1.2 Diferenții coeficienți termici 2
de Pierre Publicat la 14 iulie 2016 Actualizat la 11 octombrie 2016
d) Capacitatea termică specifică (c)
Capacitatea de căldură specifică sau căldura specifică c reprezintă cantitatea de energie care trebuie furnizată unui kilogram de material pentru a-și crește temperatura cu un grad Kelvin. Această cantitate intensivă caracterizează capacitatea unui material de a se încălzi atunci când primește calorii: unitatea sa este Joule pe kilogram și pe Kelvin (J.kg1.K-1). Mai jos sunt capacitățile termice ale unor materiale:
Balot de paie: 90
Beton gazat: 215
Lemn masiv: 312
Piele: 400
Zidărie: 420
BTCC: 1025
Lână de lemn semirigidă (55 kg/m3): 2100
Vată de celuloză: 2110
e) Teorema efuzivității (e) și a contactului termic
Efuzivitatea termică E a unui material este capacitatea sa de a schimba energia termică cu mediul său: descrie viteza cu care sunt absorbite caloriile. Cu cât efuzivitatea este mai mică, cu atât materialul se încălzește mai repede când primește un flux de căldură. Dimpotrivă, cu cât este mai mare, cu atât materialul absoarbe mai multe calorii fără a se încălzi vizibil. Această cantitate intensivă depinde direct de densitate, de conductivitatea termică, precum și de capacitatea termică specifică: este exprimată în Joule pe Kelvin pe metru pătrat și pe rădăcină de secundă (JK-1.m-2.s-1/2 ) și se calculează prin expresia de mai jos:
E = √λρ c (λ este conductivitatea termică, ρ densitatea și c capacitatea termică specifică)
Mai jos este o listă a efuzivităților diferitelor materiale:
Lemn masiv: 312
Zidărie: 420
Balot de paie: 90
Beton gazat: 215
Piele: 400
BTCC: 1025
Fie un material 1, de efuzivitate E1 la temperatura T1, adus în contact cu un material 2 de efuzivitate este E2 și temperatura T2. Se presupune că contactul este realizat de o suprafață plană perfect netedă. Prin urmare, rezistența la contact este neglijată. Ceea ce este imediat după contact temperatura de suprafață a celor două materiale ?
Răspunsul nu este în mod evident T1 sau T2, ci foarte probabil între ele. De asemenea, nu este (T1 + T2)/2 deoarece se înțelege că difuzivitatea contează, precum și capacitatea termică a materialelor. Deci, răspunsul este:
De exemplu, dacă puneți mâna pe lemn și oțel cu aceeași temperatură (să zicem 20 ° C), oțelul pare mai rece deoarece efuzivitatea acestuia este de 14.000 JK-1.m-2.s-1/2 și cea a pielii 400 JK-1.m-2.s-1/2. Temperatura resimțită apoi de senzorii de piele în contact cu acest oțel va fi calculată mai jos:
Tacier = (14000 × 20 + 400 × 37)/(14000 + 400) = 20,47 ° C
Pe de altă parte, pentru lemnul a cărui efuzivitate este de ordinul 400 J.K-1.m-2.s-1/2, temperatura experimentată de Tbois va fi:
Tbois = (400 × 20 + 400 × 37)/(400 + 400) = 28,5 ° C