1 / 23

Värme

Värme. Petr Dejmek. Värme och temperatur. "Värme"   =  värmeenergi, kan inte gå förlorat.  Mäts i J (joule), tidigare i kalorier

leane
Download Presentation

Värme

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Värme Petr Dejmek

  2. Värme och temperatur "Värme"  =  värmeenergi, kan inte gå förlorat.  Mäts i J (joule), tidigare i kalorier "Temperatur" = ett (termodynamiskt exakt) definierat mått av tillstånd. Ungefär ett mått på energimängd som tar hänsyn till hur energi kan lagras inom ett material Mäts bl. a. i °C, grader Celsius

  3. Anders Celsius, 1701-1744 Professor i astronomi, som även omfattade geografi och meteorologi, Graderade sin kvicksilvertermometer 0 grader = kokande vatten, 100 grader = smältande is

  4. Specifik värmekapacitet(värmekapacitivitet, specifik värme) Om man tillför M kg av ett visst material energimängden Q , ökar  temperaturen proportionellt med energimängden, men olika mycket för olika material Temperaturökning= ( tillfört värme / mängd material) / värmekapacitivitet

  5. Specifik värmekapacitet Cp Ämne Cp (kJ/(kg·°C)) Järn 0,45 Aluminium 0,90 Vatten 4,18 Vattenånga 2,08 Is 2,05 Etanol 2,44 Protein 1,55 Fett 1,67 kolhydrater 1,42 Luft 1,00

  6. Hur mycket energi för att värma upp 1 kg potatis ? Q=M x cp x (T-T0) = 1 kgx 4 kJ/kg, °Cx (100-20)°C = 320 kJ 1 kJ= 1kWs: en snabbplatta på spisen ger ca 2 kW, dvs plattan avger den värmemängden på mindre än 3 min

  7. Hur mycket energi för att värma upp 1 kg potatis ? Q=M x cp x (T-T0) = 1 kgx 4 kJ/kg, °Cx (100-20)°C = 320 kJ 1 kJ= 1/4,2 kcal (kcal = allmänhetens ”kalori”) potatis innhåller 90 kcal/100 g och energin i 85 g potatis (eller 8.5 g olja) räcker då för uppvärmningen av 1 kg

  8. Hur mycket energi för att värma upp 1 kg potatis ? Q=M x cp x (T-T0) = 1 kgx 4 kJ/kg, °Cx (100-20)°C = 320 kJ 1 kJ= 1000 Nm (kraft ggr avstånd): Om en linbana transporterar en person på 60 kg (gravitationskraften ~600 N), uppför ett 500 m högt berg, har den använt lika mycket energi

  9. Hur tillför man värmeenergi till något?(Hur överför man värme) • Ledningdirektkontakt mha fast material (spisplattan till kastrullen) • Konvektion (”medbringande”)kontakt med vätska eller luft (kastrullen till vatten, vatten till potatisen) • Strålning

  10. Drivande kraft för värmetransport Vid ledning och konvektion: temperaturskillnaden mellan källan och målet tk – tm (°C eller K) Vid värmestrålning: Skillnaden mellan fjärde-potensen av absoluttemperaturen mellan källan och målet (Tk )4 – (Tm ) 4(endast K)

  11. Hur snabbt kan värme transporteras GENOM en viss tjocklek av olika material? Värmeledning: värmemängd/tidsenhet =yta x värmeledningstal x drivande kraft / tjocklek

  12. Hur snabbt kan värme transporteras GENOM en viss tjocklek av olika material? Värmeledning: värmemängd/tidsenhet =yta x värmeledningstal x drivande kraft / tjocklek Konvektion värmemängd/tidsenhet =yta x värmeledningstal / skenbar tjocklek x drivande kraft = yta x värmeövergångstal x drivande kraft

  13. Värmeövergångstal vid konvektion Beror på mediets • värmeledningstal, • värmekapacitet • strömning (”skenbar skikttjocklek”)

  14. Värmeledningstal W/(m °C) • vatten = 0.57 • CHO = 0.20 • protein = 0.18 • fat = 0.18 • is = 2.22 • luft= 0.026

  15. Värmeövergångstal, W/(m2, °C)

  16. Hur snabbt kan något värmas upp? • Drivande kraft – som tidigare • Materialparameter måste ta hänsyn både till värmeledningstal och värmekapacitet Temperaturledningstal, värmediffusivitet = värmeledningstal / (täthetxvärmekapacitivitet) Typiska värden Vatten, potatis: 1,5 10-7 m2/s, bröd 2 10-7 m2/s

  17. ”Hur långt har vi nått med värmningen” 0 – ingenting 1 – det hela T=temperatur, T0= ursprungstemperatur, Ta=yttertempertatur stort djup, kort tid ”på vilket djup, vid vilken tid” x=djup, t=tid, a=värmediffusivitet

  18. En stor potatis 0°C grader läggs i kokande vatten 100°C. Hur djupt når 70°C gränsen på 5 min? ~0.25 = X / √ (4 x1,5 10-7 x300) X ~ 0.003 m

  19. Karakteristiskt penetrationsdjup~djupet där temperaturutjämningen har nått ca halvvägs i ett platt paket

  20. Mikrovågor Elektromagnetiskt fält, påverkar laddningar Överför termisk energi bara om laddningar rörs men inte hinner följa med fältets svängningar (2,45 GHz) Påverkar praktiskt ”lagom rörliga” • polära molekyler (vatten, ej is) • joniserade molekyler (salt i lösning) Påverkar lite • is • olja

  21. Mikrovågor • Ingen ”drivande kraft” för beräkning, överförd värmemängd beror inte på produktens temperatur • Tränger in ca 1 cm i vatten(djupare i varmvatten, lyckligtvis) • Reflekteras och böjs av matytorExakt temperturfördelning svår att förutsäga • Kantvärmning • Fokusering/stående vågor (potatis, bullar)

More Related