При обсуждении термодинамических аспектов работы солнечных панелей, высказываются утверждение, что никакой объект нельзя нагреть солнечным светом, выше, чем температура, которой соответствует спектр солнечного света – около 6000 К, даже если его концентрировать.
Соображения вполне понятны – сколько не клади в печку угля, вольфрама им не расплавишь, так как температура горения угля ниже температуры плавления вольфрама. Максимальная температура горения угля определяется энергией окисления атома углерода отнесенная к одной молекуле углекислого газа ограничена.
Ситуация “усугубляется” тем, что с единицы площади любого тела, может быть излучено только определенное количество энергии, и это количество зависит только от температуры.
Согласно закону излучения Кирхгофа, отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел.
И у некоторых складывается впечатление, что более низкотемпературное излучение, направленное на более горячее тело, будет наоборот его остужать, точно так же как скажем при контакте двух газов.
Но давайте разбираться.
Согласно понятию абсолютно черного тела (АЧТ), оно поглощает все излучение, которое на него падает, и нет никаких дополнительных оговорок о температуре черного тела.
А вот излучает АЧТ, согласно его температуры.
Тогда простое следствие закона сохранения энергии – температура АЧТ будет повышаться, то тех пор, пока суммарная мощность излучения не сравняется с суммарной мощностью падающего излучения.
И если энергетический баланс поглощенного излучения и излученного требует более высокой температуры, то АЧТ нагреется выше, чем температура источника, от которого исходит излучение, принимаемое им.
“Прямое” излучение и поглощение не приведет к повышению температуры АЧТ выше температуры излучателя. В “лучше” случае нагреет до такой же температуры.
Но если с помощью зеркал, собрать излучение с большей площади и направить на АЧТ, то суммарная энергия будет соответствовать более горячему излучателю, и АЧТ должно будет, соответственно, нагреться до более высокой температуры, тем излучатель.
В принципе на эту тему все, можно было бы разобрать несколько частных примеров, но пока обойдемся без этого.
В следующей статье разберем этот вопрос с точки зрения спектров.
Чушь псевдонаучная
Комментарии
Думаю, будет в тему.
П.Л. Капица
ЭНЕРГИЯ И ФИЗИКА
Доклад на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР,
Москва, 8 октября 1975 г.
См.: Вестник АН СССР. 1976. № 1. С. 34-43.
Мечта зеленых.
Свет даром.
Нет главного элемента - розетки
Так вопрос же в обсуждаемом утверждении не в энергии, а в температуре системы. Если нагретое тело содержит часть энергии, то почему оно не может иметь бОльшую температуру? Система должна быть не термодинамической.
Самый простой пример: накопили энергию солнца в аккумуляторах и ею зажгли токамак с 10 миллионами градусов. Почему нет?
Попробую подыграть ТС. Видимо, речь идёт о некоей предельной температуре, соответствующей максимальной частоте гамма-квантов, падающих на ачт.
Токамак зажигают не гамма-квантами, а электронами. А с электронами ситуация интереснейшая, но боюсь озвучивать, чтобы не покусали Знатоки!)) Намекну только, что с гамма-квантами чутка по другому происходит преобразование массы в энергию, чем с "чистыми" электронами.
ничего нет там сверхестетсвенного , равно кк никто не ведаеьт что такое преобразование энергии в массу. Энерги вреннгнная компонента 4-вектора энергии импульса . и завсит от системы координат, масс - скалярный инваоиант и не зависит от выбранной системы координат, поэтому и преобразовани скаляра в вектор нет
ваша проблема в том что у вас обучение западное, где нормой является 2х стандартный подход
почему через посредник в виде фотонов не может передать энергию от холодного к горячему, а посредник в виде электронов может?
Нет уважаемый у мире образование совершенное восточное - точнее востоевропейское среде точное советское московское. При СССР умели учить физику.
потому что это противоречит 2 началу термодинамики, вам как краснодипломнику физфака рази это не говорили? И посредник в виде электронов тоже не может
да-да... целый 2 выпускника мфти считали что КПД преобразования электричества в тепло не 100%
вы или крестик снимите или трусы наденьте... я же двухстандартный вы...
если уважаемый то не ерничайте
ну а может в неком черном ящике
фотоны залететь... там нагреться (понятное дело только часть из-за законов сохранения энергии) и вылететь уже нагретыми и нагреть уже даже по вашему бреду тело до более высокой температуры чем первоначальный источник
https://aftershock.news/?q=node/1140837
Хорошо. Намекну ещё раз. Электрон и позитрон. При встрече полностью превращаются в два одинаковых гамма-квантами по приблизительно 0,5мэв. И в отличие от исходных частиц не имеет массы. Простое и возможно неправильное объяснение: а электрон и позитрон и есть эти два гамма-кванта, но "хитро" замкнувшиеся сами на себя, типа - внутреннее вращение, причём структура этого вращения двухмерная. И это замыкание привело к образованию массы..... А вот в чем на самом деле вопрос, так это в том, что именно является в формуле E=mc^2 функцией, а что аргументом. Лично я для себя придумал, что все части формулы без исключения - функция, то есть и масса, и время, и расстояние способны превращаться в энергию. Мне просто проще так жить!))))
масса не меняется, если рассматривать систему целиком
Чушь вы уважаемый порите. В системе центра масс в которой электрон и позитрон( да и в другой отберёт в это нагляднее) ., Релятивистский инвариант под названием квадрат 4-вектора остаётся постоянным и до и после анигилЯции и равным 4 m_e^2, а масса каждого из фотонов после анигилЯции равна 0. Таким образом сама масса в релятивистской теории перестает быть аддитивным инвариантом системы. Кстати если поставить зеркала (техниескская сложность в том что никто не умеет делать зеркала для гамма квантов), то гамма квантов пойдут в обратном направлении и снова породят лектрон-позитронную пару. Такие процессы вовсю шли при первичном нуклеосинтезе, читате Вайнберга - Первые три минуты... Да и ещё - энергия - функция читай математическая абстракция физической системы, впрочем как и масса . И равенство чисто математическое.
Вроде готовятся эксперименты,по крайней мере теоретические работы по 2х фотонной физике имеются... если я правильно помню энергия нужна 150 ГЭВ
ну вообще говоря о любой, в приложению к солнцу не надо никаких гамма квантов, тостаточно нагреть ну скажем до 7000К
потому что система в термодинаимческом равновесии... приемник и излучатель часть равовесной системы, набор линз механизмы теромодинамических процессов (о которых речь идет в детальном равновесии)... да и если не вкурасх то понятие температуры прменяется только для равновестных или квазиравновесных распределений вероятности. поэтому длямонохроматического лазерного излучения нельзя ввести вообще понятия температуры, рвво как и для вашей конфигурации - равновесия нет
но посредник в виде лазера может передать энергию от холодного к горячему,
на всякий случай уточню что в случае солнца лазер или электронный пучек должны нагреть мишень всего до скажем 7000К чтобы опровергнуть невозможность передачи энергии от холодного к горячему
Может. Но это неравновесная система. При работе лазер будет рассеивать кучу энергии в виде теплового спектра в несколько сотен Кельвин. Плюс монохроматический спектр самого лазера- это распределения явно отличается от равновесного распределения планка. Но если вы поместите лазер и нагревамую систему в резонатор, то рано или поздно ваш лазер перестанет работать (потому что рассеиваемое ранее излучение начнет снова поступать к лазеру нагревая и его аппаратуру и рабочую среду) от перегрева и система придет к теромдинамическому равновесию.этоттермодинамически равновесная конфигурация
то есть если тем или иным способом разделить поток фотонов на "более горячие, и н=менее вы противоречие не видите? и нагреть можно более горячими
у вас при создании фильтра часть исходной энергии потеряется, и стало быть вы даже исходную температура создать не сможете... Мда вам точно нужно писать учебник феерическая теродинамика
так и от излучающего обратно приемка часть в реальности вся в итоге теряется...и что?
как то у вас сложно...достаточно просто ударить молотком чтобы лазер не работал...
зачем в резонатор помещать? рассеивать тепло можно на эти же панели которые вырабатывают электричество... чем это противоречит?
затем что термодинамика классическая работает с системами в термодинамическом равновесии... А неравновесная термодинамика работает с потоками энергии и вещества (вызванные наличием внешнего источника свободной энергии ака неравновесного состояния - например месторождения угля в кислородной атмосфере). В классической термодинамике невозможно тепло от холодного тела к горячему передать (и этот именно случай рассматривается у вурфела, из которого вы слямзили пример), а в неравновесной возможно (за счет диссипации свободной энергии того самого внешнего источника благосостояния), но временно покуда не рассеяцо весь градиент неравновесности, создающий праздник жизни, поелиеку начнет из неравновесного но стационарного состояния (далеко с не самой высокой энтропией, и в котором не выполняется принцип детального равновесия) начнет релаксировать в вечное стационарное состояние - состояние термодинамического равновесия - с максимально энтропии и скорость прямыз иобратных процессов равна (в одном месте прибыло и тут же убыло за пикосекунды)
у вурфела -, я даже не знаю кто и что это))
ссылку что ли дайте хоть посмотрю))
если что я и слямзил, то из лекций))...и то по памяти))
а на счет диссипации
нагретая прямыми лучами солнца тело... начинает излучать...это не диссипация?
ведь если бы не изучало нагрелось не только до температуры источника но и до бесконечности...
система должна при этом находиться в термодинамическом равновесии... то есть бесконечно долго
статья о другом
Так.
Я правильно понимаю, что если взять достаточно большой эллипсоид из отражающего материала, гладкого металла например, и в оба его фокуса поместить два небольших(относительно размера эллипсоида) шара разного диаметра и одной температуры, то меньший шар нагреется выше начальной температуры? Ведь всё излучения от одного шара будет попадать на другой и наоборот, а больший шар будет излучать больше во столько раз, во сколько его поверхность больше.
У модели АЧТ есть малюсенькая дырочка, в которую попадает энергия, которую это самое АЧТ принимает. Поэтому помещать АЧТ в какой либо фокус - полнейшее непонимание условности АЧТ вплоть до потери важности АЧТ для науки.
это не важно... солнце вона не малюсинькая дырочка - а тем не менее ее поверхность имеет спектр сильно приближенный к равновесному
АЧТ взято только для упрощения...можете брать реальное...к тому же есть дела близкие к АЧТ
неправильно. хотя вопрос замечательный. Предположим первоначально полость не заполнена излучением. Любой элемент абсолютно черного тела излучает ихотропно во всех направлениях это означает что значительная часть излучения (хоть от маленького хоть от большого шарика не попадет на шарик в противоположной полости, а будет многократно переотражаясь от стенок полости постепенно заполнять всю полость равновесным излучением (термодинамическое равновесносие будет достигаться как раз засчет попажания части излучения на шарики и снова переизлучение). при при этом оба шарика начнут остывать (терять энергию на заполнение полости излучением, как только наступит термодинамическое равновесие полости будет заполнена однородно и изотропно тепловым излучением, температура которого будет равна температуре шариков, и со стороны полости будет испускать в полость столько же излучения сколько и поглащается им (принцип детального равновесия)
)))
а если шарика разного размера?))
получают они одинаковую энергию, так как находятся в фокусах
и излучать должны динаковую
но площадь у них разная...))
Вообще не важно размеры, форма и количество, материал и температура. важно только то что изначально полость незаполнена излучением, и наполняется она излучением за счёт равновесного излучения помещенных тел. Рано или поздно во всех частях полости температура сравняется и будет рана температуре равновесного изотропного и однородного излучения.. и повторно с любого элемента поверхности шарика излучается изотропное излучение(!он из - за малых но конечных размеров самого шарика будет находиться вне фокуса), и только в одном направлении (мера 0 в математическом предельном случае смысле) излучение пойдет строго ко второму фокусу. Во всех других направлениях (почти во всех) излучение нпопадет на второй шарик после 100500 перевооружения или вообще не , попадет, если рассматривать в парадигме геометрической оптики, если в волновой оптике или квантовой механики, учитывая краевые эффекты быстро приведут к возникновению равновесия
вы тоже не понимаете что взято только для упрощения, что то же самое можно делать вообще с любым телом?
"Ведь всё излучения от одного шара будет попадать на другой и наоборот, а больший шар будет излучать больше во столько раз, во сколько его поверхность больше."
Не все излучение большого шара после отражения попадет в маленький шар. Наверняка попадут только лучи проходящие через центр большого шара, часть остальных промажет и вернется к большому шару. Условно говоря размеры "фокусного пятна" (трехмерного) у шаров будут разные.
и что в этом странного? если нет потерь энергии и шары например различаются в 2 раза по радиусу, то и температура будет различаться по радиусу и система будет находиться в равновессии
феерично. прежлагая написать курс Фееричная Термодинамика. Будет пользоваться успехом.
лучше напишите курс почему человечество не может создать температуры выше 6000К
так как как ни крути, исключая аэс, вся энергия человечества от солнца
Из-за того что материалов соответствующих нет. Все испарится придлительной работе. Если вы о токомаке - там тоже импульсный режим работы, ибо невозможно удержать плазму в объеме даже не смотря на шнуры, да и проблемы с загрязнениями нарастают - вещество плазмы требует переочистки оттяжелых ионов ( они вызывают быстрое охлаждение плазмы из-за тормозного излучения)
то есть есть если бы солнце имело чуть пониже температуру излучения то можно было нарушить ваш закон термодинамики?)))
Не верно. все излучение попадает только из одного фокуса в другой. Но поверхность излучающего шара не находится точно в фокусе. А значит не все излучение будет попадать на приемный шар. Элипсоид создаст изображение излучающего шара в приемном фокусе того же размера, что и излучающий шар. Часть излучения будет проходить мимо маленького принимающего шара. То есть вы не получите поверхностную плотность энергии на прнимающем шаре большую, чем поверхностная плотноть энергии излучающего шара. Температура не превысит иходной.
на счет изображения можно поподробнее? так как я знаю только про точечные фокусы...
хотя, сне получится... только точечный источник в точку приходит
а имеющий не нулевой размер... в лучшем случае придет в такой же, в худшем в больший... в общем надо доказывать что соберется в более меньший размер
ниочёмная ахинея
поставил панелей,выработал ыликтриццтво и оным выдал плазмотроном хоть 100.000 по цэльсию
ппроцесс неравновесный . а взадаче речь идет о равновесной ситуации
а какая разница? телло передалось от холодного к горячему?
Большая разница. Термодинамика классическая имеет дело с равновесными системами, в которых идут спонтанные процессы релакчэсации, как в книге . А то что существуют неравновесные системы которые ограниченное время за счёт подвода внешней работы и отвода во внешний тепловой резервуар тепла могут находится в неравновесное состоянии -;это известно практически. Зайдите на кухню положите помидор убедитесь что он целые сутки переносится ... А потом отключите на несколько дней холодильник из розетки.
Страницы