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
Билия все оказалось гораздо проше, грубо говоря по мере нагрева приемника, он просто перестанет принимать энергию, а станет отражать лишнию, тоесть тело может принять только ограниченное количество энергии изза физики самого процесса поглашения(переход электронов между энергетическими уровнями). исключение: когерентное излучение лазера, при котором одновременно возможно поглошение нескольких квантов света. Так что да нельзя нагреть до температуры большей чем температура излучения(точнее эквивалетного черного тела излучателя), за исключением когерентного излучения(лазер)
Ерунда. Солнце поглощает практически любые кванты. Включая гамма излучение и нисколько их не отражает.
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.
Солнце для гамма квантов холодное плюс эффект зависит от мошности излучения, грубо говоря для любого излучения есть предел того с какой скоростью(мошностью) оно может поглошаться/излучаться
это относится к газам низкой плотности, где линии поглощения/излучения узкие. У солнца спектр фактически непрерывный.
Согласен, что если будем нагревать газ низкой плотности то эффект будет. Для плотного газа не сработает.
соверщенно верно можно в качестве излучателя взять плавящися люмений, а в качестве поглотителя - вольфрам. Все поглашаемое тепло (ИК излучение) будет совершенно спокойно поглащаться без всякого перенасыщения фононными и электронными степенями свободы вольфрама. (сс линзами правда сложнее)
ну не обязательно брать линзы, достаточно отражателей
а почему наоборот то нельзя... ну будет жидкий люминий...он что не поглощает или не излучает?
В точку.
ниже ответ
не совсем понял что вы пытались описать... то есть у системы есть ограничение уровней энергии сверху??
кажется здесь все просто... условно
у вас есть один атом и куча фотонов...понятно дело что если куча будет в 2 раза больше атом не сможет больше фотонов отработать (с учетом времени нахождения в возбужденном состоянии)
то есть ваша рука на морозе отражает все тепловое излучение из окружающей среды?))
Берём поле солнечных панелей, подключаем к ним аккумулятор, заряжаем, от него питаем лазер, все в курсе, что никаких проблем лазером и расплавить и испарить. Любую температуру лазером можно создать в принципе.
Та щаззз! Тело на греется до частоты гамма-квантов монохромного когерентного излучения, а дальше - стоп. Ошибка в том, что лазером проще создать требуюмую концентрацию излучения, вплоть до испарения мишени, но температура испарившихся атомов не будет выше частоты падающего излучения.
греется до частоты ... феерично.
я не знаю почему некоторые и кажется большая часть зацикливается на гамма квантах, но вы лучше ответьте на предыдущий комент))
Но тем не менее, это так. Тело нагрелось, начала светиться. Свечение от инфракрасного, и... до жёсткой гаммы, в зависимости от температуры. Связь там прямая. Излучение НЕ монохромное, однако имеет свои минимумы и максимумы по частоте квантов.
...и что?
светится ВСЕГДА ЛЮБЫМИ энергиями, только с разной интенсивностью в различных областях энергии
то есть (условно) жидкий азот испускает 1 гамма квант в год, а жидкая стать раз в час...
ну предыдущий коммент надо дополнить/рассшитрить
что температура мишени будет определяться энергетическим балансом и поверхностью плотностью энергии, которую удастся создать лазерами
Если греть лазером то будет, фишка лазера в КОГЕРЕНТНОСТИ излучения что обеспечивает возможность массового одновременно поглашения атамом двух и более квантов света за один акт поглашения, без когерентности этот эффект сильно снижен так как одновременно могут поглотиться только кванты с крайне близкой фазой волны, а в некогерентном свете распределение по фазам равномерное и вероятность падения на один атом двух квантов с равной фазой очень мала.
Фишка лазера в том, что лазерное излучение исходит от тела, "температура" которого больше бесконечности). Если быть точным, то она вообще отрицательная, если можно так сказать о теле в неравновесном состоянии.
не знаю или не помню про такой эффект...но мне кажется это странным... а зачем или точнее как? уровни энергии то разные и тогда уж надо разные кванты которые в сумме будут давать высокий уровень возбужения
И снова феерично. Это что же за такой нагрев до частоты монохроматических гамма-квантов. А люди дураки - лазеры изобретают а оказывается нужно просто нагревать... А кстати шо там при взрыве сверхновых в соответствующих гамма всплесках монохроматические гамма кванты наблюдают. Ежели не знаете то современные полупроводниковые гамма счётчики очень имеют очень хорошую разрешающую способность что бы отделить монохромный спектр от неприятного.
ну вообще да
если сделать хороший резонатор, который давит /поглощает все кроме его мод, то вроде достаточно нагреть...не?))
другое дело что этот резонатор становится похож на демона максвелла ))
ну кстати да, хороший пример
можно даже исключить аккуулятор
просто панели должны создавать достаточную для работы лазера мощность
невозможно. это означало бы переток тепла от тнла с более низкой теипературой к телу с более высокой... вообще-то неплохо бы указывать первоисточник всех раасуждений .Peter Wurfel. Physics of Solar Cells. Глава 2.4. Выод зкона Аббе и противоречий ы геометрической оптике.
источники (название законов) перечислены.
а вы чо конспектируете? для курса фееричной термодинамики.
по сути есть что сказать?
По сути могу сказать. Барин надо сначала много читать , прежде чем писать. Вы пока в первой стадии.
по сути вы сбежали с литературного техникума.. попытка сыпать яркими образами не более...
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
мда шедеврально.. я вас расстрою сделав теплоизоляцию и набросав кучу угля - температуру горения угля можно сделать очень высокой (один из предполагаемых в 19 веке механизмов поддержания температуры солнца предполагался как раз горение угля - но простейшие расчеты показывают что это не возможно) - в десятки тысяч градусов. а энергия окисления угля к одной молекуле что около 32000*12/96000= 4эв на атом углерода , что соотвествует 48000 К в ваших терминах. даже если считать что связи таки две и процесс окисления условно двухстадийный то все равно 2 эВ - это 24000 градусов... чтот-не так в консерватории. Может подучиться надо прежде чем статьи писать
а вы где учились?
я не считал, но где бы вы не учились вас не научили вычленять главное
в вашем случае для таких тупых особ,
плавления вольфрамасолнцаВ МФТИ, ещё в советские годы. Там учили не путать энергию ( параметр распределения Больцмана равновесного ела) и энергию связей химического соединения, и достижимую присгорании температура..а что?а вы красный диплом где за мешок картохи купили?
у нас не преподавали в таком ключе
статья не об этом...
а ваши выпускники на полном серьезе считают что тепловой электрический обогреватель обладает не 100% КПД...все что надо знать про МФТИ... за и ракеты постоянно падают по этой же причине - качество образования в МФТИ
так что засунь свой апломб куда подальше
Если в процессе объяснения процесса выкинуть часть участвующих факторов, то объяснение короткое, но и не верное.
По 3-му закону Ньютона сила взаимодействия телеги и лошади, везущей телегу равны. Но лошадь потеет, а телега нет. И температуры поверхности телеги и лошади разные. Это из за облачности или от того, что скорость ветра не достаточна?
ну вам то ли к зоотехникам надо то ли к синоптикам...
По сути возразить не можете и сразу в скандал? Ну хорошо- вы, как бык ссущий по синусоиде пытаетесь умными словами рассказать свои бредни по теме в который вы как свинья в апельсинах. Рога протри от пыли. В вашем ключе вам ответ написал, ничего не переврал?
лично я по параболе, обращайтесь к тем кто по синусоиде))
Мда. Народ, хорош уже обсуждать практическую реализацию физических абстракций.
Вы ещё вентиляцию дачного домика обсудите исходя из свойств идеального газа. Абстракции используют, чтобы упростить картину мира, а не чтобы использовать в технике. Потому что проще сначала инженеру объяснить на их базе примерный принцип, а потом погрузить в нюансы неидеального мира, чем засрать ему мозг сходу.
Никто же не требует от животновода точного знания формулы поверхности куриного яйца? Хотя она в природе существует, как минимум в трёх видах. Нет. Всех вполне устраивает абстракция, что куриное яйцо примерно овальное, один конец тупее, другой острее. Причём устраивает не только потребителя, но и кучу инженеров, которые под эту форму проектируют всякое оборудование, упаковку и тд.
Так и с АЧТ. Где-то в космической дали возможно тела с такими свойствами есть. Но в окружающей природе их никто не видел.
тут вопрос принципиальный... и по крайней мере по моему мнению... к реальности в виде экономически окупаемого проекта не имеет отношения вообще))
не только к реальности, а и к теории физики процессов тоже.
Да здравствует вовеки вечные Афтешок!
Если бы его не было мы просто были бы вынуждены умереть от скуки на планете Грунт...
как вас отпустит..возвращайтесь...)))
Вокруг вас все тела излучают при комнатной температуре. Придумайте систему линз и зеркал для фокусировки на чайнике. Вперёд!
Вопрос принципиально теоретический. Можно придумать оптику в ИК спектре да ещё в атмосфере, ибо и материалы оптической системы и парниковые газы будут сильно пообедать в ИК спектре... Вот в вакууме и если подобрать температуры излучателя так чтобы большая часть его попадала в окна прозрачности стекла оптической системы, то года можно ставить эксперимент
УФ 193 теряет 50% на метр без азотного поддува. ИК вообще ни в чем не нуждается, режет себе сквозь дым.
Какой ИК режет и через какой дым?
Вам эти набившие оскомину картинки известны
Обычный со2 лазер, листы пластика.
Картинки на одну милю (1800 метров) пробега луча? У меня на кухне столько нет.
И не забывайте вакуумировать комнату перед использованием ТВ пульта.
Страницы