большие емкости для хранения).

Природный газ – наиболее дешевое топливо. Его основным горючим компонентом является метан CH4 = 95%.

Искусственные газы:

коксовый газ – продукт коксования углей;

горючие компоненты – Н2 = 46-60%; СН4 = 20-30%; МДж/м3;

доменный (колошниковый) газ получают в процессе доменной плавки, содержит около 30% СО; МДж/м3.

Жидкое топливо.

Естественное жидкое топливо – нефть. Как топливо ее используют редко.

Искусственное жидкое топливо – это продукты переработки нефти: бензин, лигроин, керосин, газойль и др. Остаток переработки – мазут. Мазут – топливо металлургической промышленности и энергетики. Перед сжиганием мазут нагревают до 70-80оС с целью понижения его вязкости. Состав мазута – это соединения углеродов. С = 85-88%; Н2 = 10%; МДж/кг.

Твердое топливо.

Это каменный и бурый угли, антрацит, горючие сланцы, торф.

Основной метод переработки угля – коксование, заключающийся в сухой перегонке топлива путем нагрева угля без доступа воздуха при температурах 900-1100оС в коксовых печах. Получается спекшийся кокс, пористый, механически прочный, применяемый в металлургии, в основном для выплавки чугуна. Содержание С=75-85%; МДж/кг.

Ватт и киловатт – что это такое

Ватт – это единица измерения мощности, а также потока тепла в физике, потока звукового электричества, мощности постоянного электрического тока, активной и полной мощности электрического тока, потока излучения и потока энергии ионизирующего излучения в международной системе измерения. Следует отметить, что это скалярная измеримая величина, то есть измеряемая и вычисляемая.

Описание из ссылки

Чтобы сделать использование ватт удобным, международная система приняла использование префиксов, которые определяют десятичное число, кратное исходному индикатору. Обычно для этого используется один киловатт. В переводе с греческого приставка килограмм означает тысячу. Использование префикса означает увеличение исходной стоимости в 103 раза.

Примечание! КВт в час – это несистемная единица измерения, которая показывает, когда энергия производится или потребляется и в каком количестве. Он также показывает выполненную механическую работу и температуру. Используется для измерения потребления электроэнергии в домашних хозяйствах или для измерения производства электроэнергии в энергетическом секторе.

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов

Представлена таблица удельной теплоты сгорания газообразного топлива и некоторых других горючих газов в размерности МДж/кг. Из рассмотренных газов наибольшей массовой удельной теплотой сгорания отличается водород. При полном сгорании одного килограмма этого газа выделится 119,83 МДж тепла. Также высокой теплотворной способностью обладает такое топливо, как природный газ — удельная теплота сгорания природного газа равна 41…49 МДж/кг (у чистого метана 50 МДж/кг).

Удельная теплота сгорания газообразного топлива и горючих газов (водород, природный газ, метан)
Топливо	Удельная теплота сгорания, МДж/кг
1-Бутен	45,3
Аммиак	18,6
Ацетилен	48,3
Водород	119,83
Водород, смесь с метаном (50% H₂ и 50% CH₄ по массе)	85
Водород, смесь с метаном и оксидом углерода (33-33-33% по массе)	60
Водород, смесь с оксидом углерода (50% H₂ 50% CO₂ по массе)	65
Газ доменных печей	3
Газ коксовых печей	38,5
Газ сжиженный углеводородный СУГ (пропан-бутан)	43,8
Изобутан	45,6
Метан	50
н-Бутан	45,7
н-Гексан	45,1
н-Пентан	45,4
Попутный газ	40,6…43
Природный газ	41…49
Пропадиен	46,3
Пропан	46,3
Пропилен	45,8
Пропилен, смесь с водородом и окисью углерода (90%-9%-1% по массе)	52
Этан	47,5
Этилен	47,2

Закон Джоуля-Ленца: задачи с решением

Для решения любой физической задачи существует алгоритм: сначала записываются все известные данные, затем определяются величины, которые нужно найти. Подробнее о решении физических задач читайте в нашей памятке для студентов. Также советуем держать под рукой формулы, это существенно облегчит процесс решения.

Кстати, если вы интересуетесь задачами на закон Джоуля-Ленца, вам также может быть полезно ознакомиться с задачами на мощность тока.

Задача на закон Джоуля-Ленца №1

Условие

Какое количество теплоты выделяет за 5 минут нагреватель электрочайника, если его сопротивление равно 30 Ом, а сила тока в цепи 1,5 А?

Решение

Это простейшая задача на закон Джоуля-Ленца для участка цепи. Запишем сам закон:

Q=I2Rt

Подставив значения из условия в формулу, найдем:

Q=1,52·30·300=20250 Дж

Ответ: 20,25 кДж.

Задача на закон Джоуля-Ленца №2

Условие

Какое количество теплоты выделит за 40 минут спираль электроплитки, если сила тока в цепи 3 А, а напряжение 220 В?

Решение

Эта также простейшая задача на закон Джоуля-Ленца, но, в отличие от первой задачи, при ее решении используется другая формулировка закона. Сначала запишем закон Джоуля-Ленца:

Q=I2Rt

Теперь перепишем его с учетом закона Ома:

I=URR=UIQ=I2UIt=IUt

Осталось подставить значения и вычислить:

Q=3·220·2400=1,584 МДж

Ответ: 1,584 МДж.

Задача на закон Джоуля-Ленца №3

Условие

Сколько минут ток шел по проводнику сопротивлением 25 Ом, если при силе тока 1 А проводник вылелил 6 кДж теплоты.

Решение

Запишем закон Джоуля-Ленца и выразим время:

Q=I2Rtt=QI2R

Найдем:

t=600012·25=240 c=4 мин

Ответ: 4 минуты.

При расчетах не забывайте переводить все величины из условия в систему СИ.

Задача на закон Джоуля-Ленца №4

Условие

Электрическая плитка при силе тока 4 А за 20 минут потребляет 1000 кДж энергии. Рассчитайте сопротивление плитки.

Решение

Выразим сопротивление из закона Джоуля-Ленца:

Q=I2RtR=QI2t

Подставим значения и вычислим:

R=1000·10316·1200=52 Ом

Ответ: 52 Ом.

Задача на закон Джоуля-Ленца №5

Условие

По проводнику с сопротивлением 6 Ом пропускали постоянный ток в течение 9 c. Какое количество теплоты выделилось в проводнике за это время, если через его сечение прошел заряд 3 Кл?

Решение

Заряд можно определить, зная время и силу тока. А зная заряд и врямя, за которое он прошел по проводнику, найдем силу тока:

I=qt

Запишем закон Джоуля-Ленца для количества теплоты:

Q=I2RtQ=q2t2Rt=q2Rt

Подставим значения и вычислим:

Q=32·69=6 Дж

Ответ: 6 Дж.

Расчет горения смеси природного и доменного газов.

Исходные данные для расчета

Состав сухого природного и доменного газов, %

Газ	CO	CO2	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	C5H12	H2	N2	O2	∑
Природный	—	0,5	85,0	4,0	2,5	1,5	1,5	—	5,0	—	100
Доменный	27	12,7	0,3	—	—	—	—	1,4	58,6	—	100

Коэффициент расхода воздуха: n = 1,14;
Содержание влаги в доменном газе: Wд.г. = 44г/м3;
Содержание влаги в природном газе: Wп.г. = 0г/м3 (газ сухой);
Теплота сгорания смеси: ;
Температура подогрева воздуха и газа: tВ = 600оС = 873К;

tГ = 400оС = 673К;

Температура уходящих продуктов сгорания (дыма): tП.Г. = 840оС = 1113К;
Расчет ведется на 1м3 газа.

Расчет состава природно-доменной смеси.

1. Пересчет состава сухого доменного газа на влажный.

Объемный процент водяных паров во влажном доменном газе:

Коэффициент пересчета состава сухого доменного газа во влажный (рабочий):

Рабочий состав доменного газа:

;

Таблица 1. Состав рабочего доменного газа.

Газ	СН4	СО2	H2	CO	N2	H2O	∑
Доменный	0,285	12,039	1,337	25,596	55,553	5,19	100

2. Определение теплоты сгорания газов .

Природного газа:

Доменного газа:

3. Расчет состава смеси природного и доменного газов.

Принимаем долю доменного газа в природно-доменной смеси (ПДС) за x, тогда доля природного газа будет равна y = (1-x). Составляем уравнение:

где – исходная теплота сгорания смеси газов, МДж/м3.

Находим, что

у = (1-х) = 1-0,747 = 0,253.

Состав смешанного газа, %.

;

Таблица 2. Состав природно-доменной смеси.

CO	CO2	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	N2	H2	H2O	∑
20,48	9,1196	21,7877	1,0314	0,7448	0,4641	41,0975	1,0185	3,8769	100

Проверка:

Погрешность: 0,004%.

4. Плотность ПДС и воздуха.

Плотность ПДС.

Плотность воздуха.

5. Расход воздуха, необходимого для сжигания единицы топлива.

Теоретический расход воздуха (n = 1).

Действительный расход воздуха (n = 1,14).

6. Расчет количества и состава продуктов сгорания.

Объем углекислого газа в ПГ:

Объем водяных паров в ПГ:

Объем азота в ПГ:

Объем избыточного кислорода в ПГ:

Общее количество ПС:

Состав ПС:

Таблица 3. Состав продуктов сгорания.

Продукты сгорания	СО2	Н2О	N2	O2	∑
%	13,1626	12,8199	71,9703	2,0472	100

Плотность ПС:

7. Материальный баланс процесса горения.

Приход, кг	Расход, кг	Невязка баланса, %
1. Газ:	Продукты сгорания:
2. Воздух:
Всего: 5,728кг	5,723кг

8. Определение калориметрической температуры горения.

Находим начальную энтальпию продуктов сгорания по формуле, где известно физическое тепло подогретого газа и воздуха.

Физическое тепло газа:

где – теплоемкость подогретого газа при t = 400oC, найденная по формуле:

где:

теплоемкости , и т.д., а также Св – теплоемкость подогретого воздуха берем из таблицы №4 (Расчет горения газообразного топлива. Методические указания к курсу «Теплотехника», Алматы – 1983г.);
теплоемкости для газов метанового ряда берем из таблицы №5 (там же).

Физическое тепло подогретого воздуха: