Написал комментарий к статье https://aftershock.news/?q=node/1140837, но она уже очень глубоко зарыта в Блогах. Поэтому решил оформить свой комментарий отдельной записью у себя в блоге, так как некоторые обсуждаемые там вопросы нужно особо отметить и выделить.
Основная статья автора zztop: https://aftershock.news/?q=node/1137527(Термодинамика солнечных панелей: можно ли солнечными лучами нагреть объект до температуры выше, чем температура, которой соответствует солнечный спектр. Черное тело).
И так, мои замечания и разъяснения:
1. Большинство понятий и формул относится к замкнутым системам, находящимся в термодинамическом равновесии и соответствующим сферическому коню в вакууме абсолютно чёрному телу(АЧТ). При отсутствии равновесия нужно учитывать внутренние процессы реальных тел(теплопроводность, теплоёмкость, изменение фазовых состояний и размеров), то есть считать с производными и интегралами по накопленной теплоте от времени.
2. Для нахождении температуры равновесия сферического коня в вакууме АЧТ, нужно вычислять двойной интеграл по замкнутой области пространства, и проще в полярных координатах(сферических), от потока энергии со всех направлений, при этом наделив АЧТ идеальными свойствами по теплопроводности(тепловому расширению и прочим). То есть приток тепловой энергии к телу должен соответствовать оттоку тепла от тела. Далее, зная площадь тела, можно вычислить его температуру. Обращаю внимание, что изменение формы и габаритов тела повлияет на температуру или её распределение по реальному телу.
3. Что касается Солнца и Земли. Нужно учитывать, что температура Солнца не одинаковая, есть корона, пятна, факелы и прочие "дефекты". Также атмосфера Земли не пропускает рентген, рассеивает УФ, ионизированная часть влияет на прохождение радиоволн, хотя их вклад и ничтожен при обычных температурах.
4. Из прошлой статьи:
АЧТ должно будет, соответственно, нагреться до более высокой температуры, тем излучатель
На Нобелевку не тянет. Если задаться вопросом как ИК-лазер режет сталь, или как с помощью ВЧ-поля плавят никелевые сплавы, то можно сделать аналогичные выводы. Ещё раз смотрим мой пункт 2. Нужно считать приток и отток энергии со всех направлений. В общем случае нужно считать всю теплопередачу, а не только тепловое излучение.
5. В чём же допускается ошибка при утверждении, что
никакой объект нельзя нагреть солнечным светом, выше, чем температура, которой соответствует спектр солнечного света – около 6000 К, даже если его концентрировать.
Это утверждение касается системы тел, удовлетворяющей пункту 1 и не имеющей внутренних источников нетепловой энергии. Но этого соответствия в данном утверждении нет. Система не замкнута. Есть источник энергии(Солнце, с температурой разных частей от 5 кК до нескольких МК) и холодильник(мировое пространство, 4 К). Соответственно и решение будет лежать в этом интервале от 4 К до нескольких млн.К. В зависимости от конкретных условий и конфигурации. Но если дать такой системе пару сотен млрд.лет, то и она придёт в состояние теплового равновесия с однородной температурой во всех её частях.
6. Для любителей копнуть совсем глубоко относительно предпоследнего предложения пункта 5. Если использовать не тепловые накопители и преобразователи энергии, то можно, теоретически, на некоторое время получить абсолютно любую температуру для некоторой части системы. То есть от практически абсолютного нуля, до любой максимальной температуры, вплоть до температуры Великого Объединения всех силовых полей.
Комментарии
Что-то такое из теории катастроф.
Если энтропия недостаточна для рассеивания, то вероятность предполагает компенсировать скачком - катастрофой.
В данном случае проявляется локальный, а при накоплении, то и явный - температуры
Автор, а вы знаете такого Pierre-Marie Robitaille? У него есть канал Sky Scholar на ютюбе. Насколько я понимаю, это профи по томографии, э-м излучение для него была ежедевная работа.
Так вот он вообще считает, что теория черного тела - бред, который не работает. Более того, он считает, что то. что нахватал WMAP - это просто шум воды, а никакое не галактическое реликтовое излучение.
К сожалению, его аргументы выходят далеко за рамки моего понимания, но может Вам будет интересно.
Я бы сказал по другому. Это упрощение, которого не существует в реальном мире.
Если касаться томографии, то там даже близко нет термодинамического равновесия, поэтому в томографии все теории АЧТ даже рядом не валяются.
ну да упрощение. То есть, как я понял, а мое понимание очень ограничено, кто сказал, что сажа отражает/абсорбирует свет так же, как другие материалы? Что, в общем-то, логично. И насколько я понимаю, это имеет важное знаечение, в том числе, в космологии, поскольку они анализируют излучения от далеких звезд на основании каких-то местных экспериментов, что вообще не факт что правильно.
Но я умолкаю. Если бы вы сделали статью про черное тело и почему оно так важно в современной физике, было бы хорошо. Я сколько не читал... не помогает. Хрень какая-то тело приняло излучение, типа наполниолось им, и само начало излучать. Ну и что?
За этим скрывается банальное - всякая разница температур старается исчезнуть. Если грубо, то когда смешиваешь стакан с холодной и стакан горячей воды, то получишь два стакана тёплой, а не холодной или горячей.
Если копнуть очень глубоко в микромир, то молекулы и атомы любых тел не касаются друг друга, а всё взаимодействия происходит с помощью электромагнитного поля, то есть излучения электромагнитной энергии. И чем больше температура тела, тем больше оно излучает и тем горячее его излучение. Хороший объект для наблюдения - березовый уголь для монгала. Обычно он чёрный(ИК-свечение), но если зажечь - то красный, подуть - жёлтый, сильно подуть становится бело-голубым. Цвет свечения зависит от температуры. Электросварка уже сильно излучает в УФ-области спектра.
Я понимаю, что с нагреванием тела меняется его излучение. Я не понмаю, в чем смысл понятия "черное тело", Это, как я понимаю, неких объект в пустом пространстве, который получил свою долю излуения, нагрелся им, и теперь сам излучает. Но ведь это банальность! Или речь идет о том, что любое тело, сожрав по своей необходимости энергию, потом начнет её излучать одинаково?
АЧТ не отражает свет и не имеет спектральных линий. Это его отличие от реальных тел. Ещё раз - это научная абстракция. Реальные тела не являются АЧТ. К примеру, листья многих растений имеют зелёный цвет. То есть они поглощают красные и синие лучи, а зелёные - отражают.
Другими словами - излучение АЧТ зависит только от его температуры и больше ни от чего.
Кстати сказать, он еще считает, что теория образования звезд из холодных молекулярных облаков нарушает законы термодинамики, потому что облако производит работу как бы над самим собой. Газ в любом натурном эксперименте расползается, и все эти подсчеты Джинса не выдерживают критики. Никто никогда не видел, чтобы газ собирался в кучу и производил энергию.
Дл меня это достаточно убедительно.
А кто решил,что звёзды образуются из газовых облаков? В космосе и пыли предостаточно. Там даже синтез тяжёлых ядер идёт.
Ну вообще это современная теория такая. Звезды образуются из холодных молекулярных облаков. Холодных - это чтобы они не расталкивали друг друга.
Насчет пыли не в курсе. Но хлопните по одеялу и дождитесь, пока пыль соберется в шарик.
Насчет синтеза тяжелых ядер в пыли очень интересно. Порадуйте ссылкой.
Хмммм... В порядке бреда дилетанта... Есть ещё такая гипотеза, что звезды "конденсируются" на нейтронном "ядре", которое есть остатки от Большого взрыва. Кроме того, сама история такой "конденсации" не железобетонная. Есть мнение, что сильное и электромагнитное взаимодействия (или одно из них) имеет волнообразную структуру. То есть, на минимальном расстоянии имеем притяжение между протонами, на небольшом расстоянии - электростатическое отталкивание, на чуть большем - снова притяжение, которое мы знаем как гравитация, и на совсем большом - снова отталкивание, от чего Галактики разбегаются.
Вокруг моего одеяла нет тех сил, которые имеются в Пространстве при образовании солнечных систем. Поэтому хлопать по одеялу я, разумеется, не буду, да к тому же у меня его нет, пледом пользуюсь, его стирать можно.
Очень остроумно. Аплодирую.
Теории пересматриваются, знаете ли, это не фундаментальные законы физики, по которым живёт Вселенная, а всего-навсего измышления не слишком сведущих людей.
Для образования солнечных систем должны быть подходящие условия в центрах скопления масс и энергии. Энергия и разогревает центры зародышей космических тел, так что не холодные газо-пылевые облака... А где тепло, там и синтез с выбросом дополнительного тепла. И чтобы не было отталкивания всё это имеет центр вращения плюс особые сложившиеся в этой области пространства условия. Ведь солнечные системы не всегда получаются, иногда дело пшиком заканчивается.
Мое замечание связано исключительно с тем, что экспериментально никто не наблюдал процесса, когда бы газ самостягивался в шары, производя работу над самим собой. Джинса критиковали с самого момента создания им его формулы по этой самой причине. Как-то с термодинамикой там плохо выходит.
Так точно! Ап чём и речь.
очень интересно. но нихрена не понятно. ))
Согласен, некоторые моменты не рассматриваются в школе. Но если грубо, то законы термодинамики не запрещают следующие явления:
1) Атомную бомбу. С точки зрения классики выглядит как неожиданный и самопроизвольный нагрев некоторого тела много выше температуры окружающих тел.
2) Работу холодильника. Охлаждение некоторого тела ниже температуры окружающих его тел.
3) Работа микроволновой печи. Казалось бы "холодные" радиоволны могут не только нагреть воду до кипения, но и расплавить некоторые металлы.
Возможно я подзабыл алгебру и начало анализа, но не понял, зачем в п.2 нужно вычислять двойной интеграл? Кстати определенный или неопределенный и какая функция под него подставляется? Там скорее необходимо будет решить диф. уравнение термодинамики, решением которого будет функция.
Нужно подсчитать общий перенос энергии со всех направлений.
Передача энергии через бесконечно малую единицу окружающего пространства(замкнутой сферы или иной фигуры), по площади фигуры, можно в угловых градусах.
Энергия величина скалярная. Она может быть разной: кинетической, потенциальной, электромагнитной итд. Если перенос тепловой энергии, от источника к точке, то это скорей решение дифференциального уравнения второго порядка Фурье-Киргофа.
В термодинамике площадь тела является важным параметром. Тела с одинаковой мощностью излучения, но разной площади будут иметь разную температуру.
возможно я Вас не правильно понял - но Вы хотети сказать что КПД может быть больше 100% - или всё что Вы сказали бред...
p/s - 2-й закон термодинамики говорит, что я прав - хотя сейчас х.з., когда уже Пи равно примерно 4...
Нет. КПД касается работы. А температура не является в прямом смысле работой. В общем случае передача теплоты может не сопровождаться какой-то полезной работой. Но иногда такая работа может совершаться, например, термоЭДС. Тогда можно говорить о КПД преобразования тепловой энергии в ээ. Но этот КПД заведомо не может превышать 100%. Аналогично невозможно создать вечный двигатель - сразу пресекаю этот вопрос.
Солнечный спектр характеризует температуру излучающего тела, а не баланс энергии нагреваемого объекта, который может излучать энергию сам. Вопрос, вероятно, можно переформулировать так: может ли тело каким-либо образом передать энергию другому телу с более высокой температурой? Ответ отрицательный, если для повышения энергетического потенциала не использовать дополнительную энергию.
А Солнце получает от Вселенной потоки энергии, которые вообще не имеют даже самой низкой температуры Солнца. Просто это волны.
Лупа, например, может даже поджечь, оставаясь сама относительно холодной.
А если использовать только передаваемую энергию, без дополнительной, но достаточно сложно устроенному телу? Например, стоит поле солнечных панелек, а вырабатываемое электричество расходуется на создание электрической дуги с температурой много выше температуры поверхности Солнца? Такое вполне возможно. Молния - природный аналог подобного процесса.