Градус Фаренгейта (оF, оF) 1 оF = 5/9 оC

1.3 Градус Фаренгейта (оF, оF) 1 оF = 5/9 оC.

Температура за шкалою Фаренгейта (tf) переводиться в температуру за шкалою Цельсія за формулою t = 5/9(tf - 32).

Реперні точки шкали Фаренгейта: температура танення льоду (32 оF) та температура кипіння води (212 оF); розмір градуса Фаренгейта визначено як 1/100 частка температурного інтервалу між цими реперними точками. Звідси й отримано раніше наведені співвідношення для 1 оF та tf.

1.4 Градус Ренкіна (оRa ,оRa)1 оRa = 1 оF = 5/9 оC.

Температура за шкалою Ренкіна (tF) переводиться в температуру за шкалою Цельсія за формулою t = 5/9tF - 273,15.

Розмір градуса Ренкіна дорівнює розміру градуса Фаренгейта, але відлік температурної шкали Ренкіна починається з абсолютного нуля температури.

Температурні шкали Фаренгейта та Ренкіна досі застосовуються в англійськомовних країнах, зокрема у Великобританії та США, а шкала Реомюра практично вже не вживається.

2.Температурний градієнт - [gradT]; (temperature gradient, температурный градиент) - векторна фізична величина, напрям якої збігається з нормаллю до поверхні рівних температур у бік збільшення температури, а числове значення дорівнює частинній похідній за цим напрямом:

gradT = де х - напрям, вказаний у визначенні, іx- одиничний вектор осі Оx.

dim gradT = L-1, [gradT] = 1 K/м.

Кельвін на метр (K/m, К/м) - дорівнює градієнту в такому температурному полі, де збільшення температури на 1 К у напрямі її найшвидшого зростання відбувається на відстані 1м.

3.Температурний коефіцієнт відносної зміни фізичної величини - [a,b,...]; (thermal coefficient of physical magnitude’с fractional range, температурный коэффициент относительного изменения физической величины) - фізична величина, що дорівнює відношенню відносної зміни dX/X0 деякої фізичної величини до зміни температури dT, що спричинило зазначену зміну фізичної величини. a= dX/(X0dT),де X0 - вихідне (відлікове) значення величини Х, яке в кожному випадку має бути визначене окремо.

Для повного визначення будь-якого температурного коефіцієнта відносної зміни фізичної величини слід обов’язково вказати тип зазначеної зміни та умови, в яких ця зміна відбувається. Далі наведено приклади коефіцієнтів такого типу.

3.1.Температурний коефіцієнт лінійного розширення - [a1]; (linear expansion coefficient, температурный коэффициент линейного расширения):

a1= dl/(l0dT),де l - довжина тіла (X = l), l0 - початкова довжина тіла.

3.2. Температурний коефіцієнт об’ємного розширення - [av]; (cubic expansion coefficient, температурный коэффициент объемного расширения

де V - об’єм тіла чи системи (X = V); V0 - об’єм тіла чи системи при 273,15 К (процес підвищення температури відбувається ізобарно).

3.3(Відносний) коефіцієнт тиску - [ap]; (relative pressure coefficient, температурный коэффициент давления)де р - тиск системи (X = p); р0- тиск системи при 273,15 К (тиск у системі змінюється при ізохорному збільшенні температури).Розмірність та одиниця будь-якого температурного коефіцієнта дорівнюють dim a = -1, [a] = 1 K-1.Кельвін у мінус першому степені (К-1, К-1) - дорівнює температурному коефіцієнту відносної зміни фізичної величини, при якому зміна температури на 1 К від вихідної спричинить таку відносну зміну зазначеної величини, що дорівнює одиниці.

4.Теплота, кількість теплоти - [Q]; (heat; теплота, количество теплоты) - скалярна фізична величина, що характеризує передавання енергії від одного тіла до іншого або її перетворення з однієї форми на іншу, коли в цьому процесі не відбувається перенесення речовини і не виконується робота.Теплота є функцією процесу. У ізотермічному процесі з першого закону термодинаміки маємоQ = А,де А - робота, яку виконує система, коли вона ізотермічно розширюється. Отже, розмірності й одиниці теплоти та роботи збігаються:

dim Q = L2MT-2, [Q] = 1 Дж.

Джоуль (J, Дж) – дорівнює теплоті, що еквівалентна роботі 1 Дж.

Рекомендовано такі кратні та частинні одиниці теплоти: кДж, MДж, ГДж, TДж, ПДж, EДж; мДж.Оскільки теплота є однією з найуживаніших у техніці фізичних величин, для неї в різні часи вводилися різні одиниці. Серед них нині найчастіше зустрічаються такі.

4.1.Калорія (cal, кал) - історично перша практична одиниця теплоти ("калорія" - від лат. calor, що означає "тепло, жар, спека"). Уперше її ввів шведський фізик І.Вільке. Визначення калорії було пов’язано з теплоємністю води, яка залежить від температури. Тому й розмір калорії залежав від умов нагрівання, початкової температури та температурної шкали. З огляду на це було запропоновано надати чинності єдиній калорії, що дістала назву міжнародної. Уперше це було зроблено 1929 р. на 1 Міжнародній конференції з властивостей води та водяної пари (Лондон). Протягом майже сімдесяти років визначення калорії кілька разів змінювалось, тому сьогодні вживається кілька видів калорій, з яких допустимі до застосування у спеціальних галузях такі:

міжнародна калорія (calIT, калмн): 1 калмн = 4,1868 Дж;

15-градусна калорія (cal15, кал15): 1 кал15 = 4,1865 Дж;

термохімічна калорія (calth, калтх): 1 калтх = 4,1840 Дж.

У колишньому СРСР до 1957 р. під назвою калорія застосовувалась 20-градусна калорія (cal20, кал20): 1 кал20 = 4,1820 Дж, яка нині не допустима до застосування.

В англійськомовних країнах досі використовується особлива одиниця теплоти

4.2.британська теплова одиниця (Btu, Бто): 1 Бто = 1055,056 Дж,яка згідно з чинним стандартом України не допустима до застосування. (раніше застосовувалось дещо інше позначення цієї одиниці: B.T.U.).Як і у випадку з калорією, існують різні види британської теплової одиниці, а саме:

термохімічна британська теплова одиниця (Btuth, Бтотх): 1 Бтотх = 1054,36 Дж;

середня британська теплова одиниця (Btumean, Бтоср): 1 Бтоср = 1054,35 Дж.

5.Тепловий потік - [Ф]; (heat flow rate, тепловой поток) - фізична величина, що дорівнює теплоті dQ, яка переноситься через визначену поверхню за час dt:

Ф = dQ/dt. dim Ф = L2MT-3,

 [Ф] = 1 Вт.Ват (W, Вт) - дорівнює тепловому потоку, еквівалентному механічній потужності 1 Вт.Рекомендованою до застосування є кратна одиниця теплового потоку кВт.

Не допустимими до застосування, але вживаними позасистемними одиницями теплового потоку є такі:

калорія на секунду (cal/s, кал/с): 1 кал/с = 4,1868 Вт;

кілокалорія на годину (kcal/h, ккал/год): 1 ккал/год = 1,163 Вт.

5.1.Поверхнева густина теплового потоку - [q, ]; (areic heat flow rate, поверхностная плотность теплового потока) - векторна фізична величина, модуль якої дорівнює першій похідній теплового потоку за площею поверхні, через яку він проходить, а напрям збігається з напрямом переміщення теплоти:

де n - одиничний вектор нормалі до поверхні в напрямі перенесення теплоти.

dim q = MT-3, [q] = 1 Вт/м2.Ват на квадратний метр (W/m2, Вт/м2) - дорівнює поверхневій густині теплового потоку 1 Вт, рівномірно розподіленого по поверхні площею 1м2.

5.2Коефіцієнт теплопровідності, теплопровідність, - [, k]; (thermal conductivity, коэффициент теплопроводности) - скалярна фізична величина, що характеризує інтенсивність процесу теплопровідності в даній речовині й дорівнює відношенню модуля густини теплового потоку, спричиненого теплопровідністю, що протікає через деяку поверхню, до модуля градієнта температури на цій поверхні.

Це визначення випливає із закону Фур’єдо якого l входить як коефіцієнт пропорційності.dim = LMT-3-1, [] = 1 Вт/(м·K).

Ватнаметр-кельвін [W/(m·K), Вт/(м·K)] дорівнює коефіцієнту теплопровідності речовини,в якій при стаціонарному режимі теплопровідності з поверхневою густиною теплового потоку 1 Вт/м2 установлюється температурний градієнт 1 К/м. Існує багато вживаних, але не допустимих до застосування позасистемних одиниць коефіцієнта теплопровідності, наприклад:

1 ерг/(с·cм·oC) = 10-5 Вт/(м·K);

1 ккал/(год·м·oC) = 1,163 Вт/(м·K);

1 кал/(с·cм· oC) = 4,187·102 Вт/(м·K).

6. Коефіцієнт теплообміну - [K, k, a]; (coefficient of heat transfer, коэффициент теплообмена) - фізична величина, що характеризує передавання теплоти між двома середовищами і дорівнює відношенню поверхневої густини q теплового потоку, що протікає межу поділу середовищ до різниці температур T між ними:K = q/T.dim K = MT-3-1, [K] = 1 Вт/(м2·K).

Ват на квадратний метр-кельвін [W/(m2·K), Вт/(м2·K)] - дорівнює коефіцієнту теплообміну, що відповідає поверхневій густині теплового потоку 1 Вт/м2 при різниці температур 1 К.Існує багато вживаних, але не допустимих до застосування позасистемних одиниць коефіцієнта теплообміну, наприклад:

1 ерг/(с·cм2·oC) = 10-3 Вт/(м2·K); 1 ккал/(год·cм2·oC) = 1,16 Вт/(м2·K);

1 кал/(с·cм2·oC) = 4,187Вт/(м2·K); 1 Бто/(год·фут2·oF) = 5,68 Вт/(м2·K).

6.1. Коефіцієнт теплопередавання - [h,a]; (surface coefficient of heat transfere, коэффициент теплопередачи) - фізична величина, що характеризує передавання теплоти від одного середовища до іншого через стінку (межу поділу) і дорівнює відношенню поверхневої густини q стаціонарного теплового потоку на стінці (межі поділу) до різниці між температурою Тs стінки (поверхні поділу) та температурою Тt зовнішнього середовища :h = q/(Тs-Тt).Коефіцієнт теплопередавання має такі самі розмірність і одиницю, що й коефіцієнт теплообміну.

6.2. Коефіцієнт теплоізоляції, теплоізоляція [M];(thermal insulance, коэффициент теплоизоляции) - фізична величина, обернена до коефіцієнта теплообміну К:

M = 1/К.dim M = М-1T3, [M] = 1 (м2·K)/Вт.

Квадратний метр-кельвін на ват [(m2·K)/W, (м2·K)/Вт] - дорівнює коефіцієнту теплоізоляції, який відповідає коефіцієнту теплообміну 1 Вт/(м2 K).

У будівництві цю величина часто називають термічним (тепловим) опором і позначають символом R.

6.3. Коефіцієнт температуропровідності, температуропровідність - [a]; (thermal diffusivity, коэффициент температуропроводности) - фізична величина, що характеризує швидкість зрівнювання температури в середовищі за умов нестаціонарної теплопровідності та дорівнює відношенню коефіцієнта теплопровідності l речовини до добутку її питомої масової теплоємності cp при постійному тиску й густини r:

a = l/cpr. dim a = L2T-1, [a] = 1м2/с.

Квадратний метр на секунду (m2/с, м2/с) дорівнює температуропровідності речовини з теплопровідністю 1 Вт/(м·K), питомою масовою теплоємністю при постійному тиску 1 Дж/(кг·K) і сталою густиною 1 кг/м3.

7. Теплоємність тіла (системи) - [C]; (heat capacity of body (system), теплоемкость тела (системы)) - фізична величина, що дорівнює відношенню елементарної кількості теплоти dQ, яка витрачається на нагрівання тіла (системи), при якому температура тіла (системи) підвищується на dT, до цієї різниці температур:C = dQ/dT.

Теплоємність є функцією процесу і тому залежить не лише від властивостей речовини, з якої складається тіло (система), а й від типу процесу нагрівання. Найуживанішими різновидами теплоємності є ізобарна теплоємність CP (при постійному тиску) та ізохорна CV(при постійному об’ємі).

 dim C = L2MT-2-1, [C] = 1 Дж/K.

Джоуль на кельвін (J/K, Дж/K) - дорівнює теплоємності системи, температура якої підвищується на 1 К при підведенні до системи теплоти 1 Дж.

Рекомендовано кратну одиницю кДж/K.

7.1. Питома (масова) теплоємність - [c]; (massic heat capacity, удельная (массовая) теплоемкость) - фізична величина, що дорівнює відношенню теплоємності C тіла (системи) до маси м тіла (системи)

c = C/m. dim c = L2T-2-1, [c] = 1 Дж/(кг·K).

Джоуль на кілограм-кельвін (J/(kg·K), Дж/(кг·K)) - дорівнює питомій масовій теплоємності однорідного тіла (системи) масою 1 кг з теплоємністю 1 Дж/K.

Рекомендовано кратну одиницю кДж/(кг·K).

Через те що питома масова теплоємність досить поширена в техніці, для неї історично було введено багато позасистемних одиниць. Нині всі вони є не допустимі до застосування. Наведемо найуживаніші з них.

1 ерг/(г ·oC) = 10-4 Дж/(кг·K); 1 ккал/(кг·oC) = 4,187·103 Дж/(кг·K);

1 кал/(г·oC) = 4,187·103 Дж/(кг·K); 1 Бто/(фунт·oF) = 4,187·103 Дж/(кг·K).

Залежно від процесу передавання теплоти тілу (системі) розрізняють різні види питомої (масової) теплоємності, визначення яких випливають з їхніх назв:

7.1.1. питома (масова) теплоємність при постійному тиску - [cp]; (massic heat capacity at constant pressure, удельная теплоемкость при постоянном давлении);

7.1.2.питома (масова) теплоємність при постійному об’ємі - [cV]; (massic heat capacity at constant volume, удельная теплоемкость при постоянном объеме);