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熱力學基礎知識
熱量和溫度
溫度
是一個用于度量一個物體或環(huán)境的物理單位，它是熱運動的指數(shù)；當熱量減少時，溫度也隨之降低。
熱量
是由分子運動而產(chǎn)生的一種能量形式；
熱量的計量單位是千卡（Kcal）或千瓦（kW），1千卡(1kcal)的定義為使1千克（或1升）的水溫度升高1攝氏度(例：從14.5℃到15.5℃)所需要的熱量。
比 熱
我們很容易發(fā)現(xiàn)：在相同的條件下提供等量的熱量（Q）時，不是所有的物體都被加熱到相同的溫度，因為每種物質都有不同的“熱容量”，這一特性根據(jù)物體的性質和質量而改變。
在質量相等的條件下，熱容量大小僅僅跟物體的性質有關；決定吸熱量大小的性質稱為“比熱”。
因此，我們把一個物體（固體、液體或氣體）的比熱（C）定義為：單位質量的某種物質，溫度升高1℃所吸收的熱量，單位為千卡/（千克×°C） 。
公式 : Q = C × M × (T2-T1)
其 中：
“Q”為提供的熱量
“M”為物體質量,單位Kg
“C”為物體比熱
“T2”為最終溫度
“T1”為起始溫度
幾種常見物質的比熱
|
物質 |
鋼 |
銅 |
水 |
蒸氣 |
油 |
空氣 |
|
C (kcal / kg °C) |
0.11 |
0.1 |
1.0 |
0.48 |
0.47 |
0.23 |
能量與功率
什么是能量？
Q = C × M × △T
其中，Q是提供的熱能，“M”是物體的質量（例如，容器中的儲水量），“△T”是溫差（最終溫度-初始溫度），“C”是物體的比熱（水的比熱等于1）。
我們可以看以下例子：
要在一分鐘內(nèi)使13.7升的水從15℃加熱到40℃需要多少熱量？
M = 13.7 升（13.7kg)
C = 1(kcal / kg °C)
△T = 40 ℃ -15 ℃ =25 ℃
將這些數(shù)據(jù)放到上述公式中，我們可以得到：
Q = 1 x 13.7x 25 = 342.5kcal
什么是功率?
功率 可簡單理解為做功的速率，即單位時間內(nèi)所做的功的多少.
能量 (Q)
時間(T)
通常以千瓦(kW)作為單位，千瓦與千卡／小時的換算關系如下：
1 kW = 860 kcal/h
如果鍋爐在一分鐘內(nèi)把13升水加熱溫升到25 ℃. 那它的輸出功率為多少：
P = 13.7 (kg /min) x 1 (kcal/kg °C) x 25 (°C) = 342.5 kcal/min
實際上，如果把342.5千卡/分鐘乘以60分鐘的話，即得到 以千卡/小時為單位的數(shù)值.
342.5 kcal/minute x 60 minutes = 20550 kcal/h
如果除以860（1kW =860kcal）的話，換算得到以千瓦為單位的數(shù)值
P = 20550kcal/h / 860 = 23.9 kW /h
也就是24KW燃氣壁掛爐在Δt=25℃時，每分鐘可以產(chǎn)出13.7升的生活熱水。
功率的確切意義
讓我們來假設一種情況:
一個容器內(nèi)盛有200L水,用24KW鍋爐從15度加熱到60度.
需要多少時間？
容器 1 Q = M x C x △T = 200 x 1 x (60 - 15) = 9000 kcal
熱量的傳遞
熱量的傳遞分為:
1. 熱對流
2. 熱傳導
3. 熱輻射
熱對流
由中間介質（流動的氣體或液體）來傳遞熱量,使熱量從高溫物體傳遞到低溫物體上的熱量傳遞方式。
熱傳導
物質本身或當物質與物質接觸時，能量的傳遞就被稱為熱傳導，這是最普遍的一種熱傳遞方式。分子內(nèi)部的振動傳導熱量,使得能量從高溫一面?zhèn)鬟f到低溫一面.
熱傳導或多或少取決于材料類型,實際應用中,熱傳導在金屬中比較容易進行,特別是銀、銅和鋁等。熱傳導在非金屬介質中比較難以進行，如石頭、磚塊、無機纖維、木頭和毛絨制品等
熱輻射
熱輻射指的是依靠射線輻射傳遞熱量，日常生活中最常見的就是太陽輻射。實際上，熱輻射時刻都在進行，熱源對周圍的物體進行著熱輻射，不需要介質傳導。就象太陽將熱量傳遞給地球。
這三種散熱方式都不是孤立的，在日常的熱量傳遞中，這三種散熱方式都是同時發(fā)生，共同起作用的。
流體力學基礎
定義液體運動的三個基本因素是：
流量
速度
壓力
流量的定義是：在單位時間內(nèi)，垂直方向流過管子的截面S的液體（水）體積。
速度的概念在機械學中廣為人知，它是指單位時間內(nèi)運動的距離，單位: m/s或km/h。
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