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瓦数、焦耳、摄氏度、mAh、电阻值、比热容,它们之间的关系

发表于 2019-11-6 15:22:28
瓦数、焦耳、摄氏度、mAh、电阻值、比热容,它们之间的关系
这些有什么联系?
关系.png
本文以悦刻机子为例,做一个计算以及知识点的讲述;
讲解思路:逐一概念熟悉,再分析其中的计算联系。

瓦数:电功率的单位

电功率:电流在单位时间内做的功叫做电功率,是用来表示消耗电能的快慢的物理量,单位瓦特。

悦刻使用的麦克韦尔的黑陶雾化芯,宣称机子6.5W的功率能够实现其他雾化芯9.5W的效果。

电功率作为表示电流做功快慢的物理量,一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒内所消耗的电能;

电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积(P=U·I)。对于纯电阻电路,计算电功率还可以用公式P=I^2*R和P=U^2 /R(高中物理知识)。

功率

功率

以悦刻机子电阻1.2R,功率6.5W,根据公式P=I2R,可计算出电流2320ma。


焦耳:热量的单位

热量(Joule)的公制单位,简称“焦”;

在1N的恒力的方向上发生1m的位移做的功为1J(焦耳,简称焦)也就是1J的能量。

以生活中的物体举例:

(1)一只鸡蛋约重50克,把一只鸡蛋举起两米高,鸡蛋的势能就增加1焦耳;

(2)同样把这只鸡蛋,从静止加速到6米每秒,鸡蛋增加的动能就是1焦耳;

(3)把一瓶550ml的矿泉水,提高0.18米高度,这瓶水的势能增加约1焦耳;

这里的概念上有了力和距离,可以不用太在意,换一种理解方式是,能量是守恒的,力的热量和物体的热量转换是守恒的。

与功率的单位是:

1焦耳(J)=1瓦特×秒(W·s)

1度(1kw·h)=3.6×10^6焦耳(J)


摄氏度:温度的单位

摄氏度的含义是指在1标准大气压下,纯净的冰水混合物的温度为0摄氏度,水的沸点为100摄氏度,其间平均分为100等份,每一等份为1摄氏度,记作1℃

温度(temperature)是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。

温度与摄氏度大家都清楚,不做细化分析;


mAh:电池容量的单位

mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数。折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑。库仑的国际标准单位为电流乘以时间的安培秒:

1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑

mAh并不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算,它乘上当前的电压就是真正的能量。要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计(这个展开有点庞大,后期再出文详细说明电池相关)

以悦刻电池350mah为例,说明实际应用:

350mah满电时候,表示以350ma的恒定电流放电,可以放电一个小时。

电池

电池



电阻值:物理量

电阻(Resistance,通常用“R”表示),是一个物理量,在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。

电阻由导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值来定义,即R=U/I。

当导体两端的电压一定时,电阻愈大,通过的电流就愈小; 反之,电阻愈小,通过的电流就愈大。

以悦刻为例,发热丝电阻值为1.0-1.2Ω。


比热容:物理量

比热容,是热力学中常用的一个物理量,表示物体吸热或散热能力。比热容越大,物体的吸热或散热能力越强。其国际单位制中的单位是焦耳每千克摄氏度J/(kg·℃),即令1KG的物质的温度上升1摄氏度所需的能量。

为什么会说到这个,因为后面计算关联时候要用到这个,如果不是很理解,就理解成这是每一种物质固有的吸热和散热能力。以水为例,水的比热容是4186 J/(kg·℃)


它们的关系

根据1焦耳(J)=1瓦特×秒(W·s),以水做例子,水的比热是4180J/(kg.℃),

假设10W,2ml(0.002kg)的水:

10W/(4180*0.002)=1.196℃  

也就是10w的雾化器,在1S时间,能够加热2ml的水的升温是1.196℃

想想我们平时的烧水壶,1kw的烧水壶,要烧开1L的水,室温25-100℃,需要的时间是62.7S;


它们在电子烟中的关系

甘油的比热容是2.40KJ /(kg·℃);

丙二醇的比热容是2.48KJ /(kg·℃)。

而电子烟中使用的是烟油,甘油和丙二醇的比例基本达到90%以上,以5:5为例折合比热容为2.44KJ /(kg·℃),

但是这里要说一下,电子烟中的加热是利用陶瓷雾化芯升温来实现对烟油的加热,而麦克韦尔的雾化芯主要成分是硅藻土,硅藻土的主要成分是SIO2,SIO2的比热是0.966KJ/kg·°c,但是关于悦刻使用的雾化芯官方说法的硅藻土具体成分不详,无法精确其中的比热,需要测试得出。




以悦刻为例,6.5W的功率,以官方说法0.3秒即可达到220℃,根据公式W(瓦)=J/S(焦耳/秒)来推测其中的比热,以雾化芯重量为0.1g计算,经计算可得比热值C:


C=6.5W/[220℃*(1/0.3)S]/0.0001kg  =89J/kg·°c

由这个结果可知,与SIO2的比热966J/kg·°c,差了将近10倍,但是如果以纯SIO2来计算的话


6.5W/(966*0.0001)=67.28℃


即每秒升温67.28℃,似乎好像也不对,所以悦刻使用麦克韦尔的黑陶不是纯粹的SIO2,其中添加了比热相对小的材料,具体是什么就不清楚了,这里列举比热容相对小的材料:


  • 铀:0.12kJ/kg·°c;

  • 铅/金/铋/铱/铂/钨丝:0.13kJ/kg·°c

  • 汞/钽:0.14kJ/kg·°c

  • 锡:0.21kJ/kg·°c

  • 镉/银:0.23kJ/kg·°c

  • 铜:0.39kJ/kg·°c

  • 铬:0.45kJ/kg·°c

  • 镍:0.54kJ/(kg·c)


另外关于350mah的问题,这个是电池容量,类比鱼池的总蓄水量,那么1.2欧和悦刻说的6.5W,就是出水口,要把整个鱼池的水放完,需要多少时间的就类似一个应用题目,当然这个题目是需要知道里面的关系的:


已知功率6.5W,电阻1.2欧,根据P=I2R,可计算出电流是2.32A,350mah的意思是以350ma可以放电一个小时,但是我们现在是2320ma,明显不够一个小时,那具体时间是多少?


换算成秒计算,可得出时间是350/2320*3600=543s,假设一次抽烟3S,那么就可以181次;


也就是一次满电可以抽181次,3S一次;


口数.png


悦刻官网数据是250-300,这个就因人而异了,毕竟每个人的抽烟习惯以及抽吸时间都不是3S,


以上,仅个人观点,理论计算基于个人认知难免出错,如有错误地方,还望大家指出。


另外,文章部分内容来源于网络或朋友圈,无法核实真实出处,如涉及侵权,请联系今日电子烟更正或删除。


发表于 2019-11-7 00:03:17
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发表于 2019-11-7 08:32:02
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发表于 2019-11-7 10:17:14
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发表于 7 天前

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