木材の熱特性。 泥炭の熱物性に関する研究
具体的ではありませんが、一般的に受け入れられている物理的な意味での総熱容量は、物質が加熱する能力です。 少なくとも、熱物理学の教科書にはそう書かれています。 クラシック精細熱容量（正しい処方）。 実際、これは興味深い物理的特徴です。 日常生活の中で私たちにほとんど知られていない「コインの側面」。 外部から熱が供給されると（暖房、ウォーミングアップ）、すべての物質が均等に熱に反応するわけではないことがわかりました（ 熱エネルギー）と異なる方法で加熱します。 熱エネルギーを受け取り、受け入れ、保持し、蓄積する (蓄積する) PEAT の能力は、PEAT の熱容量と呼ばれます。 また、泥炭湿地自体の熱容量は、泥炭燃料の熱物理特性を表す物理的特性です。 同時に、特定の実際のケースに応じて、さまざまな応用面で、1 つのことが重要であることが判明する場合があります。 例：物質が熱を受け取る能力、熱エネルギーを蓄積する能力、またはそれを維持する「才能」。 ただし、多少の違いはありますが、物理的な意味では、必要な特性はピート ボグの熱容量によって説明されます。
基本的な性質の小さいが非常に「厄介な問題」は、加熱する能力 - ピートボグの熱容量が直接関係しているだけでなく、 化学組成、物質の分子構造だけでなく、その量（重量、質量、体積）も含みます。 この「不快な」関係のために、泥炭燃料の総熱容量は物質の物理的特性にとって非常に不便になります. なぜなら、1 つの測定パラメータは同時に「2 つの異なるもの」を表すからです。 つまり、PEAT の熱物理特性を実際に特徴付けますが、「ついでに」その量も考慮に入れます。 「高い」熱物理学と「平凡な」量の物質（私たちの場合：ピートボグ）が自動的に接続される、一種の不可欠な特性を形成します。
さて、なぜ「不十分な精神」がはっきりと追跡される泥炭湿原のような熱物理学的特性が必要なのですか？ 物理学の観点から、泥炭燃料の総熱容量は（最も不器用な方法で）泥炭湿原に蓄積できる熱エネルギーの量を説明するだけでなく、「私たちに知らせるために」 PEATの量。 それは不条理であり、泥炭燃料の明確で理解しやすく、安定した、正しい熱物理学的特性ではありません。 実用的な熱物理計算に適した有用な定数の代わりに、浮動パラメーターが与えられます。これは、PEAT が受け取る熱量と泥炭湿地の質量または体積の合計 (積分) です。
もちろん、そのような「熱意」に感謝しますが、泥炭燃料の量は自分で測定できます。 はるかに便利な「人間」の形で結果を受け取った。 PEATの総熱容量から数学的方法と複雑な式を使用した計算によってPEATの量を「抽出」するのではなく、グラム（g、g）、キログラム（kg）で重量（質量）を見つけたいと思います、トン (t)、立方体 (立方メートル、立方メートル、m3)、リットル (l)、またはミリリットル (ml)。 特に以来 賢い人々ずっと前に、これらの目的に非常に適した測定器を発明しました。 例: 体重計またはその他のデバイス。
特に厄介なのは、パラメーターの浮遊性です: ピート ボグの総熱容量です。 彼の不安定で変わりやすい「気分」。 「1食分量または用量」を変更すると、PEATの熱容量がすぐに変わります. より多くの量泥炭湿地、物理量、PEAT の熱容量の絶対値 - が増加します。 泥炭燃料の量が少なくなると、泥炭湿地の熱容量が減少します。 「不名誉」が判明！ 言い換えれば、私たちが「持っている」ものは、PEAT の熱物理学的特性を説明する定数とは決して見なすことができません。 そして、量（重量、泥炭の質量、体積）への「参照」なしで、泥炭燃料の熱特性を特徴付ける明確で一定の参照パラメーターを「持つ」ことが望ましいです。 何をすべきか？
ここで、非常に単純ですが「非常に科学的な」方法が役に立ちます。 それは、廷吏「ud.-特定」だけでなく、前に来る 物理量、しかし、問題の量を考慮から除外することを含むエレガントな解決策に。 当然のことながら、「不快で余分な」パラメーター: 泥炭湿地の質量または PEAT の量をまったく除外することはできません。 少なくとも泥炭燃料の量がなければ、「議論の対象」自体が存在しないという理由で。 そして物質はそうあるべきです。 したがって、単位と見なすことができる泥炭地の質量または体積の従来の基準を選択します。 PEATの重量については、実用上便利な泥炭燃料の質量単位は1キログラム（kg）であることが判明しました。
さて、1 キログラムの PEAT を 1 度加熱します。ピート燃料を 1 度加熱するために必要な熱量 (熱エネルギー) は、正確な物理パラメーターです。熱物性 PEAT. ここで、特性を記述する特性を扱っていることに注意してください。 物理的特性ピートボグの物質ですが、その量について「追加でお知らせ」しようとはしていません。 快適？ 言葉はありません。 それはまったく別の問題です。 ちなみに、今は泥炭燃料の総熱容量について話しているのではありません。 すべてが変わった。 これは泥炭の比熱容量で、呼び方が異なる場合があります。 どのように？ ちょうど泥炭の質量熱容量。 特定の (拍) と質量 (m) - この場合: 同義語.
表1。 比熱ピート (ud.)。 泥炭湿地の質量熱容量。 泥炭燃料の参考データ。
泥炭は、条件付きで固体化石燃料としてのみ分類できますが、ヒューマイト クラスの地質学的に最も若い代表です。 芳香族核、複雑な官能基を含む広く分岐した周辺鎖のわずかな凝縮が、他のヒューマイトの熱容量と比較して泥炭の非常に高い熱容量の理由です。
泥炭の熱物理学的特性の研究は、まだ十分に発展していません。 室温で完全に乾燥した泥炭の場合、それは 0.47 ～ 0.48 kcal/(kg-°C) であり、泥炭の種類 (湿原、移行期、低地) および分解の程度にわずかに依存することが知られているだけです。
泥炭の特徴は、非常に高い湿度です。 湿度の増加に伴い、ピートの熱容量が増加します。 泥炭中の水分の大部分 (90% 以上) は未結合または弱く結合した形であり、したがってその熱容量は 1 kcal / (kg - ° C) に近いことが確立されているため、特定の限りにおいて湿った泥炭の熱容量は、次の式で計算できます
Cy=0.475^1----- + kcal/(kg-°C), (V.1)
ここで、Wp は泥炭の総水分含有量、総質量の % です。
泥炭のサーモグラフィー研究では、重要な吸熱効果の存在が明らかになり、その最大値は 170 ～ 190 °C の温度になります。250 °C を超える温度では、熱の放出とともに泥炭の熱化学的変化が起こります。 270-380 ° C および 540-580 ° C の範囲。 同様の図 - 1 つの吸熱の最大値と 2 つ以上の発熱の最小値 - は、木材の熱分解の過程でも観察されます (第 XIII 章を参照)。オブジェクトの遺伝的近接性。
V. 褐炭
褐炭は貴重なエネルギーおよび技術原料であるという事実にもかかわらず、その熱物性は最近まで体系的に研究されていませんでした。
分子構造の変換率が比較的低いため、特に凝縮コアの発達が不十分であり、周辺グループの重いヘテロ原子の含有量が高いため、褐炭の熱容量は、変成が不十分な石炭の熱容量よりもはるかに高くなります（表 III.1 を参照）。
E.ラムラーとR.シュミットのデータによると、11の褐炭の研究結果に基づいて、20°C-Tの範囲の乾燥および無灰質量に関する褐炭の平均比熱（T ^ 200°C) 式から計算できます
Cy = 0.219+28.32-10~4(7°+5.93-104G、kcal/(kg-°C)、(VI.1)
Tde d° - 樹脂収率、乾燥有機物に対する %; T - 温度、℃。
褐炭の熱容量に対する鉱物含有物と自由水分の影響の分析により、著者は200°Cまでの温度で有効な一般化された依存性を導き出すことができました。
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どこで Ts7r - 作業中の水分; Ac - 石炭の灰分、%。
E.ラムラーとR.シュミットは混合法を使用して熱容量を決定しましたが、前述のように、システムの温度を安定させるにはかなりの時間を必要とするため、当然のことながら、それらの結果は動的加熱中に得られたデータとは多少異なります。
したがって、たとえば、式 (VI.!) から、20 ～ 200 °C の範囲では、平均熱容量は温度の上昇とともに直線的に増加することになります。 この結論は、A. A. アグロスキンらによって得られた結果と矛盾しており、さまざまな鉱床からの一群の国内褐炭の熱容量を決定しています。 測定は、昇温速度 10℃/分の精製窒素の連続流中で 0.25 mm 未満の粒子サイズに事前粉砕された乾燥サンプルを使用して、誘電体シェル法に従って実行されました。 結果は、サンプルの現在の質量に関連しています -
調査したサンプルの特性を表に示します。
Ⅵ． 1、および図中。 図２６は、有効熱容量の温度依存性を示している。
20 ～ 1000 ° C の温度範囲のすべての曲線は類似した特徴を持ち、わずかに異なるだけです - 96
О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
温度、°С
米。 26. いくつかの鉱床の褐炭の有効熱容量の温度依存性:
1-4 - それぞれ預金、Irsha-Borodnskoye、Berezovskoye、Gusnnoozer-
Skoye、Yovo-Dmitrovskoe
それらは、熱容量の絶対値に従って互いに分離されています。 曲線で観測された最大値と最小値は、同じ温度に対応しています。 20°Cで、真の熱容量と一致する有効熱容量は、さまざまな石炭で0.27〜0.28kcal /（kg-°C）内で変化します。 (VI.2)。
表 VI.!
有効熱容量の線形変化 (図 26 を参照) は 20 ～ 120°C の範囲でのみ発生します. 温度が上昇すると、熱容量の急激な増加が観察され、200°C で 0.47 に等しい最大値に達します. ■■
0.49 kcal/(kg-°C)。 この最初の吸熱最大値は、結合水分の除去と、熱吸収に伴う有機質量熱分解反応の開始によるものです。 0.42 ～ 0.49 kcal/(kg-°C) の 2 番目の吸熱最大値は、約 550°C の温度で発生します。これは、有機塊の破壊と鉱物不純物の一部の分解の吸熱反応が優勢であることを示しています。 . 吸熱の絶対値が最大-7ザックなのが特徴です。 179 97 これらのピークは Novo-Dmitrovskoe 鉱床からの石炭の特徴であり、揮発性物質の収率が高いという点で他の石炭とは異なります。
1000°C までさらに加熱すると、コークス構造が形成される発熱反応が発生するため、熱容量が 0.07 ～ 0.23 kcal/(kg-°C) まで徐々に低下します。
有効熱容量の変化曲線 (図 26 を参照) を褐炭のサーモグラフィ研究のデータと比較すると、いくつかの不一致も明らかになります。 それらの中で最も重要なのは、700 ～ 715°C の温度での 3 番目の吸熱ニックのサーモグラム上の存在です。吸熱効果は、この区間の Sef が真の熱容量よりも低いままであるためです。 ちなみに、有効熱容量のこのような変動の理由は、さらに多くの場合でも観察されます 高温コークス構造の形成の複雑な性質にあります。
調査したすべての石炭の真の (平衡) 熱容量は、温度の上昇とともに単調に増加します (表 VI.2)。 Novo-Dmitrovsky 鉱床の褐炭の真の熱容量が他の石炭の熱容量と比較して低いことは、その高い灰分によって説明されます。
総熱効果[タブ。 (VI.3)] 式 (1.13) および (1.14) による熱分解反応は、有効および
表 VI.2
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褐炭の真の熱容量
ノート。 分子はkJ/"kg K、分母はkcal/(kg・℃)です。 表 U1.3 20 ～ 1000 ° C の範囲での褐炭熱分解反応の総熱効果 prn 加熱速度 10 ° C / 分 |
熱分解の熱効果
分野
真の熱容量。 この場合、真の熱容量曲線の下に位置する領域は発熱性を特徴付け、この曲線より上の領域は熱分解反応の吸熱性を特徴付けます。
褐炭の変換が増加すると、後者の熱容量が減少します（図27）。
VII. 石炭と無煙炭
これらの石炭は、物理的および技術的特性の点で非常に幅広い固体化石燃料であり、原料の転換率は異なりますが比較的高度であることを特徴としています。
石炭の熱容量は、変成作用の段階 (第 II 章 1.1 を参照)、発生条件、灰分含有量、湿度、およびその他の多くの要因に依存します。これらの影響については、次の章で検討します。
このセクションでは、いくつかの流域からの瀝青炭の真の有効熱容量に関する参照データを、適度な温度と熱分解中に提供します。
この表は、-71 ～ 20°C の範囲の温度に応じた泥炭および泥炭製品の熱物理特性を示しています。 泥炭の次の特性が与えられます: kg/m 3 の見掛け密度、W/(m deg) と kcal/(m h deg) の熱伝導率、および 10 8 m 2 /s と 10 4 m 2 / の単位の熱拡散率。時間。
特性は、粉砕された泥炭、ゴツゴツした泥炭、粉砕された泥炭、ブリケットされた泥炭、および泥炭スラブについて指定されています。 密度の場合、熱伝導率と熱拡散率は負の温度で与えられます。 泥炭の密度は、200 から 890 kg / m 3 までさまざまです。. ブリケットピートは、軽いゴツゴツしたピートとは異なり、高密度です。 泥炭の密度は大気圧で表示されます。
泥炭の熱伝導率は、0.06 ～ 0.45 W/(m deg) の範囲で変化します。 最も熱伝導率が高いのは、ブリケットピートとピートスラブです。 泥炭の熱拡散率は、12・10 -8 ～60・10 -8 m 2 /sの範囲です。
泥炭と泥炭スラブの密度と熱伝導率
この表は、0、50、および 100°C での温度に応じて密度が異なる泥炭および泥炭スラブの熱伝導率の値を示しています。 ピートとスラブの密度は 180 ～ 190 kg/m 3 です。 W /（m deg）の分子の熱伝導率の次元。 分母 - kcal / (m 時間 deg)。 表によると、泥炭と泥炭スラブを加熱すると、熱伝導率が増加することがわかります。
ピートチップの熱伝導率
20°Cの温度で異なるかさ密度を持つ乾燥ピートチップの熱伝導率の値が示されています。 泥炭チップの密度は 77 ～ 250 kg/m 3 です。 クラムのかさ密度が増加すると、その熱伝導率も増加し、最も密度の高いクラムでは、0.076 W/(m deg) の値に達することがあります。
粘土岩の総熱容量。 係数「C」とは何ですか: (sp.) CLAY の比熱容量。 土質材料のこれらのタイプの熱物理学的特性はどのように異なるのか、粘土土壌の熱特性を説明する1つの物理パラメーターでうまくいくのはなぜ不可能なのか、そしてなぜ「エンティティを増やして生命を複雑にする」係数を導入する必要があったのか一般の人々"？具体的ではありませんが、一般的に受け入れられている物理的な意味での総熱容量は、物質が加熱する能力です。 少なくとも、これは熱物理学の教科書が教えてくれることです。これは、熱容量の古典的な定義です (正しい定式化)。 実際、これは興味深い物理的特徴です。 日常生活の中で私たちにほとんど知られていない「コインの側面」。 外部から熱が供給されると (暖房、ウォーミングアップ)、すべての物質が同じように熱 (熱エネルギー) に反応し、異なる方法で加熱されるわけではありません。 CLAYが熱エネルギーを受け取り、受け入れ、保持し、蓄積（蓄積）する能力は、CLAYの熱容量と呼ばれます。 また、粘土材料自体の熱容量は、粘土岩の熱物理特性を表す物理的特性です。 同時に、特定の実際のケースに応じて、さまざまな応用面で、1 つのことが重要であることが判明する場合があります。 例：物質が熱を受け取る能力、熱エネルギーを蓄積する能力、またはそれを維持する「才能」。 ただし、多少の違いはありますが、物理的な意味では、必要な特性は粘土材料の熱容量によって説明されます。
基本的な性質の小さな、しかし非常に「厄介な問題」は、加熱する能力、つまり粘土質の堆積岩の熱容量が、物質の化学組成、分子構造だけでなく、その量にも直接関係しているということです。 (重量、質量、体積) . このような「不快な」接続により、粘土材料の総熱容量は、物質の物理的特性として非常に不便になります。 なぜなら、1 つの測定パラメータは同時に「2 つの異なるもの」を表すからです。 すなわち、それは粘土の熱物理特性を実際に特徴付けますが、「ついでに」その量も考慮に入れます。 「高い」熱物理学と「平凡な」量の物質（私たちの場合：堆積岩）が自動的に接続される、一種の不可欠な特性を形成します。
さて、なぜ「不十分な精神」がはっきりと追跡される岩石の熱物理学的特性が必要なのですか？ 物理学の観点から、粘土質土壌の総熱容量は (最も不器用な方法で) 岩石に蓄積できる熱エネルギーの量を記述しようとするだけでなく、クレイの量。 それはばかげていることがわかりますが、粘土材料の明確で理解しやすく、安定した、正しい熱物理学的特性ではありません。 実用的な熱物理計算に適した有用な定数の代わりに、粘土が受ける熱量と堆積岩の質量または体積の合計 (積分) である浮動パラメーターが与えられます。
もちろん、そのような「熱意」に感謝しますが、CLAYの量は自分で測定できます。 はるかに便利な「人間」の形で結果を受け取った。 さまざまな温度でのCLAYの総熱容量から複雑な式を使用した数学的方法と計算によってCLAYの量を「抽出」するのではなく、重量（質量）をグラム（g、g）で調べたいと思います。キログラム (kg)、トン (トン)、立方体 (立方メートル、立方メートル、m3)、リットル (l)、またはミリリットル (ml)。 さらに、賢い人々は、これらの目的に非常に適した測定器を長い間考えてきました。 例: 体重計またはその他のデバイス。
特に、堆積岩の総熱容量というパラメーターの「浮遊性」が厄介です。 彼の不安定で変わりやすい「気分」。 「1回分または1回分のサイズ」を変更すると、さまざまな温度でのCLAYの熱容量がすぐに変化します。 より多くの粘土、物理量、熱容量の絶対値 粘土質土- 増加します。 粘土の量が少ないほど、粘土土壌の熱容量の値は減少します。 「不名誉」が判明！ 言い換えれば、私たちが「持っている」ものは、異なる温度での粘土の熱物理学的特性を記述する定数とは決して考えられません. そして、量（重量、質量、体積）への「参照」なしで、岩石の熱特性を特徴付ける参照パラメータである、理解可能な一定の係数を「持つ」ことが望ましいです。 何をすべきか？
ここで、非常に単純ですが「非常に科学的な」方法が役に立ちます。 それは、物理量の前にある執行官「特定の」だけでなく、考慮から物質の量を除外することを含むエレガントな解決策にも帰着します。 当然、「不快で余分な」パラメータ：CLAYの質量または体積を除外することは絶対に不可能です. せめて土が無ければ「話題」自体が無いから。 そして物質はそうあるべきです。 したがって、必要な係数「C」の値を決定するのに適した単位と見なすことができる、CLAYの質量または体積の条件付き基準を選択します。 CLAYの重さは、実用上便利な堆積岩の質量単位が1キログラム（kg）であることがわかりました。
ここで、1 キログラムの粘土を 1 度加熱します。粘土土壌を 1 度加熱するのに必要な熱量 (熱エネルギー) は、正しい物理パラメーター、「C」係数です。さまざまな温度でのクレイの熱物理特性の 1 つ。 ここで、粘土物質の物理的特性を記述する特性を扱っていますが、その量について「追加で通知」しようとしているわけではないことに注意してください。 快適？ 言葉はありません。 それはまったく別の問題です。 ちなみに、堆積岩としての粘土の総熱容量については話していません。 すべてが変わった。 これが粘土の比熱で、別名で呼ばれることもあります。 どのように？ ちょうど粘土の質量熱容量。 特定の (sp.) と質量 (m.) - この場合: 同義語、ここでは必要な係数 "C" を意味します。
表 1. 係数: CLAY の比熱容量 (sp.)。 粘土材料の質量熱容量。 堆積岩の参考データ。