Тепловой парадокс - а ты знал об этом?, Вещи, которые полезно знать.

Вот поэтому никто сферические спутники и не делает, они чаще вытянутые, нагревается малая площадь, а большая часть поверхности находится в тени и никаких проблем.

Познавательно , зеленю ! Деткам действительно полезно такие практикумы смотреть , да и взрослые с интересом посмотрят . Посмотрел у автора ролик простейшего парового двигателя , такой же запилить хочу .

Это сообщение отредактировал bouldering - 16.03.2015 - 23:55

Бляяяя...
Да ты же пытаешься объяснить, что ветер дует оттого, что деревья качаются, а их в свою очередь господь создал для качания!

А ты просто гуру самовыражения, спроси - хоть кто нибудь понял твоё изречение.

дате я вам тож задачку подкину - про тепловой парадокс) меня в свое время друг удивил этой статьей, казалось бы очевидные вещи, но почему то...

далее немного пересказа из источника:
"Тепловой баланс - всем известное явление. благодаря ему тела и объекты собственно и принимают температуру окружающей среды - при условии, что отсутствуют какие либо системы активного влияния на температуру объекта. как говорится - днем обычно теплее, а ночью — холоднее. Днем прогреваются, а ночью — остывают. Но есть один удивительный на первый взгляд эффект: ночью предметы могут остыть сильнее — и намного! — чем воздух.

Несколько десятилетий назад ученые продемонстрировали рабочий прототип устройства, которое в таких условиях остывает до температуры на десятки градусов (!) ниже температуры окружающего воздуха. Всё честно, без обмана: ни спрятанной внутри батарейки, ни теплообмена с более холодным телом, ни испарения рабочей жидкости, ни химических реакций, ни какого-либо иного варианта активного охлаждения тут не используется. Образец просто выносят в ясную ночь из комнаты на улицу, и он начинает охлаждаться до температуры ниже температуры окружающего воздуха сам по себе, совершенно пассивно, за счет действия законов физики.

Объясните, как такое может происходить и что ученые сделали с телом, чтобы добиться такого охлаждения. Постарайтесь не ограничиваться перечислением общих требований, а предложите конкретные шаги, как этого можно достичь. Реально ли добиться охлаждения ниже температуры окружающего воздуха солнечным днем?"

ответ легко гуглится, но вот пара подсказок, чтобы перед этим просто поломать голову:

первая: "за счет каких процессов может передаваться тепло. Какой из них способен охладить тело до температуры ниже окружающего воздуха и подложки, на которой тело лежит? Обратите также внимание, что столь эффективное пассивное охлаждение «работает» только на улице и только в ясную ночь."

вторая: "Ни теплопроводность, ни обдувание воздухом не могут охладить тело до температуры ниже температуры воздуха или окружающих предметов. Эти два механизма будут нагревать обратно остывшее тело. А механизм охлаждения здесь — это радиационная теплоотдача, остывание за счет теплового излучения. Нагретое тело испускает электромагнитные волны в далеком ИК-диапазоне и, расходуя таким способом энергию, остывает. между нашим телом и атмосферой, по идее, должно установиться излучательное тепловое равновесие. Если тело вдруг остыло чуть ниже температуры воздуха, то оно стало излучать меньше, чем поглощать, и этот дисбаланс вновь согревает его до температуры окружающей среды. Заметьте, что просто так заблокировать поступающее тепло, оставив излучение, не получится. Если мы поставим тепловой экран, который спрячет наш объект от приходящего со всех сторон излучения атмосферы, то он заблокирует также и излучение объекта. Здесь работает так называемый закон излучения Кирхгофа: чем меньше поглощательная способность, тем меньше и излучательная. Если объект неспособен поглощать, то он не может и излучать тепло."

Намек на то, как выйти из этого тупика, содержится в аккуратной формулировке закона Кирхгофа. Прочитав ее, подумайте, какие излучательные свойства есть у атмосферы и как этим можно воспользоваться :)

Ага блять, щас блять. Познаем внимательно термодинамики законы и определение вечного двигателя второго рода.

нагрев от солнца осуществляется излученимем. так же и охлаждение тела осуществляется изулчением в космос. кортко говоря в тени холодно, при освещении солнцем жарко

Че то я не совсем понял, а есть ссылка на эту статью в интернете?

давайте, давайте))) яомню про законы термодинамики. но это реальные эксперименты с реальными результатами. и все между прочим по законам физики.

если уж нагуглить никак - вот ответ:
"законы термодинамики тут ни причем. в подсказке сказано про закон кирхгофа в его точном прочтении, а он гласит: он выполняется не для всего спектра излучения целиком, как единого понятия, а для каждой длины волны отдельно. Поглощательная/излучательная способность тела может сильно меняться в зависимости от длины волны и к тому же для каждой длины волны может различаться для тела и для атмосферы. надо сделать так, чтобы покрытие тела почти полностью отражало или рассеивало тепловое излучение в «чужом» диапазоне и полностью пропускало излучение в своем. В этом случае получится, что тело хорошо заэкранировано от теплового потока атмосферы, но этот экран не перекрывает канал для радиационного остывания тела сквозь прозрачную атмосферу в космос.

Насколько же такая конструкция реальна?

Вообще, при комнатных температурах тепловое излучение от тел имеет вид широкого распределения (сплошной спектр) с длинами волн от нескольких микрон до нескольких десятков микрон. Это касалось бы и атмосферы, если бы она описывалась спектром абсолютно черного тела. Однако у атмосферы есть диапазон от 8 до 13 микрон, в котором она почти полностью прозрачна, а значит, и сама почти не излучает в этом диапазоне. Это так называемое инфракрасное окно атмосферы, которое играет важную роль в тепловом балансе Земли и формировании земного климата.

У подавляющего большинства тел спектр теплового излучения включает не только атмосферное окно, но и те области, где атмосфера сама излучает. За счет атмосферного окна тело может и остыть ниже температуры окружающего воздуха, однако этот эффект обычно невелик. Поэтому, если мы хотим добиться сильного охлаждения тела — то есть охлаждения не просто ниже температуры воздуха, но и холоднее всех окружающих тел, — его надо покрыть материалом, который выглядел бы «черным» (то есть сильно поглощал излучение) в диапазоне 8–13 микрон и одновременно с этим — максимально «белым» (то есть отражал бы максимум излучения) за пределами этого диапазона.

Ту же самую идею можно сформулировать иными словами. Чистому небу нельзя приписать какую-то одну, четко определенную излучательную температуру, поскольку интенсивность теплового излучения неба сильно скачет в зависимости от длины волны. Можно условно говорить про температуру неба в соответствующем диапазоне, и в области от 8 до 13 микрон небо оказывается очень холодным. Тело с покрытием, специально настроенным на этот диапазон, как бы приходит в тепловой контакт с этим очень холодным объектом, минуя теплый приземный слой атмосферы. Именно за счет этого тело и остывает так сильно.

Что касается подходящего материала, то никакого простого рецепта тут нет, и приходится действовать подбором. Так, собственно, и поступили десятилетия назад. Однако у современной физики есть кое-что в арсенале, что может еще больше оптимизировать найденный материал, — это многослойные структуры с контролируемыми электромагнитными свойствами. В оптическом диапазоне это фотонные кристаллы или их природные аналоги, обеспечивающие, например, окраску бабочек. В этих структурах, благодаря малой толщине каждого слоя (порядка или меньше длины волны), происходит интерференция света между многими слоями, которой можно управлять. Для нашей задачи надо подобрать такую же структуру, но только в ИК-диапазоне. За счет интерференции ее поглощательная способность должна быть очень низкой вне атмосферного окна и резко возрастать в диапазоне 8–13 микрон.

Что касается устройства, которое охлаждалось бы днем, на самом солнцепеке, то тут, опять же, сформулировать требование несложно. Надо, чтобы тело было покрыто материалом с очень низким коэффициентом поглощения не только в ИК, но и во всём видимом диапазоне. Другое дело, что добиться этого очень непросто.

но что же с практикой?

первые работы по поиску покрытия, наиболее эффективно использующего инфракрасное окно атмосферы, начали появляться полвека назад (см. обзор C. G. Granqvist, 1981. Radiative heating and cooling with spectrally selective surfaces). Путем перебора материалов выяснилось, что хорошо работает покрытие из моноксида кремния SiO толщиной 1 микрон на алюминии. Намного более тонкое или более толстое покрытие существенно ухудшает спектральные характеристики. С таким покрытием при благоприятных климатических условиях удается достичь охлаждения на 50 (!) градусов ниже температуры окружающего воздуха (C. G. Granqvist, A. Hjortsberg, 1981. Radiative cooling to low temperatures: General considerations and application to selectively emitting SiO films). В условиях обычной ясной ночи разница поменьше, но всё равно вполне достигает 10–15 градусов. Такое устройство работает как холодильник, способный отбирать у окружающих предметов поток тепла порядка десятков Вт/м2 и излучать его в космос. Внутри такого устройства летней ночью можно замораживать лед за счет — не постесняемся этих слов — прямого контакта с холодом космического пространства/

И напоследок — изюминка. Совсем недавно физики наконец-то добились пассивного радиационного охлаждения тел не только ночью, но и днем, под прямыми солнечными лучами. Формально, методика та же: помещаем тело в герметичную упаковку и наносим такое покрытие, которое отражает или рассеивает солнечные лучи, а также весь ИК-диапазон, кроме атмосферного окна. Зато в этом окне материал излучает очень хорошо. Предварительные результаты были опубликованы в 2013 году в заметке "В Стэнфорде изобрели полностью пассивный кондиционер". Совсем недавно результаты были улучшены, и статья этой группы вышла в журнале Nature.

В ясный калифорнийский декабрьский день это устройство было помещено на крышу здания, и в течение всего времени велась запись температуры устройства и окружающего воздуха. как только устройство вынесли из комнаты на открытый воздух и подставили под действие солнечный лучей, оно тут же начало охлаждаться (несколько противоестественное поведение, не правда ли?). Остыв за первые пять минут, оно в дальнейшем всё время держалось при температуре на 4–5 градусов ниже температуры окружающего воздуха. Для сравнения, в тех же условиях обычный простой алюминиевый лист прогревался бы до 40 градусов."

и послесловие:
Если такое устройство использовать как кондиционер, то оно уже сейчас способно отбирать и переизлучать в космос поток тепла порядка 40 Вт/м2. Авторы работы пишут, что дальнейшая оптимизация позволит повысить эту мощность еще раза в два. Ожидается, что в летние месяцы этот эффект будет лишь усиливаться, а значит, это покрытие может быть использовано не только для изоляции, но и для эффективного охлаждения зданий. Если технология изготовления такого покрытия станет рентабельной, то это станет поразительным по своей принципиальной простоте и по экономическому эффекту примером практического применения фундаментальной физики.

Добавлено в 11:49
да, вот источник

http://elementy.ru/problems/968?page_design=print

там же иллюстрации, немного более умных слов и ссылки на статьи-источники

Это сообщение отредактировал mAAAd - 17.03.2015 - 11:50

Интересная статья, запомню

Где то есть видео как стирлинг работает в качестве насоса для полива в саду. Нагреватель от солнца. Охладитель вода из колодца которая идет на полив.
Дешево и сердито.

Только я не пойму в чем парадокс...

В швеции кстати все подводные лодки на стирлингах.

Это сообщение отредактировал serjharrison - 17.03.2015 - 12:22

Я все равно не понял что такое тепловой двигатель. ТС, ты меня обманул.

Нужно всего лишь внимательно смотреть, чтобы заметить, как он ставил двигатель на кружку - она была доверху налита водой, поэтому контакт с днищем двигателя был напрямую с горячей водой.

И не "горячая кружка под днищем", а кружка до краев наполненная горячей водой.

дядька увлеченный и слегонца ебанутый )

Я почему то сомневаюсь в чистоте эксперемента во втором случае. Почему температуру льда берут за ноль градусов? Да, вода превращается в лед при нуле градусов, но если этот самый лед лежит в морозилке при -18С, лед уже не будет 0С. Соответственно и разность температур во втором примере будет больше, чем 20С.

Другими словами, если лед не 0С, а -10С, то никакого парадокса нет?

понятно что чувак снимает ролики для развития своего канала , а не для развития населения планеты, но логика в его словах присутствует:
а именно размещение двигателей в космосе( не на орбите земли) а на планетах(с сильно разряженной атмосферой)/планетоидах/огромных станциях(вавилон 5) способных быстро поглощать тепло, в этом случае разница температур действительно будет очень хорошо вырабатывать энергию, но всё это будет чушью если эту энергию не научатся передавать на расстояния в 100+ км , чтобы пролетающие мимо космические аппараты могли быстро получить её и двигаться дальше по своей орбите, в противном случае эта энергия не нужна никому кроме самих планет(не наделённых хоть какой-то атмосферой)

и тем не менее это так. обратный цикл Стирлинга используется, в частности, для сжижения газов в лабораторных условиях.

мало кто вообще знает о существовании такого двигателя

Это сообщение отредактировал ундер - 17.03.2015 - 12:52

Чёт люто как-то....
Парадокс теплообмена знаю, а вот тепловой парадокс - это что-то из области нанохуйни от Петрика. На фразу "тепловой парадокс" только одухотворённый фейс ТСа гугл выдаёт.

Уважаемый популяризатор! Удалите нахер все видосы, где делаете выводы, расходящиеся с фундаментальной физикой. В том, что популяризация - дело благородное - я с вами соглашусь. Но ложь (даже во благо) - не лучший способ заинтересовать детей в физике. Скорее всего они узнав о лжи - просто полностью отвернутся от физики, даже если в них проглядывались Энштейны.

А ещё хуже если ТС верит в это.. Тогда вобще труба.. Считать себя умнее в физике космоса, чем люди, строящие космические станции - это.. не буду говорить, это оскорбительно. Но вы меня правильно поняли.

не зная формулы сразу подумал что наверняка там кельвины будут. Удивительно для тех - кто со школы не понял значение абсолютной температуры.

ТС прав, что заставляет людей своими роликами задуматься.

Кто задумался - молодец, может и вспомнит что-то полезное и возразит.

Кто поверил на слово - тоже молодец. Верит...

Двигатель Стирлинга - хорошо, безграмотная постановка эксперимента и трактовка недостоверных результатов - плохо.

Нет там парадокса, есть корявая методика проведения эксперимента и проверки результатов.

Кроме разницы температур нужно также учитывать теплоемкость и теплопроводность "источников" разницы температуры. Тающий лёд эффективнее охлаждает, нежели воздух и разница температур при использовании льда будет больше.

Пусть он попробует с водой 20 градусов/тепло/ и воздухом 0/холод/ или с водой 40 градусов/тепло/ и водой 20 градусов/холод/.

А потом пусть объяснит, гений... парадоксов друг.

заснул

Никакого парадокса нет.
Во-первых, в первом случае тепло отводит воздух, во втором - лед, который отводит тепло быстрее.
Во-вторых, температура льда может быть -30С, тогда дельта будет не 20С, а больше.

А электрический двигатель может быть генератором?

Добавлено в 13:17

Кубики льда на видео подтаявшие - на их поверхнисти видны капли воды. Скорее всего, их температура близка к нулю.

благодаря вашим спорам я немного вспомнил физику!