Понятия «температура» и «тепло» часто используются одинаково. Но все же они имеют различный смысл. В то время как температура указывает соответствую­щий тепловой режим тела, под теплом понимают содержащееся в телах количе­ство теплоты. Единицы измерения температуры — кельвин (К) и градус Цельсия (°С). 0°С соответству­ет точке замерзания воды (точка таяния льда). 100°С соответствует точке кипения воды при нор­мальном атмосферном давлении (точа пара).

Самое низкое значение температуры равно примерно —273°С, ее можно назвать точкой абсо­лютного нуля. При этой температуре все вещества находятся в твердом состоянии, так как при этом прекращается всякое движение молекул.

Единица измерения кельвин исходит от абсо­лютно нулевой точки. 0 К это, соответственно, точ­ка абсолютного нуля, 273 К соответствует точке та­яния льда, 373 К — точке кипения воды (рис. 14.87).

Прибор измерения температуры называют тер­мометром. Различают жидкие и биметаллические термометры, а также электрический термометр и пироскоп.

Чтобы установить, из какого из двух источников поставляется больше тепла, нужно подогреть на каждом из них одинаковое количество воды. Вода, которая за то же самое время достигнет более вы­сокой температуры, получит большее количество теплоты или тепловой энергии (рис. 14.88). И на­оборот: при одинаковой температуре 10 л воды со­держит в 10 раз большее количество теплоты, чем 1 л воды (рис. 14.88).

Единица измерения количества теплоты — джоуль.

Джеймс Джоуль в 1843 г. доказал, что каждое количество теплоты соответствует определенной механической работе. Поэтому работу, энергию и количество теплоты рассматривают как величины равного характера. Существуют единицы измере­ния джоуль (Дж), ньютон-метр (Н • м) и ватт-се­кунда (Вт • с).

14.2.11.4. Удельная теплоемкость

Разным веществам с одинаковой массой для нагре­вания нужно разное количество теплоты. Карниз для ограждения из алюминия нагревается, напри­мер, при одинаковом притоке тепла благодаря сол­нечному излучению до более высокой температу­ры, чем древесина или штукатурка.

Необходимое для определенного повышения температуры количество теплоты зависит не толь­ко от массы, но и от вида вещества.

Удельная теплоемкость — то количество теплоты, которое необходимо, чтобы нагреть 1 кг веще­ства на 1 К (= 1°С).

Пример: удельная теплоемкость бетона 0,8 , (табл. 14.18), то есть при

нагревании бетона массой 1 кг на 1 К необходимо 0,8 кДж.

Для нагревания древесины необходимо приблизительно вдвое большее ко­личество теплоты, чем для того же количества алюминия, то есть при подведе­нии одинакового количества теплоты повышение температуры алюминия вдвое больше, чем повышение температуры древесины. Это отображается, например, в виде различного температурного изменения длины строительных деталей.

Увеличение длины при нагревании /1 А/

■ииигаїїир

__________

Рис. 14.89. Изменение длины при изменении температуры

Разность температур АТ = ——-

а — Д/1

14.2.11.5. Действие тепла ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ

При нагревании тела расширяются по всем направ­лениям.

ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМА ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Все строительные детали при нагревании расши­ряются и сжимаются при охлаждении, то есть при изменении температуры они изменяют свой объем (рис. 14.89). У строительных деталей учитывают прежде всего изменения длины.

Изменение длины Д/ (говорят «дельта») зави­сит от длины / детали, от разности температур АТ как увеличения или уменьшения температур и ко­эффициента температурной деформации а ве­ществ, из которых состоят элементы конструкции.

Коэффициент температурной деформации а указывает, на какую длину растягивается или сжимается тело длиной 1 м при разности температур в 1 К.

Единица измерения коэффициента температур­ной деформации а здесь указывается в мм/(м • К) (табл. 14.19).

Например, синтетический материал полиэти­лен расширяется в 17 раз, алюминий более чем в 2 раза сильнее, чем сталь. Так как бетон имеет примерно одинаковый коэффициент теплового расширения, что и сталь, то это делает возмож­ным изготовление конструкций из железобетона. Если в конструкции соединяются друг с другом вещества с различными тепловыми расширени­ями, как, например, оконный переплет с двой­ными стеклами из древесины и алюминия или металлическое ограждение в кирпичной кладке, необходимо обращать внимание на то, чтобы ма­териалы могли перемещаться независимо друг от друга. При кирпичной или каменной кладке большой длины должен быть предусмотрен де­формационный шов.

Изменение длины = Коэффициент температурной дефор­мации а х конечная длина /, х разность температур АТ

Д/= а • /, • АТ

Д/ в мм Д Г в К

lv /2 в м а в мм/(м-К)