Отражение: Возмём Больше Чёрного получим - Белое

[Munin]

Небанально то, что при этом внутри себя он может поддерживать очень холодную температуру :-) Ну, точнее, почти поддерживать.

[Alexandr007]

Munin в сообщении #601719 писал(а):

при этом внутри себя он может поддерживать очень холодную температуру

Зеркало для теплоизоляции лучше подходит.

[Alex-Yu]

Munin в сообщении #601719 писал(а):

Небанально то, что при этом внутри себя он может поддерживать очень холодную температуру Ну, точнее, почти поддерживать.

Нет, не может. Если это шарик, облучаемый равномерно со всех сторон.

Кстати я придумал задачку. Чисто качественную, ни цифр ни формул не требуется.

Пусть у нас есть космический аппарат (для простоты в виде шарика). Внутри аппарата источников тепла нет (все прибры выключены). Аппарат летит в межпланетном пространстве, причем не кувыркается, сориентирован по отношению к Солнцу. Есть две краски: идеально белая и идеально черная. Вопросы такие:

1. Как надо раскрасить аппарат, чтобы его температура была максимальной.

2. Как надо раскрасить, чтобы его температура была минимальной.

3. Чему равны эти максимальная и минимальная температура (считаем, что материал бесконечно термостойкий, не испаряется и т.д.).

Конечно профессиональный физик это решит мгновенно. Но топикстартеру, думаю, полезно об этом подумать.

Впрочем, в третьем вопросе есть "подводный камень". Не уверен, но может прямолинейный ответ и неверен.

[Munin]

Alex-Yu в сообщении #601808 писал(а):

Нет, не может.

Я же сказал, почти.

Alexandr007 в сообщении #601740 писал(а):

Зеркало для теплоизоляции лучше подходит.

Сколько процентов отражают лучшие зеркала?

Alex-Yu в сообщении #601808 писал(а):

Впрочем, в третьем вопросе есть "подводный камень". Не уверен, но может прямолинейный ответ и неверен.

Интересно.

[valtih1978]

Alex-Yu в сообщении #601808 писал(а):

Munin в сообщении #601719 писал(а):

Небанально то, что при этом внутри себя он может поддерживать очень холодную температуру Ну, точнее, почти поддерживать.

Нет, не может. Если это шарик, облучаемый равномерно со всех сторон.

Кстати я придумал задачку. Чисто качественную, ни цифр ни формул не требуется.

Пусть у нас есть космический аппарат (для простоты в виде шарика). Внутри аппарата источников тепла нет (все прибры выключены). Аппарат летит в межпланетном пространстве, причем не кувыркается, сориентирован по отношению к Солнцу. Есть две краски: идеально белая и идеально черная. Вопросы такие:

1. Как надо раскрасить аппарат, чтобы его температура была максимальной.

2. Как надо раскрасить, чтобы его температура была минимальной.

3. Чему равны эти максимальная и минимальная температура (считаем, что материал бесконечно термостойкий, не испаряется и т.д.).

Конечно профессиональный физик это решит мгновенно. Но топикстартеру, думаю, полезно об этом подумать.

Впрочем, в третьем вопросе есть "подводный камень". Не уверен, но может прямолинейный ответ и неверен.

В вопросе нет интриги. Если белое всё отражает, то у него нулевая температура. Температура поверхности наверное тоже. Иначе бы не всё отражалось. Чёрное, как мы выяснили, может прогреваться на разную глубину по-разному, от Т до 0, где T определяется по планку с четвёртой степенью.

Мне интересно откуда в стратосфере тысячи градусов? Ведь на самом солнце 6 тысяч, а из-за какого-то второго закона термодинамики, сылшал что в связанном теле больше быть не может. То есть если расширить Солнце до орбиты Земли, у Солнца тут температура должна быть куда как меньше 2 тыс. Чисто качественно мне кажется непонятно.

[valtih1978]

ой, если красить только снаружи то из-за градиента (там холодно, тут тепло) вообще всё будет непонятно

[Alex-Yu]

valtih1978 в сообщении #601876 писал(а):

Если белое всё отражает, то у него нулевая температура. Температура поверхности наверное тоже. Иначе бы не всё отражалось.

Ответ не верный. Ознакомьтесь с законом Кирхгофа.

-- Ср авг 01, 2012 21:08:46 --

valtih1978 в сообщении #601907 писал(а):

из-за градиента (там холодно, тут тепло) вообще всё будет непонятно

В радиационно-тепловых задачах теплопроводность любого материала с хорошей точностью можно считать бесконечной. Тогда градиента не будет.

[Munin]

valtih1978 в сообщении #601876 писал(а):

В вопросе нет интриги. Если белое всё отражает, то у него нулевая температура.

Нет. Белое всё отражает, но всё-таки на какую-то часть (в абстрактных размышлениях можно сказать "на бесконечно малую", в реальности речь идёт где-нибудь о 2 % - 4 % падающего света, что совсем не мало) поглощает. И прекращает поглощать, только когда нагревается настолько, что излучение компенсирует поглощение. Так что, идеально белый предмет и идеально чёрный предмет под лучами Солнца имеют одинаковую температуру! Отличается только время, за которое они её достигнут: чёрный предмет очень быстро, а белый - очень медленно.

valtih1978 в сообщении #601876 писал(а):

Чёрное, как мы выяснили, может прогреваться на разную глубину по-разному, от Т до 0, где T определяется по планку с четвёртой степенью.

Похоже, вы недоуловили. Если чёрные слои обращены неосвещённой стороной в какое-то другое полупространство, например, в чёрный космос, то можно считать, что они могут быть на неосвещённой стороне холодными до 0 (на самом деле, не холоднее, чем 3 К - температура теплового излучения самого космоса). Но если взять замкнутый шарик, то в его центре температура будет всё-таки постепенно расти, и дойдёт до той же величины, что и температура на поверхности. Поэтому Alex-Yu и придрался к моей формулировке :-)

valtih1978 в сообщении #601876 писал(а):

Мне интересно откуда в стратосфере тысячи градусов? Ведь на самом солнце 6 тысяч

В солнечной короне даже миллионы градусов. Это связано с какими-то другими механизмами нагрева, малоизученными. А в земной стратосфере, кстати, температуры примерно от -60°C до 0°C. Температура достигает 2-3 тыс. К только в термосфере и экзосфере.

[Alexandr007]

Munin в сообщении #601836 писал(а):

Сколько процентов отражают лучшие зеркала?

Девяносто с хвостиком, Вы думаете поверхность термоса зря серебрят?

[Munin]

Alexandr007 в сообщении #602021 писал(а):

Девяносто с хвостиком

Я понимаю, что 90 с хвостиком, вопрос в размере этого хвостика :-) Разница между 96 % и 98 % - не какая-то ерунда, а в два раза.

[Alexandr007]

Munin в сообщении #602030 писал(а):

Разница между 96 % и 98 % - не какая-то ерунда, а в два раза.

Насколько я представляю ~95%, можно и 99%, но получить широкополосное отражение уже не получается. При 5% поглощения получим ослабление потока в 40 раз вместо 2.

[Munin]

У меня тоже цифры такого порядка в голове крутились. Спасибо за уточнения.

[valtih1978]

Munin в сообщении #601955 писал(а):

valtih1978 в сообщении #601876 писал(а):

Если белое всё отражает, то у него нулевая температура.

Нет. Белое всё отражает, но всё-таки на какую-то часть (в абстрактных размышлениях можно сказать "на бесконечно малую", в реальности речь идёт где-нибудь о 2 % - 4 % падающего света, что совсем не мало) поглощает. И прекращает поглощать, только когда нагревается настолько, что излучение компенсирует поглощение. Так что, идеально белый предмет и идеально чёрный предмет под лучами Солнца имеют одинаковую температуру! Отличается только время, за которое они её достигнут: чёрный предмет очень быстро, а белый - очень медленно.

Ага, значит вот почему фольгу не клеют под батарею, не в других способах теплопередачи дело? Зачем её вносят в утеплитель в бане?

Munin в сообщении #601955 писал(а):

valtih1978 в сообщении #601876 писал(а):

Чёрное, как мы выяснили, может прогреваться на разную глубину по-разному, от Т до 0, где T определяется по планку с четвёртой степенью.

Похоже, вы недоуловили. Если чёрные слои обращены неосвещённой стороной в какое-то другое полупространство, например, в чёрный космос, то можно считать, что они могут быть на неосвещённой стороне холодными до 0 (на самом деле, не холоднее, чем 3 К - температура теплового излучения самого космоса). Но если взять замкнутый шарик, то в его центре температура будет всё-таки постепенно расти, и дойдёт до той же величины, что и температура на поверхности. Поэтому Alex-Yu и придрался к моей формулировке

Стойте, стойте. Близкие к солнцу слои прогреются сильнее и поэтому поток излучения в сторону от солнца будет сильнее? Как же тогда все вошедшие фотоны выскочат в ту сторону с которой взялись?

Игрок может выиграть или проиграть с вероятностью 1/2. Если выиграл то первоначальная ставка 1 удваивается, если нет - ставка уменьшается вдвое. Когда ставка падёт меньше единицы - игрок вылетает. Мы знам что все игроки вылетят, но если их заходит столько же, сколько фотонов в единицу времени, то каково будет распределение по состояниям? Вы говорите что на каждой ступени окажется одинаковое количество игроков? Фича в том что слабонагретые тела излучают меньше фотонов так что в глубине игроки чего-то ждут перед тем как повернуть колесо удачи в результате чего на глубине их накопится столько же сколько на поверхности несмотря на то что попасть туда экспоненциально сложнее?

[Munin]

valtih1978 в сообщении #602048 писал(а):

Ага, значит вот почему фольгу не клеют под батарею, не в других способах теплопередачи дело? Зачем её вносят в утеплитель в бане?

В бане нагрев длится несколько часов (а потом сутки остывания), а за батареей - непрерывно месяцы. Видимо, теплоизоляция фольгой даёт как раз время нагрева больше одного, и меньше другого.

valtih1978 в сообщении #602048 писал(а):

Стойте, стойте. Близкие к солнцу слои прогреются сильнее и поэтому поток излучения в сторону от солнца будет сильнее? Как же тогда все вошедшие фотоны выскочат в ту сторону с которой взялись?

Тот слой, который обращён к Солнцу, нагреется сильнее (в равновесном случае) или быстрее (в неравновесном), и из-за нагрева начнёт излучать. И наружу в том числе. Больше. Если у нас замкнутый шарик - надо дополнительно обсудить теплопроводность внутри вещества слоя - если она имеет место, "затылок" шарика тоже начнёт сильно излучать, если её нет - он будет холодный.

valtih1978 в сообщении #602048 писал(а):

Игрок может выиграть или проиграть с вероятностью 1/2. Если выиграл то первоначальная ставка 1 удваивается, если нет - ставка уменьшается вдвое. Когда ставка падёт меньше единицы - игрок вылетает.

Это чего-то я не понял к чему.

[valtih1978]

Это я к тому что было сказано что нутрь греется также как и поверхность. Если тело однородное, то рассматривать нечего. Если из слоёв, то я стал думать про распределение частиц энергии на слоях. Однородность температуры подразумевает равное число частиц на всех слоях (глубинах).

Я вообще, приступил к задаче потому что был уверен что много слоёв защищает от радиации лучше чем один. Ведь густые облака делают солнечный день по-осеннему холодным и пасмурным. Чёрное тело выбрал для простоты. Поэтому я также уверен что если бесконечное число слоёв обернуть излучением, то излучение будет возвращаться, проникая вглубь с экспоненциально затухающей вероятностью. Так что многослойность будет защищать. Разве что нарушение закона термодинамического равновесия меня немного смущает.