Бизнес обладает огромной способностью достигать самых границ нашего общества и помогает предоставлять возможности для каждого человека. Думай, прежде чем вкладывать деньги, и не забывай думать, когда уже вложил их. Бизнес — это мир побудительных стимулов и мир любви. Секрет бизнеса в том, чтобы знать что - то такое, чего не знает больше никто.
*

Возможность передачи тепла от тела с более низкой температурой к телу с более высокой

Возможность передачи тепла от тела с более низкой температурой к телу с более высокойРазделы: Размещена 29.06.2015. Последняя правка: 10.12.2015. УДК 536.331 Второе начало термодинамики гласит. Запрещая вечный двигатель первого рода, 1-е начало термодинамики не исключает создания такой машины непрерывного действия, которая была бы способна превращать в полезную работу практически всю подводимую к ней теплоту. Однако весь опыт по конструированию тепловых машин показывает, что отношение полученной работы к затраченной теплоте всегда существенно меньше единицы. [4]  Превращение теплоты в работу возможно только при наличии нагревателя и холодильника, во всех тепловых машинах используется часть энергии передаваемая от нагревателя к холодильнику. Теплота не может сама собой переходить от тела с более низкой температурой к телу с более высокой температурой (Карно) [3]  В данной статье будет обсуждаться принцип Карно.

Полная энергия излучения Е, испускаемого в единицу времени абсолютно черным телом, имеющим температуру Т, определяется на основании закона Стефана-Больцмана Где ô постоянная Стефана-Больцмана равная 5,71х10 ). Согласно этому закону,  все черные тела, имеющие одинаковую температуру, излучают одно и то же количество энергии с каждой единицы поверхности которое прямо пропорционально четвертой степени абсолютной температуры.[1] Рассмотрим следующий пример.  В закрытой системе (рис.1) (в которая не выпускает и не впускает в себя энергию), в вакууме располагаются два абсолютно тонких и абсолютно черных тела с поверхностью S1 и S2, S1 >>S2,  одинаковой температурой Т Рис.1 Закрытая система  с телами площадью S1 и S2 Эти тела излучают в пространство системы тепловое изучение под прямым углом. Между телами расположено устройство (линза), фокусирующее тепловое излучение от тела  S1 на тело S2 Таким образом, энергия излучения этих тел будет следующей Е1=5,71х10 Е2=5,71х10 Теперь если учитывать площадь излучения то получим интенсивность излучения этих тел. I1=S1*E1=S1*5,71х10 I2=S2*E2=S2*5,71х10 Так как тела абсолютно тонкие то тело S1 будет излучать и фокусировать на теле S2 примерно половину своего излучения равное E12 а тело S2 будет излучать и фокусировать на теле S1 примерно половину своего излучения равное E22. Остальное излучение будет отражено системой и возвращено телам. Таким образом количество теплоты получаемое телами  друг от друга будет следующее Так как S1>S2 то в результате тело S1 ,будет излучать больше энергии, чем получать, а тело S2  будет получать больше энергии, чем излучать  Q1<Q2 В итоге для уравновешивания системы их энергия должна будет изменится, а в месте с ней и температура E1<E2, T1<T2 I1=S1*5,71х10 I2=S2*5,71х10 Вывод: если закрытой системе, которая не выпускает и не впускает в себя энергию, в вакууме располагаются два абсолютно тонких и абсолютно черных тела излучающих прямолинейное излучение, температура и площади которых равны T1=T2, S1=S2, то при увеличении площади одного из тел S1>S2, увеличится температура тела меньшего по площади T1<T2 В природе существует следующие ограничения, из-за которых невозможно выполнение этой гипотезы и наличие ее примеров.

интенсивность сферической волны убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.[2] Необходимо использовать тела с коэффициентом излучения по нормали наиболее близким к единице, например бумага, стекло, черная сажа. Необходимо увеличить площадь излучения менее нагретого тела, то есть тела энергией которого мы будем пытаться нагреть другое тело. Для примера представим сферу радиусом R и излучающими тепловое излучение точкой N лежащей на поверхности сферы и точкой N1 в центре сферы которое также излучает и поглощает тепловое излучение. Точки выполнены из абсолютно черного тела.

Рис.2 Сфера радиусом R и точкой N1 Теперь рассчитаем интенсивность излучения точек N которое поглощается телом N1 и интенсивность излучения N1. Размеры тел N и N1 равны.  , а площадь тела N круглая и равна S Интенсивность излучения точки N на расстоянии R, будет равна  I=(S где Е энергия излучения которая у тела N1 и сферы одинакова. Площадь, которую будет занимать тело N на поверхности сферы, будет выглядеть в виде квадрата, со сторонами N и равна S=N. Количество точек, которые располагаются на сфере с радиусом R равно Таким образом интенсивность излучения тела N1 больше интенсивности излучения падающего на него от сферы радиусом R, а это значит что нагреть тело N1 невозможно при одинаковой энергии излучения. Далее увеличим площадь излучения за счет полых углублений N в стенках сферы. N углубление направлено на тело N1. Так как такое углубление выполнено из абсолютно черного тела, то излучение каждой его точки будет поглощаться стенками во всех направлениях кроме направления на тело N1. Таким образом, излучение каждой точки этого углубления можно представить как излучение отдельно стоящей точки, которая находится на расстоянии Rnот тела N1. Зная длину углубления L и расстояния R до тела N1 вычислим Rn Рассчитаем интенсивность излучения такого углубления, углубление круглое диаметром N.  D=N Площадь углубления равна, произведенью длинны окружности углубления на его высоту площадь дна углубления учитывать не будем, так как интенсивность излучения от него минимальна и площадь тоже При условии, что N на много меньше R Отсюда видно, что интенсивность излучения от сферы больше чем интенсивность излучения тела N, а значит для установления равновесия энергия Е тела N1 увеличится и соответственно температура тела N1 тоже станет выше. 0,32π Е/N<0,444π Таким образом, наиболее оптимальное соотношение, когда L=2R  Если углубление N разделить на множество мелких углублений n (рис. 3), это увеличит площадь излучения, но и уменьшит площадь облучения углублением. Рис. 3 Углубление N разделенное на углубления n. При рассмотрении излучения углубления радиусом N (рис.4) Рис. 4 Углубление N  проецирующее свое излучение на N1 Со всех точек углубления N излучение полностью покрывает часть тела N1, это означает что 100% излучения из углубления достигают тело N1 Если же углубление разделено на множество секций n (Рис. 5) то Рис. 5 Углубление N  разделенное на множество углублений n проецирующее свое излучение на N1, с верхней и нижней части углубления n. На поверхность тела N1 будет попадать только часть излучения со дна углубления и 100% с верхней части углубления. То есть если бы углубление N не было разделено на множество углублений n, то излучение без препятствий достигало бы тело N1. А так часть излучения попадает на препятствия в виде стенок углублений n. В зависимости от соотношения проекции излучения углубления n к проекции излучения углубления N. Рассчитаем количество излучения попадающего на тело N1 со дна углубления.

Площадь проекции излучения углубления N равна Излучение каждой точки с ее боковых внутренних стенок будет проецироваться на тело N1 в виде круга. Круг будет  являться основанием конуса, вершина которого является та самая точка, из которой выходит излучение, а  верхняя часть углубления лежит на этом конусе, то есть опоясывает его. Размеры этого конуса определяются следующим образом. Круг конуса описывает треугольник с углом α , стороны треугольника вписанного в углубление можно представить как катеты прямоугольного треугольника которые соответствуют высоте L и диаметру углубления d=2r. Таким образом, имея радиус углубления r и высоту углубления L найдем максимальный угол α под которым из нижней части углубления выходит излучение:  tg(α)=a/b где а и b катеты прямоугольного треугольника, приняв катет а =2r, а  b=L, и подставим в формулу tg(α)=2r/L, проекции на N1 излучения из нижней части углубления. Для этого определим а =(R+L),  a Теперь рассчитаем интенсивность излучения в верхней Iв и нижней Iн частях углубления n, площадь примем равную единице. Теперь представим что углубления n делят углубление N на 50 частей, тогда 2r=N/50, а r=N/100 подставим в формулу Можно сделать вывод, что дробление углублений на более мелкие части увеличивает их интенсивность излучения. В нашем случае при дроблении углубления на 50 частей интенсивность увеличилась в 9 раз. При дроблении углублении необходимо учитывать дифракцию. Эффективность излучения вторичных волн заметно падает с уменьшением отношения D/λ, поэтому наиболее отчетливо дифракция начинает проявляться когда диаметр отверстия D равен длине волны λ [4]. Поэтому диаметр углубления n должен быть больше длинны волны на которую рассчитывается углубление. Используя эти мероприятия, считаю, что передача тепла от менее нагретого тела более нагретому телу возможна.

Для доказательства этого явления был проведен эксперимент.   Была изготовлена полусфера с углублениями направленными в одну точку рис.6, рис. 7   Рис. 7 Полусфера с углублениями   Полусфера состоит из 436-ти углублений. В углубления были вставлены бумажные трубочки свернутые в виде спирали рис. 8 рис.8 бумажные трубочки в углубдениях   Диаметр трубочки 14 мм, центр полусферы расположен в125 мм от края трубочки R=0,125 м, трубочка свернута из бумаги высотой 240 мм и шириной 400 мм. Таким образом: длинна углубления L=240 мм, площадь углубления Sугл=240*350*2= 168000 мм2, умножили на 2 потому что 2 стороны бумаги из которой свернута трубочка излучают излучение. Трубочка делит диаметр 14 мм на 26 слоев, поэтому примерное расстояние между слоями r=0,54 мм, N1=20мм   Если подставить эти данные в формулы то получим. +(4Е 0,54 )/2=( Е/15625+Е1,1664/112896)/2=Е (0,000064+1,03*10 )/2=Е*3,7155*10 In=Iср*Sуглn*436=Е*3,7155*10 *168000*436=Е*2721,5 *E=4*3,14(10)   Теперь перемножим показатели на коэффициент излучения, для бумаги он ε=0,95 In*ε=Е*2721,5*0,95=2585Е   Так как тело N1 будет поглощать излучение с коэффициентом ε=0,95 (термометр из пластмассы), то количество излучения которое оно будет поглощать будет равно In*ε* ε =Е*2721,5*0,95*0,95=2456*Е   Теперь разделим In/ IN1=2456*Е/ Е*1256=1,95   Это означает что температура тела N1 увеличится в 1,95 раза.

  Далее были подготовлены термометры для фиксирования результатов рис 9. рис. 9 термометр для фиксирования результатов в нутри сферы   И была проведена тарировка термометров рис. 10 рис. 10 торировка термометров   Согласно рис.10 на термометре 1 температура 25 С . Таким образом при одной и той же температуре разница в показаниях составляет 2 С.   Далее термометр 1 был помещен в полусферу рис.11 рис. 11 термометр в нутри сферы   И были сняты показания термометров 1 и 2 рис. 12 рис.12 термометр с наружи сферы, а термометра 2 составляет 26,8 С, таким образом разница между показаниями термометров составляет 0,8 С. Так как разница между показаниями составила 0.8 С, то это означает что температура термометра 1 увеличилась по отношению к термометру 2 на 1,2 С. Согласно расчетов температура термометра в центре сферы должна быть 25*1,95=48,75 С, то есть увеличится на 23,75 С. Такая разница в расчетах и показаниях термометров вызвана слипанием стенок трубочки друг с другом, неточностью направления углублений в центр полусферы, не сферической формой тела N1, присутствием атмосферы в полусфере.   Так же был произведен второй замер при изменении внешней температуры рис. 13. рис.13 второй замер термометров 1 и 2   Согласно второму замеру разность в температурах так же составляет 0,8-0,5 С, что означает что температура термометра 1 выше на 1,2-1,5 С чем термометра 2.   Данное явление изменяет сложившиеся научные представления в области термодинамики.   Явление передачи тепла от тела с более низкой температурой к телу с более высокой, дает возможность изучать свойства гамма излучения высокой интенсивности.   Если углубления сферы изготовить из источников гамма квантов то в центре сферы можно получить гамма излучение высокой интенсивности.

Что позволит изучать свойства гамма излучений высокой интенсивности, и получить термоядерную реакцию в центре сферы.   Явление передачи тепла от тела с более низкой температурой к телу с более высокой дает возможность создать тепловой двигатель, источником энергии которого будет внешнее тепло.   Данное явление можно использовать при создании ограждающих конструкций зданий и сооружений, а также холодильных установок. 1. Босфорт Р. Ч.Л., Процессы теплового переноса Москва 1957 - 276 с. 2. Ландсберг Г. С. (ред). Элементарный учебник физики. – М.: Наука, 1973. – т. 1. – 656 с. 3. Прокофьев В. Л., Дмитриева В. Ф., Физика Высшая школа 1983 - 527 с. 4. Прохоров А. М., Физический Энциклопедический Словарь, Москва 1983 — 944 с.: ил. Комментарии пользователей:

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.


Реклама

^
^

Реклама

^

Популярные теги сайта

Календарь