Британская тепловая единица — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 12 апреля 2019; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 12 апреля 2019; проверки требуют 6 правок.Брита́нская теплова́я едини́ца[1] (британская термическая (термальная[2]) единица, БТЕ, BTU, англ. British thermal unit) — единица измерения тепловой энергии в английской системе мер. В настоящее время используется в основном в англоязычных странах как единица количества теплоты[3]; в других странах её заменила единица калория, связанная с единицами международной системы СИ.
Связанная с ней единица мощности BTU/h (БТЕ/час) всё ещё часто применяется при обозначении тепло/холодопроизводительности тепловых, кондиционерных и холодильных установок; в других сферах её заменила единица СИ — ватт.
BTU определяется как количество тепла, необходимое для того, чтобы поднять температуру 1 фунта воды на 1 градус Фаренгейта, и, тем самым, тесно связана с калорией (1 BTU ≈ 252 cal). Существует несколько альтернативных определений BTU, различающихся определениями калории; значение BTU в разных определениях может отличаться на величину до 0,5 %.
Величина БТЕ слегка зависит от способа определения:
| Условия | Эквивалент в джоулях | Примечания |
|---|---|---|
| 4 °C | ≈ 1059,67 | Использует теплоёмкость воды при её максимальной плотности |
| Средняя | ≈ 1055,87 | Использует теплоёмкость воды, усреднённую от 0 °C до 100 °C |
| IT | ≡ 1055,05585262 | Наиболее распространённый вариант, использует «международную» калорию (ровно 4,1868 Дж) |
| ISO | ≡ 1055,056 | Использует определение стандарта ISO 31-4 (англ.) (Quantities and units—Part 4: Heat,[4] Appendix A). Значение близко к IT, но округлено до разумной границы. |
| 59 °F (15 °C) | ≡ 1054,804 | Американский стандарт, с калорией, определённой как ровно 4,1855 Дж[5] |
| 60 °F (15,5 °C) | ≈ 1054,68 | Канадский стандарт |
| 63 °F (17 °C) | ≈ 1054,6 | |
| Термохимическая | ≡ 1054,35026444 | Использует «термохимическую калорию», ровно 4,184 Дж |
В Общероссийском классификаторе единиц измерения британская тепловая единица определена как 1,055 кДж[1].
Наиболее известным примером использования данной единицы в России является использование связанной единицы БТЕ/час (BTU/h). Эта единица тепловой мощности используется в спецификациях техники, предназначенной для кондиционирования воздуха в помещениях.
Перевод в ватты и обратно:
- 1 Вт ≈ 3,412 BTU/h
- 1 BTU/h ≈ 0,293 Вт, 1000 BTU/h ≈ 293 Вт
Ещё одно использование британской тепловой единицы — при котировках цен на разные виды топлива (как правило, на англо-американских рынках, например на Нью-Йоркской товарной бирже NYMEX
Поскольку BTU слишком маленькая единица в денежном измерении, для котировки часто используется терм, 1 терм = 100 000 BTU.
Обозначение MBTU используется в двух различных смыслах: первоначально 1 MBTU = 1000 BTU (приставка M — от лат. mīlle, «тысяча» — была неметрической), в XXI веке чаще употребляется метрический смысл приставки 1 MBTU = 1 000 000 BTU; во избежание путаницы миллион BTU также часто обозначается как MMBTU.
- ↑ 1 2 Общероссийский классификатор единиц измерения (ОКЕИ): код 275 — Британская тепловая единица (1055 кДж)
- ↑ Запасы природного газа в Колорадо в 40 раз превысили расчёты (рус.). РосБизнесКонсалтинг (09.06.2016). — «Стоимость контрактов на июльские поставки в среду снизилась на Нью-Йоркской товарной бирже на 0,2%, или на ¢0,6, до $2,468 за миллион британских термальных единиц.». Дата обращения 10 июня 2016.
- ↑ Единицы измерения, применяемые в Англии и США, их перевод в единицы СИ (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 23 сентября 2014. Архивировано 16 августа 2013 года.
- ↑ International standard ISO 31-4:1992 Quantities and units—Part 4: Heat
- ↑ Comité international 1950; PV, 1950, 22, 79-80)
- ↑ Сайт Нью-Йоркской товарной биржи NYMEX, раздел по фьючерсным операциям на самом крупном в мире терминале природного газа Henry Hub
- ↑ Единицы измерения в нефтегазовой промышленности (неопр.). Дата обращения 4 сентября 2009. Архивировано 15 февраля 2012 года.
- ↑ John F. Mongillo. Encyclopedia of Environmental Science. University Rochester Press, 2000. С. 135.
Теплота — Википедия
Внутренняя энергия термодинамической системы может изменяться двумя способами: посредством совершения работы над системой и посредством теплообмена с окружающей средой. Энергия, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой, называется
Для изменения внутренней энергии системы посредством теплообмена также необходимо совершить работу. Однако это не механическая работа, которая связана с перемещением границы макроскопической системы. На микроскопическом уровне эта работа осуществляется силами, действующими между молекулами на границе контакта более нагретого тела с менее нагретым. Фактически при теплообмене энергия передаётся посредством электромагнитного взаимодействия при столкновениях молекул. Поэтому с точки зрения молекулярно-кинетической теории различие между работой и теплотой проявляется только в том, что совершение механической работы требует упорядоченного движения молекул на макроскопических масштабах, а передача энергии от более нагретого тела менее нагретому этого не требует.
Энергия может также передаваться излучением от одного тела к другому и без их непосредственного контакта.
Количество теплоты не является функцией состояния, и количество теплоты, полученное системой в каком-либо процессе, зависит от способа, которым она была переведена из начального состояния в конечное.
Единица измерения в Международной системе единиц (СИ) — джоуль. Как единица измерения теплоты используется также калория. В Российской Федерации калория допущена к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «промышленность»
Количество теплоты входит в математическую формулировку первого начала термодинамики, которую можно записать как Q=A+ΔU{\displaystyle Q=A+\Delta U}. Здесь ΔU{\displaystyle \Delta U} — изменение внутренней энергии системы, Q{\displaystyle Q} — количество теплоты, переданное системе, а A{\displaystyle A} — работа, совершённая системой. Однако определение теплоты должно указывать способ её измерения безотносительно к первому началу. Так как теплота — это энергия переданная в ходе теплообмена, для измерения количества теплоты необходимо пробное калориметрическое тело. По изменению внутренней энергии пробного тела можно будет судить о количестве теплоты, переданном от системы пробному телу. Без использования пробного тела первое начало теряет смысл содержательного закона и превращается в бесполезное для расчётов определение количества теплоты.
Пусть в системе, состоящей из двух тел X{\displaystyle X} и Y{\displaystyle Y}, тело Y{\displaystyle Y} (пробное) заключено в жёсткую адиабатическую оболочку. Тогда оно не способно совершать макроскопическую работу, но может обмениваться энергией (то есть теплотой) с телом X{\displaystyle X}. Предположим, что тело X{\displaystyle X} также почти полностью заключено в адиабатическую, но не жёсткую оболочку, так что оно может совершать механическую работу, но обмениваться теплотой может лишь с Y{\displaystyle Y}.
Таким образом, вводимое в феноменологической термодинамике количество теплоты может быть измерено посредством калориметрического тела (об изменении внутренней энергии которого можно судить по показанию соответствующего макроскопического прибора). Из первого начала термодинамики следует корректность введённого определения количества теплоты, то есть независимость соответствующей величины от выбора пробного тела Y{\displaystyle Y} и способа теплообмена между телами. При таком определении количества теплоты первое начало становится содержательным законом, допускающим экспериментальную проверку, так как все три величины, входящие в выражение для первого начала, могут быть измерены независимо
Предположим, что рассматриваемое тело может обмениваться теплотой лишь с N{\displaystyle N} бесконечными тепловыми резервуарами, внутренняя энергия которых столь велика, что при рассматриваемом процессе температура каждого остаётся строго постоянной. Предположим, что над телом был совершён произвольный круговой процесс, то есть по окончании процесса оно находится абсолютно в том же состоянии, что и в начале. Пусть при этом за весь процесс оно заимствовало из i-го резервуара, находящегося при температуре Ti{\displaystyle T_{i}}, количество теплоты Qi{\displaystyle Q_{i}}. Тогда верно следующее неравенство Клаузиуса:
- ∘∑i=1NQiTi⩽0.{\displaystyle \circ \sum _{i=1}^{N}{\frac {Q_{i}}{T_{i}}}\leqslant 0.}
Здесь ∘{\displaystyle \circ } обозначает круговой процесс. В общем случае теплообмена со средой переменной температуры неравенство принимает вид
- ∮δQ(T)T⩽0.{\displaystyle \oint {\frac {\delta Q(T)}{T}}\leqslant 0.}
Здесь δQ(T){\displaystyle \delta Q(T)} — количество теплоты, переданное участком среды с (постоянной) температурой T{\displaystyle T}. Это неравенство применимо для любого процесса, совершаемого над телом. В частном случае квазистатического процесса оно переходит в равенство. Математически это означает, что для квазистатических процессов можно ввести функцию состояния, называемую энтропией, для которой
- S=∫δQ(T)T,{\displaystyle S=\int {\frac {\delta Q(T)}{T}},}
- dS=δQT.{\displaystyle dS={\frac {\delta Q}{T}}.}
Здесь T{\displaystyle T} — это абсолютная температура внешнего теплового резервуара. В этом смысле 1T{\displaystyle {\frac {1}{T}}} является интегрирующим множителем для количества теплоты, умножением на который получается полный дифференциал функции состояния.
Для неквазистатических процессов такое определение энтропии не работает. Например, при адиабатическом расширении газа в пустоту
- ∫δQ(T)T=0,{\displaystyle \int {\frac {\delta Q(T)}{T}}=0,}
однако энтропия при этом возрастает, в чём легко убедиться, переведя систему в начальное состояние квазистатически и воспользовавшись неравенством Клаузиуса. Кроме того, энтропия (в указанном смысле) не определена для неравновесных состояний системы, хотя во многих случаях систему можно считать локально равновесной и обладающей некоторым распределением энтропии.
Внутренняя энергия системы, в которой возможны фазовые переходы или химические реакции, может изменяться и без изменения температуры. Например, энергия, передаваемая в систему, где жидкая вода находится в равновесии со льдом при нуле градусов Цельсия, расходуется на плавление льда, но температура при этом остаётся постоянной, пока весь лёд не превратится в воду. Такой способ передачи энергии традиционно называется «скрытой» или изотермической теплотой[4] (англ. latent heat), в отличие от «явной», «ощущаемой» или неизотермической теплоты (англ. sensible heat), под которой подразумевается процесс передачи энергии в систему, в результате которого изменяется лишь температура системы, но не её состав.
Энергия, необходимая для фазового перехода единицы массы вещества, называется удельной теплотой фазового превращения[5]. В соответствии с физическим процессом, имеющим место при фазовом превращении, могут выделять теплоту плавления, теплоту испарения, теплоту сублимации (возгонки), теплоту перекристаллизации и т. д. Фазовые превращения идут со скачкообразным изменением энтропии, что сопровождается выделением или поглощением тепла, несмотря на постоянство температуры.
О терминах «теплота», «количество теплоты», «тепловая энергия»[править | править код]
Многие понятия термодинамики возникли в связи с устаревшей теорией теплорода, которая сошла со сцены после выяснения молекулярно-кинетических основ термодинамики. С тех пор они используются и в научном, и в повседневном языке. Хотя в строгом смысле теплота представляет собой один из способов передачи энергии, и физический смысл имеет лишь количество энергии, переданное системе, слово «тепло-» входит в такие устоявшиеся научные понятия, как поток тепла, теплоёмкость, теплота фазового перехода, теплота химической реакции, теплопроводность и пр. Поэтому там, где такое словоупотребление не вводит в заблуждение, понятия «теплота» и «количество теплоты» синонимичны[6]. Однако этими терминами можно пользоваться только при условии, что им дано точное определение, не связанное с представлениями теории теплорода, и ни в коем случае «количество теплоты» нельзя относить к числу первоначальных понятий, не требующих определения[7]. Поэтому некоторые авторы уточняют, что во избежание ошибок теории теплорода под понятием «теплота» следует понимать именно способ передачи энергии, а количество переданной этим способом энергии обозначают понятием «количество теплоты»[8]. Рекомендуется избегать такого термина, как «тепловая энергия», который по смыслу совпадает с внутренней энергией[9].
Выработка энергопредприятиями тепловой и электрической энергии[править | править код]
В связи с зависимостью выработки электроэнергии от выработки тепла паросиловыми установками выделяют несколько видов выработки тепла и электроэнергии.
- Раздельная выработка тепла и электроэнергии.
- Комбинированная выработка тепла и электроэнергии.
Последний тип получения тепловой и электроэнергии является основой теплофикации, и характеризуется как совершенный метод производства энергии.[10]
- ↑ Сивухин, 2005, с. 57.
- ↑ Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879. (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 16 февраля 2014. Архивировано 2 ноября 2013 года.
- ↑ Сивухин, 2005, с. 58.
- ↑ Путилов, 1971, с. 49.
- ↑ Сивухин, 2005, с. 442.
- ↑ Теплота / Мякишев Г. Я. // Струнино — Тихорецк. — М. : Советская энциклопедия, 1976. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 25).
- ↑ Сивухин, 2005, с. 13.
- ↑ Базаров, 1991, с. 25.
- ↑ Сивухин, 2005, с. 61.
- ↑ Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: учебное пособие / Л.И. Молодежникова; Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – С.43-45.
- Базаров И. П. Термодинамика. — М.: Высшая школа, 1991. — 376 с.
- Путилов К. А. Термодинамика. — М.: Наука, 1971. — 375 с.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 5 изд., испр.. — М.: Физматлит, 2005. — 544 с. — ISBN 5-9221-0601-5.
Калькулятор Мощность | Преобразование единиц мощности
В физике мощность — это величина, с которой энергия используется, переносится или преобразовывается. В СИ единицей мощности принято считать Ватт (символ «W», в честь Джеймса Ватта, который является разработчиком парового двигателя в восемнадцатом веке). Один Ватт равен 1 Джоулю в секунду (Дж/с). Также мощность может измеряться и в других величинах, например, таких, как лошадиная сила (л.с.), метрическая лошадиная сила, эрг в секунду (Эрг/с) и фут-фунт в минуту. Термин «мощность» отличается от энергии, так как это величина, с которой энергия изменяется и расходуется.
Конвертер единиц мощности
Переводим из
Переводим в
| Основные единицы | |
| Гигаватт | ГВт |
| Лошадиная сила | л.с. |
| Джоуль в секунду | Дж/сек |
| Киловатт | кВт |
| Ватт | Вт |
| Британская тепловая единица | БТЕ/ч |
| Другие единицы | |
| Аттоджоуль в секунду | aJ/s |
| Аттоватт | aW |
| BTU/Hour (thermochemical) | BTU/h |
| BTU/Minute (international) | BTU/min |
| BTU/Minute (thermochemical) | BTU/min |
| BTU/Second (international) | BTU/s |
| BTU/Second (thermochemical) | BTU/s |
| Калорий в час | cal/h |
| Калорий в час (thermochemical) | cal/h |
| Калорий в минуту | cal/min |
| Калорий в минуту | cal/min |
| Calorie/Second (international) | cal/s |
| Calorie/Second (thermochemical) | cal/s |
| Сантиджоуль в секунду | cJ/s |
| Сантиватт | cW |
| Дециджоуль в секунду | dJ/s |
| Дециватт | dW |
| Декаджоуль в секунду | daJ/s |
| Декаватт | daW |
| Эрг в секунду | erg/s |
| Эксаджоуль в секунду | EJ/s |
| Эксаватт | EW |
| Фемтождоуль в секунду | fJ/s |
| Фемтоватт | fW |
| Гигаджоуль в секунду | GJ/s |
| Гектоджоуль в секунду | hJ/s |
| Гектоватт | hW |
| Horsepower | hp |
| Horsepower (boiler) | hp |
| Horsepower (electric) | hp |
| Horsepower (UK) | hp |
| Horsepower (water) | hp |
| Joule/Hour | J/h |
| Джоуль в минуту | J/min |
| Килокалорий час (thermochemical) | kcal/h |
| Килокалорий час (international) | kcal/h |
| Килокалорий в минуту (international) | kcal/min |
| Килокалорий в минуту (thermochemical) | kcal/min |
| Килокалорий в секунду (thermochemical) | kcal/s |
| Килокалорий в секунду (international) | kcal/s |
| Килоджоуль в час | kJ/h |
| Килоджоуль в минуту | kJ/min |
| Килоджоуль в секунду | kJ/s |
| MBH | |
| MBTU/Hour | MBTU/h |
| Мегаджоуль в секунду | MJ/s |
| Мегаватт | MW |
| Микроджоуль в секунду | µJ/s |
| Микроватт | µW |
| Миллиджоуль в секунду | mJ/s |
| Милливат | mW |
| Наноджоуль в секунду | nJ/s |
| Нановатт | nW |
| Пентаджоуль в секунду | PJ/s |
| Петоватт | PW |
| Pferdest | ps |
| Пикоджоуль в секунду | pJ/s |
| Пиковатт | pW |
| Терраджоуль в секунду | TJ/s |
| Терраватт | TW |
| Ton (refrigeration) | t |
| Основные единицы | |
| Гигаватт | ГВт |
| Лошадиная сила | л.с. |
| Джоуль в секунду | Дж/сек |
| Киловатт | кВт |
| Ватт | Вт |
| Британская тепловая единица | БТЕ/ч |
| Другие единицы | |
| Аттоджоуль в секунду | aJ/s |
| Аттоватт | aW |
| BTU/Hour (thermochemical) | BTU/h |
| BTU/Minute (international) | BTU/min |
| BTU/Minute (thermochemical) | BTU/min |
| BTU/Second (international) | BTU/s |
| BTU/Second (thermochemical) | BTU/s |
| Калорий в час | cal/h |
| Калорий в час (thermochemical) | cal/h |
| Калорий в минуту | cal/min |
| Калорий в минуту | cal/min |
| Calorie/Second (international) | cal/s |
| Calorie/Second (thermochemical) | cal/s |
| Сантиджоуль в секунду | cJ/s |
| Сантиватт | cW |
| Дециджоуль в секунду | dJ/s |
| Дециватт | dW |
| Декаджоуль в секунду | daJ/s |
| Декаватт | daW |
| Эрг в секунду | erg/s |
| Эксаджоуль в секунду | EJ/s |
| Эксаватт | EW |
| Фемтождоуль в секунду | fJ/s |
| Фемтоватт | fW |
| Гигаджоуль в секунду | GJ/s |
| Гектоджоуль в секунду | hJ/s |
| Гектоватт | hW |
| Horsepower | hp |
| Horsepower (boiler) | hp |
| Horsepower (electric) | hp |
| Horsepower (UK) | hp |
| Horsepower (water) | hp |
| Joule/Hour | J/h |
| Джоуль в минуту | J/min |
| Килокалорий час (thermochemical) | kcal/h |
| Килокалорий час (international) | kcal/h |
| Килокалорий в минуту (international) | kcal/min |
| Килокалорий в минуту (thermochemical) | kcal/min |
| Килокалорий в секунду (thermochemical) | kcal/s |
| Килокалорий в секунду (international) | kcal/s |
| Килоджоуль в час | kJ/h |
| Килоджоуль в минуту | kJ/min |
| Килоджоуль в секунду | kJ/s |
| MBH | |
| MBTU/Hour | MBTU/h |
| Мегаджоуль в секунду | MJ/s |
| Мегаватт | MW |
| Микроджоуль в секунду | µJ/s |
| Микроватт | µW |
| Миллиджоуль в секунду | mJ/s |
| Милливат | mW |
| Наноджоуль в секунду | nJ/s |
| Нановатт | nW |
| Пентаджоуль в секунду | PJ/s |
| Петоватт | PW |
| Pferdest | ps |
| Пикоджоуль в секунду | pJ/s |
| Пиковатт | pW |
| Терраджоуль в секунду | TJ/s |
| Терраватт | TW |
| Ton (refrigeration) | t |
Результат конвертации:
Мо́щность — это скалярная физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. (определение Википедии) Таблица 1. Таблица перевода некоторых единиц измерения мощности в другие (их соотношение)
Таблица 2. Соотношение между единицами измерения мощности (дополнительная таблица)
Киловатт, кратная единица от ватта — единицы мощности Международной системы единиц; равна мощности, при которой за время 1 сек производится работа 1 килоджоуль; обозначается квт или kW. 1 квт = 1000 вт = 1010 эрг/сек = 101,97 кгс·м/сек = 1,36 л. с.
Лошадиная сила (сокращённо л.с.) — это единица измерения мощности, принятая шотландским инженером Джеймсом Ваттом (James Watt) в XVIII веке. Он дал определение лошадиной силе как груз массой в 250 килограмм, который могла бы поднять лошадь на высоту 0,3 метров за одну секунду, то есть 1 л.с. = 75 кгм/с.
Калория, единица тепла. Одна калория — это количество тепла, необходимое для нагрева 1 грамма воды на один градус по Цельсию (от 14,5 до 15,5 °С). В системе СИ вместо калории используют джоуль (1 калория = 4,184 джоуля). |
