Capacité thermique de ciment Portland

June 8

Capacité thermique de ciment Portland


La découverte de ciment Portland a ouvert le domaine de la construction en raison de sa facilité d'utilisation, ainsi que sa durabilité structurelle. Le ciment est également utile en raison de sa capacité à stocker la chaleur en raison de sa capacité thermique élevée. Ciment pendant des températures élevées absorbe la chaleur et lorsque les températures refroidissent la chaleur ciment libère. Le ciment est un excellent matériau pour construire des maisons dans le désert où les températures pendant la journée sont très élevés alors que la nuit, ils peuvent baisser de manière significative. Essayer de températures modérées en utilisant le refroidissement et le chauffage peut devenir extrêmement coûteux. Donc, une maison construite en ciment dans le désert va rester cool parce que le ciment va absorber la chaleur qui ne sera pas libéré jusqu'à ce que les températures fraîches. Ensuite, la chaleur emmagasinée dans le ciment est libéré.

Bref historique de ciment Portland

Ciment a été développé par les Romains qui ont découvert que la chaux, les cendres volcaniques et de l'eau formé d'un solide qui était extrêmement durable et pourrait être utilisé pour construire des bâtiments. Le dôme circulaire du Panthéon a été construit en utilisant leurs connaissances des ciments. Malheureusement, lorsque l'Empire romain est tombé dans le désarroi de la connaissance de la fabrication du ciment a été perdu et ne fut redécouvert qu'au 19ème siècle. Joseph Aspdin en 1824 a breveté un procédé qui mélange de chaux et d'argile avec de l'eau pour former ce qu'il appelle le ciment portland parce qu'il ressemblait le calcaire se trouve sur l'île de Portland.

Le ciment Portland est maintenant produit dans presque chaque pays dans le monde aujourd'hui. Elle est produite dans de telles quantités, car il est utilisé dans tous les domaines de la construction. Il est beaucoup plus facile à mouler du ciment dans la taille désirée et dalles de forme que de se tailler ces formes en pierre. En raison de sa capacité thermique, il est aussi un excellent matériau pour maintenir le coût faible énergie dans des conditions extrêmes.

Composition de ciment Portland

Le ciment Portland est un mélange de chaux (CaO), de silice (SiO2), l'alumine (Al2O3) et de l'oxyde de fer (Fe2O3), où Ca est le calcium, O est l'oxygène, le silicium est du silicium, Al est l'aluminium et Fe est le fer. Lime provient généralement de dépôts de calcaire ou de craie. Clay et scories sont la source de silice et d'alumine, tandis que l'oxyde de fer est un sous-produit de la fusion du fer. Le ciment Portland est composé de ces composants dans les pourcentages suivants en masse: chaux 61-69 pour cent, de la silice 18 et 24 pour cent, de l'alumine 4 à 8, pour cent d'oxyde de fer et de 1 à 8, pour cent. Le dernier élément pour créer le ciment qui peut être versé et fixé à des fins de construction est de l'eau. De l'eau est ajoutée au mélange de poudre pour former une suspension qui fixe l'eau est incorporé par des réactions chimiques dans le produit final. Le ciment Portland est classé comme un ciment hydraulique, car le produit final durci est pas due à l'évaporation de l'eau, mais par des réactions chimiques.

Définition de la capacité calorifique

ciment Portland a une capacité thermique élevée, cependant, avant de discuter de la capacité thermique spécifique du ciment, il est préférable de définir le concept en général. La capacité thermique est définie dans la chimie et la physique des manuels comme «la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'un objet de 1 K à pression constante ou à volume constant», comme référencé par Oxtoby et al., 1999. La variable utilisée pour représenter la capacité de la chaleur dans une formule mathématique est C. K représente l'échelle de température de Kelvin qui est l'échelle standard utilisé dans la chimie et la physique. Un degré Kelvin est le même que d'un degré Celsius, cependant 0 C est égale à 273 degrés K.

La formule mathématique pour la capacité thermique est:

q = C x delta T

où q est la chaleur, le delta T est la variation de température et C comme indiqué précédemment est la capacité calorifique.

Typiquement la capacité de chaleur pour une substance ont été calculées sur la base des expériences et sont énumérés dans les tableaux dans les manuels ou des ouvrages de référence.

Spécifique Constant thermique de ciment Portland

La constante de chaleur spécifique (HC) de ciment Portland est: 0,84 KJ / Kg / K en fonction de la Boîte à outils technique Ingénieurs et la Portland Cement Association.

Calcul de la capacité calorifique du ciment Portland

En utilisant la constante de chaleur spécifique (HC) référencé dans la section 4, vous pouvez calculer la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de 1 degré d'un morceau de ciment Portland d'une masse connue. Pour ce faire, vous multipliez la masse du béton par la constante de capacité thermique (0,84 KJ / Kg / K).

q = HC x masse de ciment changement x de température

où q est la quantité de chaleur et la masse du ciment est en kg et le changement de température est en degrés Kelvin. Dans ce cas, le changement de température est de 1 degré.

Si besoin de connaître la quantité d'énergie nécessaire pour élever une masse de béton par une différence de température spécifique, disons 10 degrés, alors vous aurez multiple la masse de la masse de béton, par la différence de température par la constante de capacité thermique.

q = HC x masse de changement de ciment x de la température (10 degrés)

Parce que l'échelle de température Kelvin et Kg ne sont généralement pas des unités de mesure aux États-Unis la capacité thermique spécifique de ciment Portland est converti en unités plus généralement utilisés est de 0,20 BTU / lb / degrés F.