Удельная теплоемкость кирпич: Удельная теплоемкость кирпича разных видов в таблице

Удельная теплоемкость кирпича разных видов в таблице

Количество тепловой энергии, которая понадобится, чтобы нагреть один кг того или иного вида кирпичей на один градус, называют удельной теплоемкостью кирпича. Эта физическая величина напрямую зависит от плотности изделий: чем она ниже, тем ниже теплоемкость, а значит, тем меньше средств уйдет на отопление дома – при прочих равных условиях.

Ориентироваться в значениях этого параметра важно при выборе стройматериала для жилых или технических построек. Эти знания помогут правильно рассчитать теплоизоляцию и отопление.

Разные виды кирпичей имеют разную плотность. А значит, логично говорить и о разной общей и удельной теплоемкости кирпича. Рассмотрим основные разновидности этих материалов более подробно.

Группы и виды кирпича

Все изделия этого типа можно разделить на две большие группы – керамический и силикатный кирпич. В изготовлении силикатных блоков используются кварцевый песок, сырьем же для керамических изделий является специальная глина.

Однако эта классификация слишком общая – в каждой из групп есть несколько разновидностей кирпичей. Мы можем однозначно утверждать, что теплоемкость керамического кирпича в целом выше, нежели силикатного, то есть, прогревается он медленнее, а значит, строения из керамики менее теплые, чем объекты, имеющие стены из силикатных изделий. А вот для конкретики потребуется рассмотреть основные подвиды этого строительного материала более подробно.

Классический керамический кирпич

Его удельная теплоемкость колеблется в пределах от 840 до 479 Дж/(кг х град) – если речь идет о привычном нам всем красном одинарном рядовом кирпиче, который широко используется для возведения стен в малоэтажных и даже высотных постройках.

У более рыхлого желтого керамического кирпича, который применяется, в основном, в наружной облицовке фасадов, этот показатель составляет 728 единиц. То есть, такая отделка может выполнять еще и роль утеплителя.

Динасовый кирпич является огнеупорным, в него, помимо глины, входит значительная доля кремнезема. Его теплоемкость намного больше ходового керамического материала – целых 1243 единицы. Для того, чтобы нагреться, ему необходимо аккумулировать достаточно много тепловой энергии, то есть, нужны экстремально высокие температуры. Поэтому такой кирпич хорошо подходит для обустройства печей, каминов и мангалов: даже когда внутри будет полыхать пламя, риск обжечься о стены очага снаружи почти нулевой. То же самое касается и других видов огнеупорного кирпича.

Узнать о показателях разных видов керамических стройматериалов можно в соответствующих таблицах теплоемкости кирпича. В них же, как правило, имеются и другие важные значения, такие как плотность и теплопроводность.

Силикатный кирпич

Показатель аккумуляции тепла этой разновидности кирпичных блоков имеет диапазон от 754 до 837 Дж/(кг х град). Как видим, теплоемкость силикатного кирпича имеет более скромные значения, нежели аналогичные показатели обычного красного кирпича из глины.

При этом, к примеру, трепельный кирпич, который, помимо кварцевого песка, содержит также полевой шпат и небольшие примеси глины, имеет более рыхлую структуру, а его теплоемкость на единицу массы составляет 712 Дж/(кг х град). Из такого материала рекомендуется возводить объекты в суровых климатических условиях.

Структура и размеры материала и их связь с параметрами теплоемкости

По структуре различают кирпич следующих видов:

• полнотелый;
• с технологическими пустотами;
• щелевой.

Керамический кирпич бывает еще и поризованным – с внушительным количеством маленьких отверстий, а также клинкерным, без пустот, более плотным, нежели рядовой.

Удельная теплоемкость красного кирпича, как, впрочем, и аналогичная характеристика у белых либо окрашенных силикатных блоков, напрямую зависит от его вида. Общий принцип таков: чем ниже плотность и чем больше пористость изделия, тем умереннее его теплоемкость. То есть, дом из поризованной разновидности, которую относят к теплой керамике, будет более комфортным и экономичным с точки зрения обогрева, нежели постройка из классических полнотелых изделий.

Очень плотный клинкерный кирпич не слишком подходит для постройки жилых зданий в принципе. У него другие положительные характеристики – прочность, твердость, гладкость и внешняя привлекательность. Клинкер отлично показывает себя как облицовочный материал, широко применяется в строительстве заборов, укладке тротуаров, дорожек, площадок. Кроме того, из него можно сооружать печи и камины: ведь основный сырьем в этом случае является специальная огнеупорная глина – шамот.

Для сравнения с обычными блоками – удельная теплоемкость шамотного кирпича при определенных температурных режимах может превышать 1000 единиц, что, согласитесь, не способствует быстрому нагреву помещений и сохранению оптимального уровня тепла в них с минимальными затратами.

В современном строительстве используются следующие стандартизированные размеры керамических и силикатных формованных стройматериалов:

• одинарный;
• полуторный;
• двойной;
• евро;
• брусок;
• модульный.

Ответ на вопрос о том, какая теплоемкость кирпича того либо иного размера, следующий: чем меньше габариты изделия, тем ниже его теплоемкость. Но только в том случае, если мы ведем речь об общем показателе. Удельная же теплоемкость не зависит от размерных значений блоков, поскольку рассчитывается на единицу массы. Соответственно, в этой связи на размеры кирпича можно не обращать внимания.

Итак, мы попытались рассказать о том, что собой представляет удельная теплоемкость описываемого стройматериала и в какой степени она влияет на комфортный здоровый микроклимат в помещениях. Важно понимать, что, в принципе, возводить жилые, коммерческие и технические сооружения можно практически из любых разновидностей кирпичей. Вопрос в том, сколько средств придется выделить на качественную теплоизоляцию и какие затраты нужно будет нести в будущем для того, чтобы обогреть помещения до приемлемых температур.

Особенно важно учесть данный параметр для жилых домов временного проживания, которые отапливаются нерегулярно. А вот для хозяйственных построек, например, кирпичного сарая на даче, в котором вы храните садовый инвентарь, показатель теплоемкости материала не так уж и важен – можно строить из любого, оказавшегося под рукой.

И последнее: чтобы среди разнообразных предложений современного рынка стройматериалов четко определиться, какая удельная теплоемкость кирпича нужна вам для возведения того или иного объекта, не забудьте учесть особенности местного климата: требования к домам в южных регионах значительно отличаются от значимых условий для возведения объектов в местностях с холодным климатом.

Плотность и удельная теплоемкость кирпича: таблица значений

Кирпич — ходовой стройматериал в строительстве зданий и сооружений. Многие различают только красный и белый кирпич, но его виды намного разнообразнее. Они различаются как внешне (форма, цвет, размеры), так и такими свойствами, как плотность и теплоемкость.

Традиционно различают керамический и силикатный кирпич, которые имеют различную технологию изготовления. Важно знать, что плотность кирпича, его удельная теплоемкость и теплопроводность кирпича у каждого вида может существенно отличаться.

Керамический кирпич изготавливается из глины с различными добавками и подвергается обжигу.  Удельная теплоемкость керамического кирпича равна 700…900 Дж/(кг·град). Средняя плотность керамического кирпича имеет значение 1400 кг/м³. Преимуществами этого вида являются: гладкая поверхность, морозо- и водоустойчивость, а также стойкость к высоким температурам. Плотность керамического кирпича определяется его пористостью и может находится в пределах от 700 до 2100 кг/м

3. Чем выше пористость, тем меньше плотность кирпича.

Силикатный кирпич имеет следующие разновидности: полнотелый, пустотелый и поризованный, он имеет несколько типоразмеров: одинарный, полуторный и двойной. Средняя плотность силикатного кирпича составляет 1600 кг/м³. Плюсы силикатного кирпича в отличной звуконепроницаемости. Даже если прокладывать тонкий слой из такого материала, звукоизоляционные свойства останутся на должном уровне. Удельная теплоемкость силикатного кирпича находится в пределах от 750 до 850 Дж/(кг·град).

Значения плотности кирпича различных видов и его удельной (массовой) теплоемкости при различных температурах представлены в таблице:

Таблица плотности и удельной теплоемкости кирпича

Вид кирпича	Температура, °С	Плотность, кг/м3	Теплоемкость, Дж/(кг·град)
Трепельный	-20…20	700…1300	712
Силикатный	-20…20	1000…2200	754…837
Саманный	-20…20	—	753
Красный	0…100	1600…2070	840…879
Желтый	-20…20	1817	728
Строительный	20	800…1500	800
Облицовочный	20	1800	880
Динасовый	100	1500…1900	842
Динасовый	1000	1500…1900	1100
Динасовый	1500	1500…1900	1243
Карборундовый	20	1000…1300	700
Карборундовый	100	1000…1300	841
Карборундовый	1000	1000…1300	779
Магнезитовый	100	2700	930
Магнезитовый	1000	2700	1160
Магнезитовый	1500	2700	1239
Хромитовый	100	3050	712
Хромитовый	1000	3050	921
Шамотный	100	1850	833
Шамотный	1000	1850	1084
Шамотный	1500	1850	1251

Необходимо отметить еще один популярный вид кирпича – облицовочный кирпич. Он не боится ни влаги, ни холодов. Удельная теплоемкость облицовочного кирпича составляет 880 Дж/(кг·град). Облицовочный кирпич имеет оттенки от ярко-желтого до огненно-красного. Таким материалом можно производить и отделочные и облицовочные работы. Плотность кирпича этого вида имеет величину 1800 кг/м

3.

Стоит отметить отдельный класс кирпичей — огнеупорный кирпич. К этому классу относятся динасовый, карборундовый, магнезитовый и шамотный кирпич. Огнеупорный кирпич достаточно тяжел — плотность кирпича этого класса может достигать значения 2700 кг/м³.

Наименьшей теплоемкостью при высоких температурах обладает карборундовый кирпич — она составляет величину 779 Дж/(кг·град) при температуре 1000°С. Кладка из такого кирпича прогревается намного быстрее, чем из шамотного, но хуже держит тепло.

Огнеупорный кирпич применяется, при строительстве печей, с рабочей температурой до 1500°С. Удельная теплоемкость огнеупорного кирпича существенно зависит от температуры.

Например, удельная теплоемкость шамотного кирпича имеет величину 833 Дж/(кг·град) при 100°С и 1251 Дж/(кг·град) при 1500°С.

Источники:

1. Франчук А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов, М.: НИИ строительной физики, 1969 — 142 с.
2. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1008 с. строительной физики, 1969 — 142 с.
3. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
4. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.

термодинамика — Почему в накопительных нагревателях вместо воды используются кирпичи?

спросил 5 лет, 6 месяцев назад

Изменено 7 месяцев назад

Просмотрено 1к раз

$\begingroup$

Я заметил, что удельная теплоемкость кирпича составляет около $(900-1000)~\rm\frac{J}{kg~K}$, тогда как вода стоит $4180~\rm\frac{J}{kg~K}$.

Если я правильно понимаю, то водонагреватель будет хранить больше тепла при той же температуре, чем кирпичный нагреватель. По факту примерно в 4 раза больше.

Так почему же вместо водонагревателей используются кирпичные накопительные нагреватели?

Кирпич плотнее воды, а это означает, что нагреватель будет тяжелее, что является еще одной причиной для выбора воды, а не кирпича.

Хотя водонагреватель может быть склонен к протечкам и возможной поломке из-за теплового расширения, что является как минимум одним недостатком водонагревателя. 9\circ C$. Эти температуры намного выше точки кипения воды, поэтому накопительный нагреватель, использующий воду, должен быть либо огромным (что противоречит цели использования воды), либо выдерживать огромное давление.

Хотя вы, вероятно, могли бы сделать устройство под давлением, которое все еще работало бы нормально, оно, по-видимому, было бы более дорогим и намного, намного более опасным, поскольку при таком давлении оно фактически превращается в бомбу, как только что-то пойдет не так.

$\endgroup$

$\begingroup$

В дополнение к указанным выше пунктам, резервуар для воды может протекать, но подвал, полный сложенных друг на друга кирпичей, не будет, а кирпичи не будут поддерживать рост плесени, бактерий или водорослей. кирпичи можно легко складывать с промежутками для доступа воздуха, но с водой это сделать труднее. кирпичи обладают структурной прочностью, но для воды требуется контейнер, чтобы выдерживать нагрузки.

$\endgroup$

$\begingroup$

И, конечно же, кирпичи плотнее, поэтому вода не будет удерживать примерно в 4 раза больше тепла для нагревателя того же размера, а только примерно в два раза больше.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.

Плотность, теплоемкость, теплопроводность

О кирпиче

Кирпич – конструкционная глиняная продукция, изготавливаемая в виде стандартных единиц, применяемая в строительстве зданий. Три основных типа кирпича — это необожженный, обожженный и химически затвердевший кирпич. Каждый тип изготавливается по-разному. Обожженные кирпичи обжигаются в печи, что делает их прочными. Современные обожженные глиняные кирпичи формируются одним из трех процессов: мягким шламом, сухим прессованием или экструдированием. В зависимости от страны наиболее распространенным является метод экструдированного или мягкого бурового раствора, поскольку они наиболее экономичны.

Сводка

Имя	Кирпич
Фаза на STP	сплошной
Плотность	1700 кг/м3
Предел прочности при растяжении	2,8 МПа
Предел текучести	Н/Д
Модуль упругости Юнга	Н/Д
Твердость по Бринеллю	Н/Д
Точка плавления	1727 °С
Теплопроводность	1,31 Вт/мК
Теплоемкость	800 Дж/г К
Цена	0,2 $/кг

Плотность кирпича

Типичные плотности различных веществ даны при атмосферном давлении. Плотность  определяется как  масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, деленная на объем: общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет килограммов на кубический метр ( кг/м ³ ). Стандартная английская единица измерения – 90 088 фунтов массы на кубический фут 9.0089  ( фунтов/фут ³ ).

Плотность кирпича 1700 кг/м ³ .

 

Пример: Плотность

Рассчитайте высоту куба из кирпича, который весит одну метрическую тонну.

Решение:

Плотность определяется как масса на единицу объема . Математически он определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V

Так как объем куба равен третьей степени его сторон (V = a ³ ), высоту этого куба можно рассчитать:

Тогда высота этого куба равна a = 0,838 м .

Плотность материалов

Механические свойства кирпича

Прочность кирпича

В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения и пластической деформации. Сопротивление материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешние нагрузки , приложенные к материалу, и результирующая деформация или изменение размеров материала. При проектировании конструкций и машин важно учитывать эти факторы, чтобы выбранный материал имел достаточную прочность, чтобы противостоять приложенным нагрузкам или силам и сохранять свою первоначальную форму.

Прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Для напряжения растяжения способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, имеющие тенденцию к удлинению, известна как предел прочности при растяжении (UTS). Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. В случае растягивающего напряжения однородного стержня (кривая напряжения-деформации) Закон Гука описывает поведение стержня в упругой области. Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растягивающем и сжимающем напряжении в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение.

См. также: Прочность материалов

Предел прочности кирпича при растяжении

Предел прочности кирпича при растяжении 2,8 МПа.

Предел текучести кирпича

Предел текучести кирпича   — Н/Д.

Модуль упругости кирпича

Модуль упругости Юнга кирпича — Н/Д.

Твердость кирпича

В материаловедении твердость — это способность выдерживать поверхностные вдавливания ( локальная пластическая деформация ) и царапание . Тест на твердость по Бринеллю  – один из тестов на твердость с вдавливанием, разработанный для определения твердости. В тестах Бринелля твердый сферический индентор вдавливается под определенной нагрузкой в ​​поверхность испытуемого металла.

Число твердости по Бринеллю (HB) представляет собой нагрузку, деленную на площадь поверхности вмятины. Диаметр вдавления измеряют с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю вычисляется по уравнению:

Твердость по Бринеллю приблизительно равна Н/Д.

См. также: Твердость материалов

 

Пример: Прочность

Допустим пластиковый стержень, сделанный из Кирпича. Этот пластиковый стержень имеет площадь поперечного сечения 1 см ² . Рассчитайте усилие на растяжение, необходимое для достижения предела прочности на растяжение для этого материала, которое составляет: UTS = 2,8 МПа.

Решение:

Напряжение (σ)  можно приравнять нагрузке на единицу площади или силе (F), приложенной к площади поперечного сечения (A) перпендикулярно силе, как:

, следовательно, растяжение усилие, необходимое для достижения предела прочности на растяжение:

F = UTS x A = 2,8 x 10 ⁶ x 0,0001 = 280 Н

Прочность материалов

Эластичность Материалы

Твердость материалов

 

Тепловые свойства кирпича

Кирпич – температура плавления

Температура плавления кирпича 1727 °C .

Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением. В целом плавление  является фазовым переходом  вещества из твердой фазы в жидкую. точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Для различных химических соединений и сплавов трудно определить температуру плавления, так как они обычно представляют собой смесь различных химических элементов.

Кирпич – Теплопроводность

Теплопроводность кирпича 1,31 Вт/(м·К) .

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье  применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Кирпич – Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость кирпича 800 Дж/г K .

Удельная теплоемкость или удельная теплоемкость   – это свойство, связанное с  внутренней энергией  , которое очень важно в термодинамике. Интенсивные свойства c _v и c _p определены для чистых простых сжимаемых веществ как частные производные внутренней энергии u(T, v) и энтальпии h(T, p) соответственно:

где индексы v и p  обозначают переменные, фиксированные во время дифференцирования. Свойства c _v и c _p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкостью ), потому что при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавленной теплопередача. Их единицы СИ  Дж/кг K  или  Дж/моль K .

 

Пример: расчет теплопередачи

Теплопроводность определяется как количество тепла (в ваттах), передаваемое через квадратный участок материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем выше его способность сопротивляться теплопередаче.

Рассчитайте скорость теплового потока  через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м ² ). Стена имеет толщину 15 см (L ₁ ) и выполнена из кирпича с теплопроводностью k ₁ = 1,31 Вт/м.К (плохой теплоизолятор). Предположим, что внутренняя и наружная температуры  составляют 22°C и -8°C, а коэффициенты конвекционной теплопередачи  на внутренней и внешней сторонах равны h ₁  = 10 Вт/м ² K и h ₂  = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).

Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции . С этими композитными системами часто удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . U-фактор определяется выражением, аналогичным Закон охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с полным тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и игнорируя излучение, Общий коэффициент теплопередачи может быть рассчитана как:

Общий коэффициент теплопередачи -U = 1 / (1 10002.