§ 18. ОСНОВНЫЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ, ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Количество тепла С? измеряется в калориях.

Удельной весовой теплоемкостью с называют количество тепла, необходимое для нагрева 1 г данного вещества на 1 °С. Удельная Теплоемкость с измеряется в кал /(г ■ СС).

Удельной объемной теплоемкостью называют количество тепла, необходимое для нагрева 1 см3 данного вещества на 1 СС. Объемная теплоемкость измеряется в кал/(см3 • °С).

Из определения очевидно, что объемная теплоемкость равна весовой теплоемкости, умноженной на плотность данного вещества - су.

В разных условиях теплоемкость тела различна. Для твердых тел она может существенно изменяться в зависимости от температуры, а для газов, кроме того, еще и от давления. Таким образом, для нагрева данного тела на 1 °С в каждом новом интервале температур будет затрачиваться различное количество тепла.

Если, вводя некоторое количество тепла С, кал, нагреть тело, имеющее вес С, от температуры Т, °С до Т2 °С, то можно определить среднее значение теплоемкости вещества для данного интервала температур:

с = 0 уД_ Т кал/(г • °С).* (IV. 1)

Истинная теплоемкость с при температуре Т

Ст = -^кал/(г-°С).(1У.2)

Как видно из рис. 48, истинная весовая теплоемкость железа в интервале температур 0—1600 °С изменяется довольно сильно. Пик этой кривой [32 кал/(г ■ °С)| соответствует критической точке магнитного превращения (точке Кюри) — 768 °С.

При температуре плавления (для железа, например, при 1535 °С) сообщаемое телу тепло идет не на повышение температуры, а на расплавление металла, поэтому здесь понятие истинной теплоемкости не имеет смысла. Сказанное относится и к критическим температурам перехода железа из одной модификации в другую (а -Ре--

у-Ре при 911 °С и у-Ре -»- б-Ие при 1392 Т:), а также к точке магнитных превращений.

Количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть 1 г вещества от О °С до заданной температуры, называется теплосодержанием 5, кал!г. Для вычисления теплосодержания нужно проинтегрировать произведения гйТ истинной весовой теплоемкости на бесконечно малые приращения температуры в интервалах, где теплоемкость не имеет скачков, и учесть тепловые эффекты превращений

в критических точках. Тогда общее выражение для теплосодержания тела будет иметь вид /,г,

5 = 5 с\Т + $ саТ 4- •. + От, + • • • + От, + • • • , (ГО.З)

где Сг,, От, и т. д. — тепловые эффекты соответствующих превращений.

Расчеты и производственные эксперименты показали, что теплосодержание малоуглеродистой стали практически равномерно воз-

с,каА/г-Х

0,24

240

60

0 400 600 1200 Т. С

Рис. 48. Кривая зависимости истинной весовой теплоемкости железа от температуры.

0 400 800 1200 Т °С

Рис. 49. Кривая зависимости теплосодержания малоуглеродистой стали от температуры.

растает до температуры плавления, при которой наблюдается резкий скачок, связанный с затратами тепла на превращение стали из твердого состояния в жидкое (рис. 49). Такой характер изменения теплосодержания позволяет для упрощения расчетов не учитывать тепловые эффекты превращений в стали в интервале 0— 1500 °С и пользоваться средним значением теплоемкости

о-ЦР-в^ш=0,ткал/(г.°С).

• Распределение температур по поверхности и объему тела характеризуется температурным полем, которое представляет собой совокупность температур всех точек тела в данный момент времени. Его можно изобразить графически или при помощи математических выражений.

Если нагреть тонкий лист металла неподвижным пламенем аце-Тилено-кисгородной горелки или электрической дугой, а затем замерить температуры поверхности листа на разных расстояниях