Удельная теплоемкость кирпича физика

Удельная теплоемкость кирпича и другие физические величины

Физические величины имеют высокую значимость при выборе материала для строительства здания.

Рассмотрим основные показатели, используемые в строительстве, например, чтобы разобраться, что такое удельная теплоемкость кирпича, необходимо выяснить, что представляет собой данная физическая величина.

Кирпич

• Теплоемкость. По сути, удельная теплоёмкость определяется количеством тепла, требуемого для нагрева одного килограмма вещества на один градус Цельсия (на один Кельвин).
• Теплопроводность.Не менее важным физическим показателем кирпичного сооружения является способность передачи тепла при разных температурах снаружи и внутри здания, называемая коэффициентом теплопроводности. Этот параметр выражает, какое количество тепла, теряется за 1 метр толщины стены при различии температуры на 1 градус между наружной и внутренней областью.
• Теплопередача. Коэффициент теплопередачи кирпичной стены будет во многом зависеть от того, какой вид материала для кирпичной кладки вы выберете. Чтобы определить данный коэффициент для многослойной стены, требуется знать этот параметр для каждого слоя в отдельности. Затем складываются все величины, так как суммарный коэффициент термосопротивления является суммой сопротивлений всех слоев, входящих в стену.

Коэффициент теплопроводности кирпича и пеноблока

Обратите внимание!
Полнотелые кирпичи обладают довольно высоким коэффициентом теплопроводности и поэтому гораздо более экономично применение пустотелого вида.
Это происходит из-за того, что воздух в пустотах обладает более низкой теплопроводностью, а значит, стены сооружения будут значительно тоньше.

• Сопротивление теплопередаче. Сопротивление теплопередаче кирпичной стены определяется как отношение разности температур на краях строительной конструкции к количеству тепла проходящего через него. Данный параметр используется для отражения свойств материалов и выражается отношением плотности материала к его теплопроводности.
• Теплотехническая однородность. Коэффициент теплотехнической однородности кирпичной стены это параметр равный обратному отношению потока тепла через стену к количеству тепла, проходящего через условное ограждающее сооружение равное по площади стене.

Таблица для сравнения

Обратите внимание!
Инструкция о том, как рассчитать данный параметр, довольно сложна, поэтому этим лучше заниматься компаниям, имеющим опыт и соответствующие приборы для определения тех или иных показателей.

По сути, коэффициент теплотехнической однородности для кирпичной кладки выражает, сколько и какую интенсивность имеют «мостики холода» в данной ограждающей конструкции. В большинстве случаев данная величина колеблется в пределах 0,6-0,99, причём за единицу берется полностью однородная стена, не имеющая теплопроводных изъянов.

Сравнительная характеристика основных строительных материалов по базовым показателям

1. Виды кирпича
2. Силикатный
3. Керамический
4. Теплая керамика
5. Резюме

Керамический

Исходя из технологии производства, кирпич классифицируется на керамическую и силикатную группы. При этом оба вида имеют значительные отличия по плотности материала, удельной теплоемкости и коэффициенту теплопроводности. Сырьем для изготовления керамического кирпича, еще его называют красным, выступает глина, в которую добавляют ряд компонентов. Сформированные сырые заготовки подвергаются обжигу в специальных печах. Показатель удельной теплоемкости может колебаться в пределах 0,7-0,9 кДж/(кг·K). Что касается средней плотности, то она обычно находится на уровне 1400 кг/м3.

Среди сильных сторон керамического кирпича можно выделить:

1. Гладкость поверхность. Это повышает его внешнюю эстетичность и удобство укладки.
2. Стойкость к морозу и влаге. В обычных условиях стены не нуждаются в дополнительной влаго- и термоизоляции.
3. Способность переносить высокие температуры. Это позволяет использовать керамический кирпич для возведения печей, мангалов, жаропрочных перегородок.
4. Плотность 700-2100 кг/м3. На эту характеристику непосредственно влияет наличие внутренних пор. По мере увеличения пористости материала уменьшается его плотность, и возрастают теплоизоляционные характеристики.

Коронка по бетону: что такое и как выбрать

Силикатный

Силикатный кирпич пользуется высоким спросом в строительстве, популярность обусловлена прочностью, доступностью и низкой стоимостью. Показатель удельной теплоемкости составляет 0.75 – 0.85 кДж, а его плотность – от 1000 до 2200 кг/м 3 .

Продукт имеет хорошие звукоизоляционные свойства. Стена из силикатного изделия будет изолировать сооружение от проникновения различного рода шума. Его чаще всего используют для возведения перегородок. Продукт широко применяется в качестве промежуточного слоя в кладке, выполняющего роль звукоизолятора.

Теплоемкость строительных материалов

Какими же должны быть стены частного дома, чтобы соответствовать строительным нормам? Ответ на этот вопрос имеет несколько нюансов. Чтобы с ними разобраться, будет приведен пример теплоемкости 2-х наиболее популярных строительных материалов: бетона и дерева. Теплоемкость бетона имеет значение 0,84 кДж/(кг*°C), а дерева — 2,3 кДж/(кг*°C).

На первый взгляд можно решить, что дерево — более теплоемкий материал, нежели бетон. Это действительно так, ведь древесина содержит практически в 3 раза больше тепловой энергии, нежели бетон. Для нагрева 1 кг дерева нужно потратить 2,3 кДж тепловой энергии, но при остывании оно также отдаст в пространство 2,3 кДж. При этом 1 кг бетонной конструкции способен аккумулировать и, соответственно, отдать только 0,84 кДж.

Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м 2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м 2 данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м 3 *0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 деревянной стены будет весить: 500 кг/м 3 *0,3 м 3 = 150 кг.

Таблица сравнения теплопроводности бревна с кирпичной кладкой.

Далее нужно посчитать, какое количество тепловой энергии будет содержаться в этих стенах при температуре 22°C. Для этого нужно теплоемкость умножить на температуру и вес материала:

• для бетонной стены: 0,84*690*22 = 12751 кДж;
• для деревянной конструкции: 2,3*150*22 = 7590 кДж.

Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м 3 древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

Какая теплопроводность кирпича?

Материалы обладают таким свойством, как проведения тепла из более холодного помещения в тёплое. За данную особенность материалов отвечает такой показатель, как коэффициент теплопроводности. Если в случае с теплоёмкостью, чем она больше, тем лучше. Здесь, всё наоборот, чем меньше коэффициент теплоёмкости, тем материал лучше сохраняет тепло. На теплопроводность, в первую очередь оказывает непосредственное влияние конфигурация и плотность кирпича. Материала с высокими показателями плотности, соответственно имеют высокий уровень теплопроводности.

В зависимости от состава, кирпичи разделяются на:

• керамический;
• силикатный;
• огнеупорный.

Важно! В зависимости от вида кирпича, его показатели теплопроводности могут значительно отличаться друг от друга.

Облицовочный

Отдельно стоит сказать об облицовочном кирпиче, который с одинаковым успехом противостоит и воде, и повышению температуры. Показатель удельной теплоемкости этого материала находится на уровне 0,88 кДж/(кг·K), при плотности до 2700 кг/м3. В продаже облицовочные кирпичи представлены в большом многообразии оттенков. Они подходят как для облицовки, так и для укладки.

Процесс кладки печи

Толщина глиняного раствора при кладке кирпича должна быть не более 3-5 мм.

Все кирпичные печи можно классифицировать на:

1. Черные печи без дымохода. Применяются они редко, так как для начала использования требуется дождаться, пока все топливо не прогорит. Применяются сегодня только для бань.
2. Серые печи имеют дымоход, но во время использования наблюдаются отложения сажи, топливо должно прогореть полностью. Применяются чаще всего для бань.
3. Белые печи нагреваются дольше остальных, но зато теплоотдача у них оптимальная, конструкция не пачкает сажей все поверхности вокруг. Дымоход чаще делается кирпичный, хотя сегодня можно применять и более современные варианты, более простые в использовании.
4. Печи с варочными небольшими поверхностями. Во время кладки кроме топливника предусматривается и рабочая поверхность с варочной чугунной плитой. На такой печи можно готовить пищу, быстро подогревать воду для бытовых нужд.

После того как выбрана печь, точнее, ее конструкции, надо подготовить порядовку. Сегодня можно найти разнообразные схемы, где подробно указано не только расположение, но и общее количество цельного кирпича, половинок, четвертей. Это очень удобно для расчетов материала. После того как схема выбрана, необходимо начать работы по подготовке. Для этого выбирается место под печь, выполняется заливка основания, т. е. фундаментной подушки. Желательно, чтобы расположение печи было предусмотрено еще во время строительства дома, так как вес конструкции получится довольно большой.

Вернуться к оглавлению

Инструменты для работы

Для экономии средств и благодаря огнеупорным качествам шамотного кирпича, его используют только для кладки топки.

Чтобы сложить печь своими руками, необходимо приготовить такие инструменты:

• шлифовальная машинка углового типа, абразивный круг, предназначенный для работы по камню, металлу;
• дрель, насадка-миксер для замешивания растворов;
• емкость на 10-12 л для растворов;
• мастерок для укладки кирпича;
• строительный уровень, отвес;
• деревянная киянка для укладки кирпича;
• маркер, рулетка.