Теория и технология производства стали 1. Учебник для вузов. М. Мир, ООО Издательство act

• Название: Учебник для вузов. М. Мир, ООО Издательство act
• Анкор: Теория и технология производства стали 1.doc
• Дата: 22.04.2017
• Размер: 7.23 Mb.
• Имя файла: Теория и технология производства стали 1.doc
• Тип: Учебник; #5208
• страница: 84 из 88

Производные единицы СИ

			Обозначение
Наименование физической величины	Размер­ность величины	Наименование единицы	единицы
			междуна­родное	русское
Площадь	L2	квадратный метр	т2	м2
Объем, вместимость	I3	кубический метр	т3	м3
Скорость	LT-1	метр в секунду	m/s	м/с
Плотность	L3M	килограмм на кубический метр	kg/m3	кг/м3
Удельный объем	13Л/-'	кубический метр на килограмм	m3/kg	М3/КГ
Плотность электрического тока	L-4	ампер на квадратный метр	А/т2	А/м2
Напряженность магнитного поля	L-4	ампер на метр	А/т	А/м
Молярная концентрация	l-in	моль на кубический метр	mol/m3	моль/м3

Внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с единицами СИ

Наиме­нование величины	Наименова­ние единицы	Обозначение единицы		Соотношение с единицей СИ	Примечание
		между­народное	рус­ское
Масса	тонна	t	Т	Ю'кг
Время	минута	min	МИН	60с	Допускается также применять дру-
	час	h	q	3600 с	гие единицы, получившие широкое
					распространение: например, неде-
	сутки	d	сут	86 400 с	ля, месяц, год, век, тысячелетие и
					т. п.
Объем,	литр	1	л	10-3м3	1 . Не рекомендуется применять
вместимость					при точных измерениях.
					2. Во избежание путаницы от сме-
					шения обозначения буквы 1 с циф-
					рой 1 допускается написание Itr.
Энергия	электрон-	eV	эВ	1,60219- 10-" Дж	В физике
	вольт			(приблизительно)
Полная	вольт-	VA	В-А		В электротехнике
мощность	ампер
Реактивная	вар	var	вар		В электротехнике
мощность
Площадь	гектар	ha	га	104м2	В сельском и лесном хозяйстве

Понятия «масса» и «количество» вещества

«Масса вещества» (в пудах, граммах, фун­тах и т. п.) и «количество вещества» — поня­тия разные. Из основных единиц в Междуна­родной системе единиц (СИ) за единицу коли­чества вещества принят моль (mol); 1 моль — количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов и др.), сколько атомов содержится в 12 грам­мах углерода ¹²С, а именно 6,022 • 10²³. Это число является постоянной Авогадро — названо в честь итальянского ученого Avogadro и обозначается N_A- Производными величинами (так называемыми мольными величинами) яв­ляются мольная масса (г/моль), мольный объем (л/моль) и др. В литературе часто встре­чается несколько иное написание этих вели­чин, а именно — молярная масса (г/моль), мо­лярный объем (л/моль) и др. Это проявление традиций и тенденций русского языка, а смысловых различий нет.

Мольная масса М— отношение массы вещества к количеству вещества (кг/моль или г/моль). Зная массу молекулы, можно вычислить М. Значения М численно равны атомной или молекулярной массе вещества: для углерода Л/с = 12 г/моль, железа Л/_Ре = = 56 г/моль, кислорода а/оз = 32 г/моль и т.д. Если масса вещества т (г), а количество вещества п (моль), то М— т/п и т =М• п.

Запомнить: любое вещество в количестве 1 моль содержит 6,02 • 10²³ структурных еди­ниц (атомов, или молекул, или ионов). На­пример:

1 моль атомов ¹²С содержит 6,02 • 10²³ ато­мов ^|2С;

1 моль молекул воды содержит 6,02 • 10²³ мо­лекул Н₂О;

мольная масса углерода — 12 г/моль;

мольная масса воды — 18 г/моль и т. д.;

1000 молей = 1 кмоль.

Газы, используемые при прямом восста­новлении железа, предварительно подверга­ют конверсии. При конверсии метана СН₄ (например, в процессе Мидрекс) идет реак­ция СН₄ + СО₂ = 2СО + 2Н₂, в результате ко­торой из двух молей исходных материалов (СН₄ + СО₂) получено четыре моля (2СО + + 2Н₂) продуктов реакции, т. е. объем газа увеличился вдвое. Масса вещества не изменилась, а количество вещества возросло в 2 раза.

Металлургические реакции связаны обычно с использованием или с образовани­ем различных газов. Напомним, что при «нормальных условиях», т. е. при температу­ре О °С = 273 К, давлении 101 кПа (1 атм или 760 мм рт. ст.) 1 моль любого газа (Н₂, N₂, O₂, СО, СО₂ и т.д.) занимает объем 22,4л, так называемый мольный объем газа. Это значит, что при нормальных условиях объем 22,4л соответствует массе 2 г водорода (Н₂), 17 г метана (СН₄), 44 г диоксида углерода (СО₂) и т. д. (или соответственно 2 кг водорода, 17 кг метана, 44 кг диоксида углерода будут иметь объем по 22,4 м³). Если при проведении ка­ких-то расчетов (например, горения) получе­но, что в результате реакции С + О₂ = СО₂ образовалось 100 кг СО₂, то эта масса СО₂ со­ответствует 100 • 22,4/44 = 50,6 м³ газообраз­ного СО₂ (при нормальных условиях). Если температура газа не 0°С (273 К), а гораздо выше, то необходимо использовать уравне-

ние закона Гей-Люссака V,= V_u(\ + at). При температурах сталеварения объемы газов увеличиваются в 5-7 раз (по сравнению с расчетами при нормальных условиях). Для всех газов при нормальных условиях а = = 1/273,15; если температура газа возрастает до 1650 °С, то его объем К₁₆₅о-с⁼ *о(1 ⁺ + 1650/273,15) = 7, т.е. объем увеличился в 7 раз.

Энергия, теплота, мощность, температура

Калория (от лат. color — тепло) — количе­ство теплоты, необходимое для нагревания 1 грамма воды на 1 °С. Обозначается — кал (международное обозначение cal). 1 килока­лория (так называемая большая калория), т. е. 1 ккал = 1000 кал.

Джоуль (по имени англ, физика —Joule) — единица энергии, работы в системе единиц СИ. Обозначается — Дж. 1 Дж = 0,2388 кал, 1 кал = 4,18 Дж. Килоджоуль — 1 кДж (kJ) = = 1000Дж = 238,8кал.

Если при расчете величины ДС (напри­мер, ДС = ДЯ-7Д5, или &G=-RT[nK_l,) ис­пользовать данные, взятые из старых спра­вочников, в калориях, то необходимо приме­нить коэффициент пересчета 4,18, чтобы по­лучить результат в джоулях: 1 кал = 4,18 Дж.

Ватт (по имени англ, изобретателя паро­вой машины — Watt) — единица измерения мощности. Обозначается Вт (W). Ватт —ме­ханическая мощность, при которой за 1 с со­вершается работа 1 Дж. В электротехнике 1 Вт равен мощности тока силой 1 А при на­пряжении 1 В (эквиваленты: 1 киловатт (кВт или kW) = 1000 Вт = 860 кал/ч = 1,36л. с. (лошадиных сил); 1 мегаватт (1 МВт) = = 1-10⁶Вт.

Киловатт-час — единица энергии или ра­боты— работа, совершенная за 1 ч при мощ­ности 1 кВт. Обозначается кВт • ч (или kW- h); 1 кВт • ч = 3,6 • 10⁶ Дж = 3,6 МДж.

Лошадиная сила — внесистемная единица мощности. Обозначение—л. с. 1 л. с. = = 736 Вт; 1 horse power (англ. — л. с.) = 1НР = = 746 Вт =1,0139 л. с.

Британская тепловая единица (БТЕ), или англ. British Thermal Unit (BTU), часто ис­пользуется в технической литературе на ан­глийском языке как мера теплоты. 1 BTU — количество теплоты, нагревающее 1 фунт воды на 1 °F. I BTU = 252 кал = 0,252 ккал = = 0,293 Вт-ч = 1055,06 Дж.

Пересчетные значения для единиц рабо­ты, энергии и мощности:

1кгс-м = 9,81 Дж; 1 ккал = 4186,8 Дж; 1эрг=1 • 10-⁷Дж;

1 л.с.-ч = 2,65 • 10⁶ Дж; 1 кВт • ч = = 3,6-10⁶Дж;

1л. с. = 735,5 Вт.

Градус (лат. gradus — шаг, ступень, сте­пень) — единица температуры.

Различают:

а) градус шкалы Кельвина (по имени англ, физика — Kelvin). Обозначается К; 1 К (1 кельвин) = 1/273,16-й части термодинами­ческой температуры тройной точки воды;

б) градус шкалы Цельсия (по имени шведского физика — Celsius). Обозначается °С; 1°С=1/100 разности температур кипения воды и таяния льда. По термодинамической температурной шкале абсолютный нуль ра­вен -273,16 °С;

в) градус шкалы Реомюра (по имени франц. ученого — Reoumer). Обозначается °R; 1 °R = 1/80 разности температур кипения воды и таяния льда;

г) градус шкалы Фаренгейта (по имени нем. физика — Fahrenheit). Обозначается °F; 1°F= 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда. Температура таяния льда + 32 °F.

1 °С = 9/5 °F, I °C = 4/5 °R. Для сравнения температур используют уравнения:

l°C = 0,8°R=(l,8n + 32)°F.

Например, 8 °R = 8 : 0,8 = 10 "С и 10 °С =(1,8-10 + 32) = 50°F.

Градусы Реомюра используют нечасто, градусы Фаренгейта — чаще, особенно в Се­верной Америке. Если на территории Евра­зии температура воздуха + 20 "С, то по поня­тиям американцев это +68 °F.

Если замеренная температура стали равна 1600 °С, то при проведении термодинамичес­ких расчетов (например, при расчете величи­ны ДС) в формулах используется значение (1600+ 273) = 1873 К.