Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ТЕ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 48 (всего у книги 79 страниц)
Теплопродукция
Теплопроду'кция, теплообразование, выработка теплоты в организме в результате энергетических превращений в живых клетках; связана с непрерывно совершающимся биохимическим синтезом белков и др. органических соединений, с осмотической работой (перенос ионов против градиента концентраций), с механической работой мышц (сердечная мышца, гладкие мышцы различных органов, скелетная мускулатура). Даже при полном мышечном покое такая работа в сумме достаточно велика, и человек среднего веса и возраста при оптимальной температуре среды (см. Тепловой комфорт ) освобождает около 1 ккал (4,19 кдж ) на кг массы тела в 1 ч (см. Теплоотдача ). В покое около 50% всей теплоты образуется в органах брюшной полости (главным образом в печени), по 20% в скелетных мышцах и центральной нервной системе и около 10% при работе органов дыхания и кровообращения. Т. называется также химической терморегуляцией.
У гомойотермных животных Т. на единицу массы тела увеличивается по мере уменьшения его размеров. У мыши, например, Т. на единицу массы тела больше, чем у человека, в 8—10 раз (о Т. у разных животных и человека см. табл. 1 и 2 в ст. Основной обмен ). Резко увеличивается Т. при мышечной работе, достигая 10-кратной от уровня покоя. На 10—20% возрастает Т. в первые часы после приёма пищи (специфически динамическое действие пищи). Кроме того, у человека и гомойотермных животных Т. усиливается при охлаждении. Эта защитная реакция основана на особой сократительной активности скелетных мышц (холодовая мышечная дрожь и терморегуляционный мышечный тонус). Если процессы Т. преобладают над процессами теплоотдачи, наступает перегревание организма . См. также Пойкилотермные животные , Температура тела . Терморегуляция .
Лит.: Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967; Иванов К. П., Биоэнергетика и температурный гомеостазис, Л., 1972; Hammel Н., Regulation of internal body temperature, «Annual Review of Physiology», 1968, v. 30; Lehninger A. L., Bioenergetics, N. Y., 1965.
К. П. Иванов.
Теплорегуляция
Теплорегуля'ция (физиологическое), то же, что терморегуляция .
Теплород
Теплоро'д, гипотетическая тепловая материя (невесомая жидкость), присутствием которой в телах в 18 – начале 19 вв. пытались объяснять наблюдаемые тепловые явления (нагрев тел, теплообмен, тепловое расширение, тепловое равновесие и т. п.). Для этого Т. пришлось приписать необычные свойства: невесомость, наибольшую по сравнению с др. веществами упругость, способность проникать в мельчайшие поры тел и расширять их. В 18 в. для объяснения физических и химических свойств веществ наряду с Т. рассматривали и др. невесомые жидкости (флогистон и др.). Лишь в начале 19 в. было окончательно доказано, что тепловые явления обусловлены хаотическим движением атомов и молекул (см. Тепловое движение ). Особую роль в опровержении теории Т. сыграли опыты Б. Румфорда (1798) и Г. Дэви (1799), доказавших, что нагрев тел может быть осуществлен за счёт механической работы (см. Механический эквивалент теплоты ).
Теплоснабжение
Теплоснабже'ние, снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых (отопление , вентиляция , горячее водоснабжение ) и технологических нужд потребителей. Различают местное и централизованное Т. Система местного Т. обслуживает одно или несколько зданий, система централизованного – жилой или промышленный район. В СССР наибольшее значение приобрело централизованное Т. (в связи с этим термин «Т.» чаще всего употребляется применительно к системам централизованного Т.). Его основные преимущества перед местным Т. – значительное снижение расхода топлива и эксплуатационных затрат (например, за счёт автоматизации котельных установок и повышения их кпд); возможность использования низкосортного топлива; уменьшение степени загрязнения воздушного бассейна и улучшение санитарного состояния населённых мест.
Система централизованного Т. включает источник тепла, тепловую сеть и теплопотребляющие установки, присоединяемые к сети через тепловые пункты . Источниками тепла при централизованном Т. могут быть теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), осуществляющие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии (см. Теплофикация ); котельные установки большой мощности, вырабатывающие только тепловую энергию; устройства для утилизации тепловых отходов промышленности; установки для использования тепла геотермальных источников. В системах местного Т. источниками тепла служат печи, водогрейные котлы, водонагреватели (в том числе солнечные) и т. п. Теплоносителями в системах централизованного Т. обычно являются вода с температурой до 150 °С и пар под давлением 0,7—1,6 Мн/м2 (7—16 ат ). Вода служит в основном для покрытия коммунально-бытовых, а пар – технологических нагрузок. Выбор температуры и давления в системах Т. определяется требованиями потребителей и экономическими соображениями. С увеличением дальности транспортирования тепла возрастает экономически оправданное повышение параметров теплоносителя. Расстояние, на которое транспортируется тепло в современных системах централизованного Т., достигает нескольких десятков км. Затраты условного топлива на единицу отпущенного потребителю тепла определяются в основном кпд источника Т. Развитие систем Т. характеризуется повышением мощности источника тепла и единичных мощностей установленного оборудования. Тепловые мощности современных ТЭЦ достигают 2—4 Ткал/ч, районных котельных 300—500 Гкал/ч. В некоторых системах Т. осуществляется совместная работа нескольких источников тепла на общие тепловые сети, что повышает надёжность, манёвренность и экономичность Т.
По схемам присоединения установок отопления различают зависимые и независимые системы Т. В зависимых системах теплоноситель из тепловой сети поступает непосредственно в отопительные установки потребителей, в независимых – в промежуточный теплообменник, установленный в тепловом пункте, где он нагревает вторичный теплоноситель, циркулирующий в местной установке потребителя. В независимых системах установки потребителей гидравлически изолированы от тепловой сети. Такие системы применяются преимущественно в крупных городах – в целях повышения надёжности Т., а также в тех случаях, когда режим давления в тепловой сети недопустим для тепло-потребляющих установок по условиям их прочности или же когда статическое давление, создаваемое последними, неприемлемо для тепловой сети (таковы, например, системы отопления высотных зданий).
В зависимости от схемы присоединения установок горячего водоснабжения различают закрытые и открытые системы Т. В закрытых системах на горячее водоснабжение поступает вода из водопровода, нагретая до требуемой температуры (обычно 0 °С) водой из тепловой сети в теплообменниках, установленных в тепловых пунктах. В открытых системах вода подаётся непосредственно из тепловой сети (непосредственный водоразбор). Утечка воды из-за неплотностей в системе, а также её расход на водоразбор компенсируются дополнительной подачей соответствующего количества воды в тепловую сеть. Для предотвращения коррозии и образования накипи на внутренней поверхности трубопровода вода, подаваемая в тепловую сеть, проходит водоподготовку и деаэрацию (см. Деаэратор ). В открытых системах вода должна также удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Выбор системы определяется в основном наличием достаточного кол-ва воды питьевого качества, её коррозионными и накипеобразующими свойствами. В СССР получили распространение системы обоих типов.
По числу трубопроводов, используемых для переноса теплоносителя, различают одно-, двух– и многотрубные системы Т. Однотрубные системы применяют в тех случаях, когда теплоноситель полностью используется потребителями и обратно не возвращается (например, в паровых системах без возврата конденсата и в открытых водяных системах, где вся поступающая от источника вода разбирается на горячее водоснабжение потребителей). В двухтрубных системах теплоноситель полностью или частично возвращается к источнику тепла, где он подогревается и восполняется. Многотрубные системы устраивают при необходимости выделения отдельных видов тепловой нагрузки (например, горячего водоснабжения), что упрощает регулирование отпуска тепла, режим эксплуатации и способы присоединения потребителей к тепловым сетям. В СССР преимущественное распространение получили двухтрубные системы Т.
Регулирование отпуска тепла в системах Т. (суточное, сезонное) осуществляется как в источнике тепла, так и в теплопотребляющих установках. В водяных системах Т. обычно производится так называемое центральное качественное регулирование подачи тепла по основному виду тепловой нагрузки – отоплению или по сочетанию двух видов нагрузки – отопления и горячего водоснабжения. Оно заключается в изменении температуры теплоносителя, подаваемого от источника Т. в тепловую сеть, в соответствии с принятым температурным графиком (то есть зависимостью требуемой температуры воды в сети от температуры наружного воздуха). Центральное качественное регулирование дополняется местным количественным в тепловых пунктах; последнее наиболее распространено при горячем водоснабжении и обычно осуществляется автоматически. В паровых системах Т. в основном производится местное количественное регулирование; давление пара в источнике Т. поддерживается постоянным, расход пара регулируется потребителями.
Лит.: Громов Н. К., Городские теплофикационные системы, М., 1974; Сафонов А, П., Автоматизация систем централизованного теплоснабжения, М., 1974; Соколов Е. Я., Теплофикация и тепловые сети, 4 изд., М., 1975; Зингер Н. М., Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем, М., 1976.
Н. М. Зингер.
Теплосодержание
Теплосодержа'ние, см. Энтальпия .
Теплостойкость и термостойкость полимеров
Теплосто'йкость и термосто'йкость полиме'ров, способность полимерных тел сохранять эксплуатационные свойства при повышенных температурах. Теплостойкость характеризует верхнюю границу области температур, в которой полимерный материал может нести механические нагрузки без изменения формы. Потеря теплостойкости обусловлена физическими процессами (переход стеклообразных полимеров в высокоэластическое состояние или плавление кристаллических полимеров). Термостойкость характеризует верхний предел рабочих температур в тех случаях, когда работоспособность полимера определяется устойчивостью к химическим превращениям (обычно к деструкции полимеров в инертных или окислительных средах). Для каучуков и резин, а также для ряда твёрдых полимеров с высокими значениями температур стеклования и плавления эксплуатационные характеристики зависят от термостойкости; она особенно важна в процессах переработки при формовании изделий из полимерных материалов.
В зависимости от вида изделий (покрытия, волокна, конструкционные материалы) и их назначения используют различные методы определения теплостойкости. Для конструкционных твёрдых материалов теплостойкость оценивают по изменению жёсткости; показателем служит так называемая деформационная теплостойкость – температура, при которой начинает развиваться недопустимо большая деформация образца, находящегося под определённой нагрузкой и нагреваемого с определённой скоростью. Стандартизованные в СССР методы оценки деформационной теплостойкости различаются способом измерения деформации, допустимым уровнем её развития, величиной нагрузки, скоростью нагрева. Термостойкость определяют по изменению веса образца полимера при его нагреве с заданной скоростью. Теплостойкость и термостойкость позволяют судить о верхних предельных температурах использования полимеров при кратковременном тепловом воздействии; при длительных воздействиях эти температуры обычно на несколько десятков градусов ниже.
В. С. Папков.
Теплота
Теплота', количество теплоты, количество энергии, получаемой или отдаваемой системой при теплообмене (при неизменных внешних параметрах системы: объёме и др.). Наряду с работой количество теплоты является мерой изменения внутренней энергииU системы. При теплообмене внутренняя энергия системы меняется в результате прямых взаимодействий (соударений) молекул системы с молекулами окружающих тел.
В отличие от U – однозначной функции параметров состояния, количество Т., являясь лишь одной из составляющих полного изменения U в физическом процессе, не может быть представлено в виде разности значений какой-либо функции параметров состояния. Следовательно, элементарное количество Т. (соответствующее элементарному изменению состояния тела) не может быть в общем случае дифференциалом какой-либо функции параметров состояния. Передаваемое системе количество теплоты Q, как и работа А, зависит от того, каким способом система переходит из начального состояния в конечное.
При обратимых процессах , согласно второму началу термодинамики, элементарное количество теплоты dQ = TdS, где Т – абсолютная температура системы, dS – изменение её энтропии . Т. о., передача системе Т. эквивалентна передаче системе определённого количества энтропии. Отвод Т. от системы эквивалентен уменьшению энтропии. В общем случае необратимых процессовdQ £ TdS.
Г. Я. Мякишев.
Теплота испарения
Теплота' испаре'ния, теплота парообразования, количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из жидкого состояния в газообразное (то же количество теплоты выделяется при конденсации пара в жидкость).
Т. и. – частный случай теплоты фазового перехода I рода. Различают удельную Т. и. (измеряется в дж/кг, ккал/кг ) и мольную Т. и. (дж/моль ).
| Вещество | tкип , ° С | Lисп, ккал/кг | Lисп , дж/кг |
| Водород | -252,6 | 107 | 4,48×105 |
| Азот | -195,8 | 47,6 | 1,99×105 |
| Спирт этиловый | 78,4 | 216 | 9,05×105 |
| Вода | 100 | 539 | 22, 6×105 |
| Ртуть | 357 | 69,7 | 2,82×105 |
| Свинец | 1740 | 204 | 8,55×105 |
| Медь | 2600 | 1150 | 48,2×105 |
| Железо | около 3200 | 1460 | 61,2×105 |
В таблице приведены значения удельной Т. и. Lисп ряда веществ при нормальном внешнем давлении (760 мм рт. ст., или 101325 н/м2 ) и температуре кипения tкип .
Теплота образования
Теплота' образова'ния,тепловой эффект реакции образования вещества из каких-либо исходных веществ. Различают: Т. о. из свободных атомов; Т. о. из простых веществ, отвечающих наиболее устойчивому состоянию элементов при данных давлении и температуре; теплоту сольватации , то есть Т. о. сольватных оболочек вокруг ионов при взаимодействии веществ с растворителем; теплоту кристаллизации , то есть Т. о. кристаллов из частиц (атомов, молекул, ионов), образующих решётку кристаллов, и т. д. Наиболее широко используют Т. о. из простых веществ и Т. о. из свободных атомов (или противоположную ей по знаку теплоту атомизации, то есть распада молекулы вещества на составляющие её атомы). Эти величины, как правило, приводятся для веществ в стандартных состояниях .
Определение Т. о. может быть выполнено различными способами: прямыми (калориметрическими) измерениями; по температурной зависимости константы равновесия реакции образования с помощью изобары или изохоры уравнения; вычислением из теплового эффекта реакции, в которой участвует данное вещество, при условии, что известны Т. о. остальных реагентов и продуктов реакции (с помощью Гесса закона ); по гиббсовой энергии и энтропии всех реагентов; из изменения ЭДС гальванического элемента при различных температурах с помощью уравнения Гиббса – Гельмгольца; расчётом на основе многочисленных закономерностей для Т. о. различных веществ. Надёжные экспериментальные данные по Т. о. известны приблизительно для 5000 соединений. Имеющиеся величины Т. о. позволяют определять тепловые эффекты многих десятков тысяч реакций без проведения опытов. Совместно с др. данными термодинамики химической они служат основой для расчёта изменений гиббсовой энергии, позволяющих судить о стабильности и сравнительной устойчивости различных химических соединений.
Для большого числа веществ Т. о. могут быть с хорошей степенью точности оценены с помощью закономерностей, связывающих Т. о. со строением веществ и установленных при анализе обширного экспериментального материала на основе классической теории строения химических соединений и квантовой механики молекул (см. Квантовая химия ). Эти закономерности используют периодичность свойств однотипных соединений групп и периодов периодической системы элементов Д. И. Менделеева и приближённое постоянство строения и свойств отдельных структурных фрагментов молекул в гомологических рядах .
Лит.: Термические константы веществ, под ред. В. П, Глушко, М., 1965—74; Карапетьянц М. Х., Карапетьянц М. Л., Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ, М., 1968: Cox J. D., Pilcher G., Thermochemistry of organic and organo-metallic compounds, L.—N. Y., 1970.
М. Е. Ерлыкина.
Теплота плавления
Теплота' плавле'ния, количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из твёрдого (кристаллического) состояния в жидкое (то же количество теплоты выделяется при кристаллизации вещества). Т. п. – частный случай теплоты фазового перехода 1 рода. Различают удельную Т. п. (измеряется в дж/кг, ккал/кг )
| Вещество | tпл, °С | Lпл , ккал/кг | Lпл , дж/кг |
| Водород …….… Азот ………….... Ртуть …………... Лёд.…………...... Олово ………..... Свинец ………... Медь …………... Железо………... | -259,1 -209,86 -38,89 0 231,9 327,4 1083 1539 | 13,89 6,09 2,82 79,4 14,4 5,89 48,9 65 | 58 200 25 500 11 800 333 000 60 300 24 700 205 000 272 000 |
и мольную Т. п. (дж/моль ). В табл. приведены значения удельной Т. п. Lпл при атмосферном давлении (760 мм рт. ст., или 101325 н/м2 ) и температуре плавления tпл .
Теплота сгорания
Теплота' сгора'ния, теплота горения, теплотворная способность, теплотворность, теплопроизводительность, калорийность, количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива ; измеряется в джоулях или калориях. Т. с., отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной Т. с. – кдж или ккал на 1 кг или м2. В Великобритании и США до внедрения метрической системы мер удельная Т. с. измерялась в британских тепловых единицах (Btu ) на фунт (lb ) (1Btu/lb= 2,326 кдж/кг ). Удельная Т. с. – важнейший показатель практической ценности топлива. Т. с. определяют калориметрией . Если вода, содержащаяся в топливе и образующаяся при сгорании водорода топлива, присутствует в виде жидкости, то количество выделившейся теплоты характеризуется высшей Т. с. (Qв ). Если вода находится в виде пара, то Т. с. называется низшей (Он ). Низшая и высшая Т. с. связаны следующей зависимостью:
Qн =Qв – k (W + 9H ),
где W – количество воды в топливе, % (по массе); Н – количество водорода в топливе, % (по массе): k – коэффициент, равный 25 кдж/кг (6 ккал/кг ).
В СССР, ФРГ и др. странах тепловые расчёты обычно ведут по низшей Т. с., в США, Великобритании, Франции – по высшей.
Т. с. может быть отнесена к рабочей массе топлива QP то есть к топливу в том виде, в каком оно поступает к потребителю; к сухой массе топлива Qc; к горючей массе топлива Qг, то есть к топливу, не содержащему влаги и золы.
Для приближённых подсчётов Т. с. определяют по эмпирическим формулам; например, Т. с. твёрдых и жидких топлив вычисляют по формуле Менделеева:
QP =81CP +З00Нр -26(Ор –Spл ) – 6 (9Hp +WP ),
где Ср, Hp , Ор, Spл, Wp – содержание в рабочей массе топлива углерода, водорода, кислорода, летучей серы и влаги в % (по массе).
Для сравнительных расчётов используется так называемое топливо условное , имеющее удельную Т. с., равную 29308 кдж/кг (7000 ккал/кг ).
И. Н. Розенгауз.
Теплота фазового перехода
Теплота' фа'зового перехо'да, количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу (или отвести от него) при равновесном изобарно-изотермическом переходе вещества из одной фазы в другую (фазовом переходе I рода – кипении , плавлении , кристаллизации , полиморфном превращении и т. п.). Для фазовых переходов II рода Т. ф. п. равна нулю. Равновесный фазовый переход при данном давлении происходит при постоянной температуре – температуре фазового перехода . Т. ф. п. равна произведению температуры фазового перехода на разность энтропий в двух фазах, между которыми происходит переход. Различают удельную и мольную Т. ф. п., отнесённые соответственно к 1 кг и 1 молю вещества.
