W; tepelné žiarenie
TÉMA: Tepelné žiarenie
2 Odpovedať).
hippieholgy diskusia sa začala 30.7.06 (00:27) nasledujúcim príspevkom:
Kto vie o tepelnom žiarení?
Natrafil som na niečo, čo neviem poriadne vysvetliť, pretože to vlastne nesedí. Skúsil som si to raz zapísať:
1 Úvahy o výmene tepla
1.1 Základné myšlienky
1.1.1 model
Predstavte si sústavu dvoch telies, ktoré majú určitú začiatočnú teplotu a tým emitujú tepelné žiarenie. Systém je umiestnený vo vákuu, celá výmena tepla prebieha čisto prostredníctvom tepelného žiarenia.
Žiarenie z jedného tela by malo úplne zasiahnuť druhé telo a naopak, v systéme sa nestráca teplo. Telá by tiež nemali byť priehľadné, je možné umožniť odraz, ale pre tento názor by to mali byť čisto čierne telá.
Ani ja neviem, ako to funguje v praxi, možno usporiadanie zrkadiel, šošoviek. slúžiť.
1.1.2.1 Emisia tepla
Vzorec pre emitované tepelné žiarenie hovorí, že emitované množstvo tepla Q je úmerné ploche a teplote výkonu štyroch. Čím väčší a teplejší je povrch tela, tým viac sa vydáva tepelné žiarenie.
V skutočnosti bude tepelné žiarenie v závislosti od materiálu a teploty rôzne silné pri rôznych frekvenciách, tu by sa to nemalo brať do úvahy.
1.1.2.2 Absorpcia tepla
Záznam závisí od odrazu, absorpcie a priehľadnosti tela, pretože iba čierne telo absorbuje. Všetko dopadajúce žiarenie sa teda premení na teplo pre telo.
1.1.2.3 Zostatok
V rovnováhe znamená, že každé telo vydáva rovnaké množstvo žiarenia, aké absorbuje. Vo svojej teplote zostáva konštantná. Pretože žiarenie z jedného telesa dopadá na druhé teleso a naopak, v prípade rovnováhy platí toto:
- emitované radiačné teleso 1 rovnaké ako absorbované radiačné teleso 1
- emitované radiačné teleso 2 sa rovná absorbovanému radiačnému telesu 2
to znamená, že telá udržiavajú svoju teplotu v rovnováhe.
To tiež znamená:
- emitované radiačné teleso 1 rovnaké absorbované radiačné teleso 2
- emitované radiačné teleso 2 rovnaké absorbované radiačné teleso 1,
pretože inak by sa jedno z tiel oteplilo alebo ochladilo.
1.1.2.4 Nerovnováha
Kým sa nedosiahne rovnováha, jedno telo vyžaruje viac žiarenia ako druhé; toto žiarenie absorbuje druhé telo.
- emitované radiačné teleso 1 rovnaké absorbované radiačné teleso 2
- emitované radiačné teleso 2 rovnaké absorbované radiačné teleso 1
Nerovnaké, ak je emitované žiarenie tela 1 väčšie ako emitované žiarenie tela 2
- Žiarenie emitované z tela 1 je väčšie ako absorbované žiarenie z tela 1 Telo sa ochladzuje
- Žiarenie emitované telesom 2 je menšie ako žiarenie absorbované telesom 2 Telo sa otepľuje
1.2 Možné vlastnosti modelu
Model s dvoma telami je možné meniť. Stav je potrebné brať do úvahy, keď je systém v rovnováhe, alebo ktorým smerom sa systém uberá, ak existuje nerovnováha.
1.2.1 Rovnaké povrchy
Ak sú povrchy rovnaké, žiarenie emitované jedným telesom je rovnaké ako žiarenie druhého telesa, ak sú obidve teploty rovnaké. (Žiarenie úmerné povrchu a teplote)
Pokiaľ dôjde k nerovnováhe (teploty nie sú rovnaké), teplejšie telo bude chladnejšie a chladnejšie.
1.2.2 Plocha 1 väčšia plocha 2
Ak je plocha 1 väčšia ako plocha 2, žiarenie emitované telesom 1 je väčšie ako žiarenie telesa 2 pri rovnakej teplote.
Výsledkom je, že telo 1 emituje do tela 2 viac žiarenia, ako sa dostane späť z tela 2, telo 1 stráca tepelnú energiu a ochladzuje sa. Telo 2 emituje do tela 1 menej žiarenia, ako sa z tela 1 vracia, telo 2 získava tepelnú energiu a otepľuje sa.
Je prekvapujúce, že v takom prípade by bolo treba nastoliť rovnováhu, ak dôjde k teplotnému rozdielu medzi telesami, ale súčasne to znamená rovnaké žiarenie spôsobené rozdielom v ploche.
1.2.3 Rovnaké oblasti, ale s jednostranným priepustným prvkom medzi nimi
Predstavte si prvok ako spätný ventil. Žiarenie z jedného tela môže prechádzať bez prekážok, zatiaľ čo žiarenie z druhého tela je zastavené, alebo ešte lepšie, odráža sa.
Tu sa jedno telo ochladí a druhé telo sa bude čoraz viac zahrievať.
1,3 významov
Model podľa 1.2.2 alebo 1.2.3 znamená, že jedno telo bude vždy teplejšie ako druhé. Predchádzajúce skúsenosti s teplom však hovoria, že telá majú vždy tendenciu získavať rovnaké teplo, dosiahnuť rovnakú teplotu.
Presne na tomto mieste musí byť pes niekde zakopaný, pretože také niečo nemôže byť. Čo sa nezmestí? Môže mi tam niekto pomôcť?
Len si predstavte, čo by sa s tým dalo urobiť:
1.4 Možné aplikácie
Chladnička/klimatizácia: chladnejšie telo na ochladenie, teplejšie telo na zahriatie
Kúrenie: chladnejšie telo sa ochladí, teplejšie sa zahreje
Výroba energie: Tepelné motory väčšinou fungujú na princípe, že tepelná energia sa prenáša z teplej strany na studenú, a teda sa energia môže odoberať zo systému. Vyššie uvedený model prenáša teplo z chladnejšej strany na teplejšiu, takže sa dopĺňa tepelným motorom. (Myslel by som si, že časť tepelnej energie by sa zmenila na entropiu, ktorá by sa potom premenila napríklad na mechanickú energiu v tepelnom motore). Dve chladné strany by mohli byť napríklad „spojené“ s teplotou okolia.
SaS137 odpoveď na 06/07/07 (15:59):
Pes je pochovaný v tomto predpoklade:
„Žiarenie z jedného tela by malo úplne zasiahnuť druhé telo a naopak, v systéme sa nestráca teplo.“
Problém je asi v tom
„Ani ja neviem, ako to funguje v praxi, asi by muselo slúžiť usporiadanie zrkadiel, šošoviek, ...“
nie je naozaj premyslené;-)
Výsledkom je, že povrchy vypadávajú z úvahy a voila, rozpor je preč!
hippieholgy odpovedal 07/08/07 (18:10):
Ďakujeme Vám za Vašu odpoveď. Medzitým som narazil na niečo, čo by mohlo fungovať ako riešenie tohto problému. S týmto plastom sa dá „zbierať“ svetlo. (Svetlo a tepelné žiarenie sú v zásade rovnaké, len rôzne vlnové dĺžky)
Difúzne svetlo je absorbované a opäť emitované. Vzhľadom na geometriu je možné nechať svetlo skoncentrovať. Napríklad plastová doska so svietiacou hranou. (Plocha platne väčšia ako plocha okraja) Týmto spôsobom by sa dalo dosiahnuť to, že časť žiarenia je vychýlená. Teoreticky to stačí na získanie teplotného rozdielu.
Pridám stránku výrobcu:
http://www.relux-gmbh.de/erklaerung/index.html (popis fyzikálneho princípu)
http://www.relux-gmbh.de/pocket/index.html (aplikácia)
Niečo iné pre tepelné žiarenie a vec by mohla byť prakticky možná? Určite zaujímavé,