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
вово...
у вас при каждом акте окисления атома углерода выделяется предельная энергия.
эта энергия передается молекуле со2 откуда возьмется дополнительная энергия, если молекула со2 получила большую энергию и температуру?
Вот именно, что энергия а не температура.
Не надо энергию путать с температурой.
Предельная температура горения угля вычисляется из условия, что воздух из окружающей среды и сам уголь имея температуру окружающей среды смешиваются и сгорают, выделяя энергию, - зная сколько энергии было заключено в компонентах и сколько выделилось можно вычислить итоговую температуру.
Но внимательно посмотрев на подчеркнутые слова, нетрудно сконструировать такую печку, в которой эта предельная температура была бы превышена.
ну если будет один кислород и уголь и в замкнутом объеме, то внятное дело температура будет выше но зачем???
ну а если вы добавляете руду, то очевидно что часть пойдет на подогрев руды, и на как там это в химии называется реакция обмена - переход кислорода с руды на уголь...
в общем может для юного техника эксперимент интересный... но к данной статье не имеет отношение
Температура будет выше, если Вы предварительно подогреете кислород и уголь.
Т.е. направите выделившееся тепло не на нагрев руды, а на подогрев следующей порции топлива.
Тогда при следующей фазе горения температура превысит "предельную" (хотя никакая она не предельная).
И таким образом, сжигая уголь теоретически можно достичь любой, сколь угодно большой температуры.
Хотя предел все же будет - это температура разложения угарного газа на компоненты.
А зачем?
Чтоб расплавить тугоплавкие материалы при помощи топлива с низкой температурой горения..
а если еще направить концентрированные солнечные лучи сверху, а снизу подогреть термоядом...так вообще...
вы дурак и не поняли что имелось в виду когда писалось про уголь или прикидываетесь ?
Похоже это Вы дурак.
я закончил физфак в нормальном вузе(это важно) с красным дипломом
а на дурака вы в каком пту учились?
Не похоже что Вы там что-то закончили.
В физике вы мало что понимаете.
Я закончил физфак университета, кафедра теоретической физики - если Вам интересно.
какого?
Это чтобы знать какой обходить... так как там полные идиоты выпускаются... вы реально не поняли о чем абзац про уголь?
покажите мне как добавлением угля при его избытке можно повысить температуру в любой печке?
начальные условия стандартные... а то вы опять нагреете до 100 000 градусов и скажите вот...печка у меня такая с подогревом))
Что Вам непонятно?
Это детская арифметика:
Разделяете уголь на две части: одна часть используется не на нагрев руды, а на нагрев второй половины угля.
И эта вторая половина поступает в топку уже нагретая до высокой температуры и выделившееся при горении тепло складывается с тем, которое выделилось при сгорании первой половины угля.
Получается условная энергоемкость нагретого угля в два раза больше не нагретого и температура, полученная при сгорании нагретого угля будет выше.
Если хотите получить еще более высокие температуры - делите уголь на еще большее количество частей.
еще раз
1. еще раз вы не ответили про вуз
2. пример был не о том как можно повысить температуру а регулярным истользованием
ну для таких тупых как вы
уже использоваться в стационарном процессе ваша схема...
если вы сделаете ваше действие то температура у вас не повысится так как вы достигли уже предела при котором начинается обратный процесс - распад со2 на уголь и газ
или вы реально думаете что так можно получить бесконечную температуру...тогда нужны врачи - вдруг вы еще и опасность для общества представляете
Про предел со (а не со2) я уже писал Выше - читать надо внимательней.
А вопрос стоял именно в поднятии температуры выше температуры горения и я разъяснил как это можно сделать.
Мне непонятно что Вам непонятно - против чего Вы там боретесь и яростно возражаете?
Что касается ВУЗа - то какая Вам разница? - плохих университетов не бывает.
бывает и один из них как раз ваш...
а какое отношение ваш пример по специальным условиям, который все равно в пределе дает постоянную температуры относится к теме статьи?
Как раз прямое отношение имеет к теме статьи.
В статье предельная температура сгорания угля приведена как пример недостижимости более высоких температур.
Я показал, что аналогия неправильная - в отличии от света, тепло сгорания угля можно "сфокусировать" и добиться большей температуры.
Со светом же такого "фокуса" сделать нельзя.
Вам это понятно?
Любитель метиться ВУЗами - не ВУЗами надо мериться а знаниями, с чем у ВАС проблемы - когда спесивый дурак не может победить по знаниям он начинает песню "а ты кто такой?".
сформировать, но не достичь еще больших...ведь если вы начинаете выискивать неточности, ваш ответ должен быть тогда уж лишен из тоже...
то есть если сконцентрироваться на именно этом абзаце, то как минимум вы должны показать что ваш метод позволяет достчь температуры плавления вольфрами
или неограниченного роста
так как иначе получает ровно то что написано в этом абзаце... вас этого не научили в вашем вузе как все?
мне кажется тему учебы вы первый подняли...не?))
а теперь стыдитесь назвать свой вуз..а что так... вы же мне советовали подучиться вот пойду в ваш...где таких умных как вы учат...)))
лучше уж рассчитайте какую предельную температуру можно получить вашим методом
ну и как вы его будете реализовывать интересно...как будете нагревать уголь и чтобы он у вас не загорался на воздухе... как тут кто то написал - вакуумировать комнату перед каждым использованием ик пульта))
Нет. Определяется количеством молекул способных прореагировать в единицу времени в унитарном объёме. Поэтому продувка кислородом под давлением даст намного более высокую температуру. Ну и энергией окисления, но то константа.
нет энергия определяется только энергией окисления...а дальше куда эта энергия идет...
в части подкидывания угля все написано корректно
вы просто не сможете создать оптическую систему, которая сконцентрирует излучение от холодного тела в пятно меньшего размера с большей плотностью в принимающем пятне, чем поверхностная плотность излучающего тела.
обычная линза великолепно справится или скажите какой фундаментальный закон ограничивает плотность электромагнитного излучения ?
полное внутреннее отражение в линзе ограничит телесный угол сбора излучения от источника.
Затык не в концентрации излучения, в этом как раз не проблемма, в конце концов есть зеркала, а именно в теле приемнике, точнее в механизме излучения и приема квантов энергии.
вы попробуйте спроектировать такие зеркала, построить изображение и посчитать плотность излучения на это изображение. Раздел геометрическая оптика
а в чем проблема, для начала давайте разберем идеальные зеркала...
нет в проблемы в механизме излучения
Какие?
??????????????????????
а зеркала?))
Фишка в том, что ачт - сущность сфероконная. Как только реальное тело достигнет температуры, излучающей на той же частоте, что и падающее излучение, то нагрев прекратится, а лишние гамма-ксванты будут тут же переизлучены.
уважаемый спектр АЧТ он непррывный - и характеризуется одним параметром - теипературой по всему многообразию сатот , поэтому не понятно о какой частоте вы вообще речт ведете
Я о том, что ачт, поглощая весь спектр квантов, нагревается. При достижении некоторой температуры, для квантов меньших энергий ачт перестаёт быть ачт, и становится абт, отражая мелкие кванты. . А кванты более высоких энергий продолжают поглощаться, пока температура ачт не достигнет некоторого критического значения.
Вот именно, если брать некое нереальное АЧТ то да можно было бы греть любым излучением до любой температуры хватило бы мошности излучения и все, но тут в дело вступает реальность а не обстракция и по мере роста мошности излучения альбедо тела становится больше нуля и начинает стремиться к единице, тоесть чем сильнее свет тем больший ПРОЦЕНТ излучения начинает отражать тело, мошное излучение меняет свойства тела на которое падает. Условно физика взаимодейтвия света низкой интенсивности(мошности на единицу плошади сечения) и вещества и физика взаимодейсвия света высокой интенсивности и вещества сильно отличается, причем конкретное значение с которого начинают сушественно расходиться разное для разных материалов и зависит от состава и структуры вещества.
это какая то новая физика...вы об этом где то читали или это ваши представления?
Это физика реального вещества а не идеальных упрошенных тел абстракций.
Эффект насыщения. Так называют эффект уменьшения интенсивности спектральной линии поглощения (или вынужденного излучения) при увеличении мощности падающего на вещество внешнего электромагнитного излучения. Причиной эффекта насыщения является выравнивание населенности двух уровней энергии, между которыми под действием излучения происходят вынужденные квантовые переходы "вверх" (поглощение) и "вниз" (вынужденное излучение). В случае поглощения при этом уменьшается доля мощности излучения, поглощенного веществом. Абсолютная величина поглощаемой мощности при этом, однако не падает, а увеличивается, стремясь к некоторому пределу. В случае активного вещества с инверсией населенностей эффект насыщения приводит к уменьшению мощности вынужденного излучения, что ставит предел величине усиления в квантовых усилителях.
Однако эффекту нашли широкое применение в лазерной технике, где он используется для модуляции добротности оптических резонаторов с помощью просветляющихся под действием мощного излучения светофильтров. Кроме того, эффект насыщения используется для создания инверсии населенностей в трехуровневых квантовых системах.
Многофотонный фотоэффект. Эффект состоит в том, что при высокой интенсивности светового поля ионизация атомов может производить под воздействием излучения, для которого энергия кванта меньше энергии ионизации. Это объясняется тем, что происходит одновременное поглощение нескольких фотонов, сумма энергий которых больше энергии ионизации атомов. Здесь просматривается некая аналогия с антистоксовской люминесценцией. Следует отметить, что, например, для двухфотонного фотоэффекта величина тока в фотоэлементе пропорциональна квадрату мощности лазерного излучения.
Эффект самофокусировки. Известно, что первоначально параллельный пучок света по мере распространения в среде (включая и вакуум) расплывается за счет дифракционных явлений. Это справедливо при малых интенсивностях света, пока еще среда остается линейной. с увеличением мощности светового пучка его расходимость начинает уменьшаться. При некоторой критической мощности пучок может распространяться, вообще не испытывая расходимости (режим самоканализации), а при мощности, превышающей критическую, пучок скачком сжимается к оси и сходится в точку на некотором расстоянии от места входа в среду, ставшую теперь нелинейной. Происходит процесс самофокусировки. Это расстояние, называемое эффективной длиной самофокусировки, обратно пропорционально квадратному корню из интенсивности пучка. Оно также зависит от его диаметра и оптических свойств среды. Открытие эффекта самофокусировки принадлежит Г.А. Аскорьяну.
Физические причины этого эффекта заключаются в изменении показателя преломления среды в сильном световом поле. В это изменение вносит свой вклад также эффекты, как электрострикция, высокочастотный эффект Керра и изменение преломления среды за счет ее нагрева в световом пучке. Вследствие этих эффектов, среда в зоне пучка становится оптически неоднородной; показатель преломления среды определяется теперь распределением интенсивности световой волны. Это приводит к явлению нелинейной рефракции, т.е. периферийные лучи пучка отклоняются к его оси, в зону с большей оптической плотностью. Таким образом, нелинейная рефракция начинает конкурировать с дифракционной расходимостью. При взаимной компенсации этих процессов и наступает самоканализация, переходящая в самофокусировку при превышении критической мощности пучка. Процесс самофокусировки выделяется среди прочих нелинейных эффектов тем, что он обладает "лавинным" характером. Действительно, даже малое увеличение интенсивности в некотором участке светового пучка приводит к концентрации лучей в этой области, а следовательно и к дополнительному возрастанию интенсивности, что усиливает нелинейную рефракцию и т.д.
Отметим, что критические мощности самофокусировки относительно не велики (для ниробензола – 25 квт, для некоторых сортов оптического стекла – 1 вт), что создает реальные предпосылки использования описанного эффекта для передачи энергии на значительные расстояния.
Интересно, что при самофокусировке излучение импульсных лазеров в органических жидкостях пучок после "охлопывания" распространяется не в виде одного пучка, а распадается на множество короткоживущих (10-10 сек.) узких (мкм) областей очень сильного светового поля (около 107 в/см) – световых нитей. Это явление объясняют тем, что при самофокусировке лазерных импульсов нелинейная среда работает как линза с изменяющимися во времени фокусными расстояниями, и быстрое движение фокусов (скорости порядка 106 м/сек.) в сочетании с аберрациями "нелинейной линзы" может создать длинные и тонкие световые каналы.
В нелинейной оптике уже обнаружено множество интереснейших эффектов. Кроме описанных выше, к ним относятся такие эффекты как оптическое детектирование, гетеродинирование света, пробой газов мощным излучением с образованием т.н. "лазерной искры", светогидравлический удар, нелинейное отражение света и другие. Некоторые из эффектов уже нашли применение не только в научных исследованиях, но и в промышленности. Так например, светогидравлический удар применяется при штамповке, упрочнения материалов, для ударной сварки и т.д., что наиболее себя оправдывает в производстве микроэлектроники, в условиях особо чистых поверхностей.
Светогидравлический удар. Эффект заключается в том, что при пропускании мощного лазерного излучения через жидкость в ней возникают акустические волны с высоким давлением, достигающим миллиона атмосфер, сопровождающиеся вспышкой белого света и выбросом жидкости на значительные расстояния, при этом тела, помещенные вблизи удара, подвергались сильным деформациям и разрушению. Точной теории эффекта еще нет, однако уже ясно, что это целый комплекс явлений. Здесь и самофокусировка, увеличивающая интенсивность световой волны в малом объеме, и первоначальное ее поглощение, связанное с ВРМБ (см. 16) и усиленное поглощение света образующейся плазмой, что приводит к возникновению ударной волны и затем кавитации в жидкости. Предварительная фокусировка лазерного пучка и введение в жидкость поглощающих добавок значительно усиливают проявления эффекта.
исходник тут: http://hozir.org/lekcii-po-elektricheskomu-privodu.html?page=59
конкретно объяснения почему лазерное(когерентное) излучение лучше вызывает многофотонное поглощение находил в другом месте, суть в том что когерентное излучение если упростить тупо высоконцентрировано.
давайте сначала разберемся с идеальными ситуациями, когда будут сняты все вопросы, можно будет рассматривать более реальные... но в любом случае то что вы пишите не обязательно имеет отношения к тому что обсуждается))
Меньших чего энерги .... Распределение планка имеет бесконечный хвост, правда зарезанный спадающей экспонентой
это почему так происходит по вашему?
можете расписать на основе конкретного сечения рассеяния фотона падающего на частицу, имеющую скоростью, v под углом ф
это ваша теория или вы где то прочитали?
если ваша теория т где результаты расчетов экспериментального подтверждения?
ну вообще он указал - гамма квантовой
++
Как минимум тогда надо вносить как в некоторые понятия, так и в вывод некоторых закономерностей, как так они построены без учета эффекта который вы предлагаете
наличие дополнительного параметра излучательной способности вообще ни на что не влияет... меньше поглощает но и меньше излучает температура та же))
влияет только альбедо можно сделать достаточно черным... тот же уголь
присоединяюсь к вопросу
с этого места подробнее . Вуртел в своей книге (откуда скопипащен без ссылок весь лейтмотив статьи)так и пишет , но не расскрывает тезис. Там что из-за высокой кривизны (фокусное линзы сопстовим с ее апперурой по порядку). то есть лучи в дальней области не будут попадать в фокус (в котроый попадают лучи центральной части), или вообще будут внутренне отражаться и в конце концов погащваться самим стклом линзы ... Я этот вопрос залал кстати двум людям - одному профессиональному оптику, а втрой преподаватель кафедры общей физики МФТИ. Ответов не получил, даже гипотез. Задал еще и одному сотруднику института теоретической физики Ландау (но он сейчас на отдыхе ) - тоже не известно ли получу.
то я оттуда что то беру, то наоборот вы мне советуете почитать ее))
так а что он там пишет? может оттуда процитировать?))
так как я не читал то и не понимаю о чем вы... но если система из нескольких линз/зеркал?
в чем проблема? например с одного зеркала (большого создающее большое пятно) кидается на еще одно?
ну мне кажется можно использовать систему линз/зеркал?
например (пока оставляя за скобками свойства реальных материалов)
собираете зеркалом и кидаете на более маленькое зеркало
у него короче фокус но при этом вся энергия с большого зеркала собирается в более маленькое изображение.
напомню что это не настоящее изображение, его видно только с определенных углов и эти углы будут перекрыты маленьким зеркалом)
Страницы