त्वरित संदर्भ: विशिष्ट गर्मी क्षमता 1 °C (या 1 K) द्वारा एक सामग्री के 1 किलो को बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। अधिकांश धातुओं से रेंज 116 to 1,230 J/(kg·K). उदाहरण के लिए, एल्युमिनियम (897 J/kg·K) लिथियम (3,582 J/kg·K) की तुलना में बहुत तेजी से गरम है लेकिन सोने की तुलना में धीमी (129 J/kg·K).
Q = m × c × ΔT
धातुओं की विशिष्ट गर्मी क्षमता को समझना सीएनसी मशीनिंग, वेल्डिंग, गर्मी उपचार, कास्टिंग और थर्मल प्रबंधन डिजाइन में आवश्यक है। एक उच्च तापमान अनुप्रयोग के लिए गलत मिश्र धातु का चयन करने से थर्मल विरूपण, समय से पहले उपकरण पहनने, या catastrophic विफलता हो सकती है। यह पृष्ठ एक प्रदान करता है पूर्ण संदर्भ तालिका पांच इकाई प्रणालियों में मूल्यों वाले 60+ धातुओं के साथ-साथ एक इंटरैक्टिव गर्मी ऊर्जा कैलकुलेटर इंजीनियरिंग गणना के लिए।.
धातु के लिए हीट एनर्जी कैलकुलेटर
कैलक्यूलेट हीट एनर्जी (Q = mcΔT)
विशिष्ट हीट क्षमता टेबल (सभी धातु)
पूर्ण संदर्भ के लिए 60+ धातु और मिश्र धातु कमरे के तापमान (~25 °C / 298 K) पर। सीआरसी हैंडबुक ऑफ केमिस्ट्री एंड फिजिक्स से प्राप्त डेटा। कॉलम हेडर को क्रमबद्ध करने के लिए क्लिक करें। अपने सामग्री को जल्दी से ढूंढने के लिए श्रेणी फिल्टर या खोजें का उपयोग करें।.
| धातु To make a place of a place | श्रेणी | J/(kg·K) To make a place of a place | J/(g·K) To make a place of a place | कैल/(g·°C) To make a place of a place | BTU/(lb·°F) To make a place of a place | kJ/(kg·K) To make a place of a place |
|---|
यूनिट रूपांतरण संदर्भ
इंजीनियरिंग दस्तावेज़ इन पांच इकाई प्रणालियों में से किसी का उपयोग कर सकते हैं। नीचे रूपांतरण कारक आपको उनके बीच जल्दी से आगे बढ़ने देते हैं:
1 J/(g·K) =
1000 J/(kg·K)
1 J/(g·K) =
0.2389 कैल/(g·°C)
1 J/(g·K) =
0.2389 BTU/(lb·°F)
1 Cal/(g·°C) =
4.184 J/(g·K)
1 BTU/(lb·°F) =
4,186.8 J/(kg·K)
1 kj/(kg·k) =
1000 J/(kg·K)
कैसे धातु के लिए गर्मी ऊर्जा की गणना करने के लिए
सूत्र
धातु के तापमान को बदलने के लिए आवश्यक ताप ऊर्जा की गणना की जाती है:
Q = m × c × ΔT
कहां: Q = गर्मी ऊर्जा (Joules), m = द्रव्यमान (किलो), c = विशिष्ट गर्मी क्षमता (J/kg·K), ΔT = तापमान (K या °C) में परिवर्तन।.
कार्य उदाहरण
कितना ऊर्जा की जरूरत है 2.5 किलो एल्युमिनियम बिलेट 20 डिग्री सेल्सियस से 350 डिग्री सेल्सियस तक?
चरण 1: एल्युमिनियम की विशिष्ट गर्मी खोजें: c = 897 J/(kg·K)
चरण 2: गणना ΔT = 350 - 20 = 330 K
चरण 3: Q = 2.5 × 897 × 330 = 740,025 J = 740 kJ
इंजीनियरिंग नोट: विशिष्ट ताप मान तापमान के साथ भिन्न होते हैं। इस तालिका में मूल्यों को ~25 °C पर मापा जाता है। उच्च तापमान प्रक्रियाओं (गर्मी उपचार, वेल्डिंग, कास्टिंग) के लिए, सामग्री-विशिष्ट तापमान-निर्भर डेटा से परामर्श करें। त्रुटि 500 °C से अधिक तापमान झूलों के लिए 5–15% हो सकती है।.
विनिर्माण में विशिष्ट हीट मैटर्स क्यों
सीएनसी मशीनिंग में, कम विशिष्ट गर्मी वाले धातुओं (जैसे टाइटेनियम 523 J/kg·K या 134 J/kg·K पर टंगस्टन) काटने वाले क्षेत्र में ध्यान केंद्रित गर्मी, उपकरण पहनने में तेजी लाने और आक्रामक शीतलक वितरण की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, एल्युमिनियम की अपेक्षाकृत उच्च विशिष्ट गर्मी (897 J/kg·K) का मतलब है कि यह महत्वपूर्ण तापमान तक पहुंचने से पहले अधिक ऊर्जा को अवशोषित करता है, जिससे उच्च काटने की गति होती है लेकिन थर्मल प्रक्रियाओं के लिए अधिक कुल ऊर्जा की आवश्यकता होती है।.
वेल्डिंग और गर्मी उपचार में, विशिष्ट गर्मी लक्ष्य तापमान तक पहुंचने के लिए आवश्यक ऊर्जा इनपुट को निर्धारित करती है। एक स्टील घटक (490 जे / किग्रा · के) को लगभग आधे किलोग्राम की ऊर्जा की आवश्यकता होती है जो एक ही द्रव्यमान के एल्युमिनियम घटक की तुलना में एक दिए गए तापमान तक पहुंचती है। यह सीधे उत्पादन वातावरण में चक्र के समय, ऊर्जा लागत और भट्टी के आकार को प्रभावित करता है।.
इलेक्ट्रॉनिक्स और हीट सिंक में थर्मल प्रबंधन के लिए, तांबा (386 J/kg·K) और एल्युमिनियम (897 J/kg·K) को न सिर्फ उनकी तापीय चालकता के लिए पसंद किया जाता है, बल्कि क्योंकि उनकी विशिष्ट गर्मी थर्मल बफर क्षमता प्रदान करती है - तीव्र तापमान वृद्धि के बिना क्षणिक गर्मी स्पाइक को अवशोषित करती है।.
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
लिथियम किसी भी शुद्ध धातु के उच्चतम विशिष्ट गर्मी क्षमता है 3,582 J/(kg·K), इसके बाद सोडियम (1,230) और मैग्नीशियम (1,023). हालांकि, लिथियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और शायद ही कभी स्ट्रक्चरल अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली इंजीनियरिंग धातुओं में, एल्युमिनियम (897 J/kg·K) उच्चतम व्यावहारिक विशिष्ट गर्मी है।.
थोरियम (116 J/kg·K) और यूरेनियम (116 J/kg·K) न्यूनतम मानों में से एक है। आम इंजीनियरिंग धातुओं में, सोना (129 J/kg·K) और नेतृत्व (129 J/kg·K) नीचे हैं। कम विशिष्ट गर्मी का मतलब यह है कि इन धातुओं को गर्मी दी जाती है और न्यूनतम ऊर्जा इनपुट के साथ बहुत जल्दी ठंडा हो जाती है।.
काटने के क्षेत्र में कम विशिष्ट गर्मी केंद्रित गर्मी के साथ धातु, उपकरण पहनने में तेजी लाने और अधिक शीतलक की आवश्यकता होती है। टाइटेनियम (523 J/kg·K) एक क्लासिक उदाहरण है - यह अच्छी तरह से गर्मी का संचालन नहीं करता है और इसमें मध्यम विशिष्ट गर्मी होती है, इसलिए गर्मी उपकरण टिप पर रहती है। एल्युमिनियम (897 J/kg·K) तेजी से काटने की गति की अनुमति देता है, गर्मी को आसानी से अवशोषित करता है।.
विशिष्ट गर्मी मापता है कि तापमान परिवर्तन की प्रति डिग्री कितनी ऊर्जा सामग्री स्टोर (J/kg·K). थर्मल चालकता उपाय कैसे तेजी से गर्मी एक सामग्री (W/m·K) के माध्यम से बहती है। एक धातु में उच्च विशिष्ट गर्मी हो सकती है लेकिन कम चालकता (बहुत कुछ स्टोर करती है लेकिन धीरे-धीरे स्थानांतरित करती है) या इसके विपरीत। दोनों गुण मिलकर थर्मल diffusivity निर्धारित करते हैं।.
हाँ। अधिकांश धातुओं के लिए, विशिष्ट गर्मी तापमान में वृद्धि. बहुत उच्च तापमान (पिघलना बिंदु) पर, कमरे के तापमान मूल्यों से विचलन 5-15TP16T हो सकता है। गर्मी उपचार या कास्टिंग में सटीकता इंजीनियरिंग गणनाओं के लिए, हमेशा सामग्री विनिर्देशों से तापमान-निर्भर डेटा का उपयोग करते हैं।.
द्वारा गुणा J/(kg·K) 0.0002389 bTU/(lb·°F). या विभाजित करके 4,186.8. उदाहरण के लिए, एल्युमिनियम: 897 ÷ 4,186.8 = 0.214 बीटीयू / (lb·°F)। ध्यान दें कि संख्यात्मक रूप से, J/(g·K) और BTU/(lb·°F) मूल्य में बहुत करीब हैं - त्वरित मानसिक रूपांतरण के लिए एक उपयोगी शॉर्टकट।.
उच्च विशिष्ट गर्मी (जैसे एल्युमिनियम) के साथ धातुओं को वेल्डिंग तापमान तक पहुंचने के लिए अधिक ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है, जिसका मतलब उच्च amperage सेटिंग्स और धीमी यात्रा गति है। स्टील (490 J/kg·K) को लगभग आधी ऊर्जा प्रति किलोग्राम की आवश्यकता होती है। जब वेल्डिंग असमान धातुओं, विशिष्ट गर्मी में अंतर असमान हीटिंग और अवशिष्ट तनाव पैदा कर सकता है - स्ट्रक्चरल फास्टनर विधानसभाओं में एक आम मुद्दा।.
निकास प्रणाली, इंजन और औद्योगिक भट्टियों जैसे उच्च तापमान अनुप्रयोगों में, गर्मी प्रतिरोधी फास्टनर को थर्मल साइकिलिंग के तहत क्लैंपिंग बल बनाए रखना चाहिए। विशिष्ट गर्मी क्षमता, थर्मल विस्तार गुणांक के साथ संयुक्त, यह निर्धारित करता है कि कैसे जल्दी से एक फास्टनर संतुलन तापमान तक पहुंचता है और यह कितना विस्तार करता है। यह डेटा टोक़ विनिर्देश गणना के लिए महत्वपूर्ण है।.
उच्च विशिष्ट गर्मी के साथ धातु तापमान बदलने से पहले अधिक ऊर्जा को अवशोषित करती है, जिससे उन्हें थर्मल शॉक के लिए बेहतर अंतर्निहित प्रतिरोध मिलता है। यही कारण है कि कास्ट आयरन (460 जे / किग्रा · के) अचानक तापमान में परिवर्तन के कारण टूल स्टील से बेहतर प्रदर्शन करता है। थर्मल साइकिलिंग वातावरण के लिए फास्टनर चयन में, उचित गैसकेट डिजाइन के साथ एक उच्च विशिष्ट-गर्मी बोल्ट सामग्री को जोड़कर संयुक्त ढीला होने से रोकता है।.
शमन और तड़के के दौरान, स्टील की विशिष्ट गर्मी यह निर्धारित करती है कि लक्ष्य शीतलन दर को प्राप्त करने के लिए कितनी ऊर्जा को हटाया जाना चाहिए। एक 10 मिमी कार्बन स्टील बोल्ट (490 J/kg·K) एक ही द्रव्यमान (897 J/kg·K) के एल्युमिनियम हिस्से की तुलना में तेजी से ठंडा हो जाता है क्योंकि यह कम तापीय ऊर्जा रखता है। फर्नेस चक्र समय और पंच मीडिया चयन सीधे विशिष्ट गर्मी मूल्यों से गणना की जाती है।.
