2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Как оценить потери энергии?
Сообщение05.12.2020, 23:30 
Пусть имеется пластиковая бутылка 0,5 л, почти заполненная водой, и излучение, которое оказывает на нее воздействие, передавая ей энергию в некоторой области, где падает на нее, что вызывает частичное сгорание пластика и нагревание воды во всей бутылке примерно на 30 градусов. Возможно ли хотя бы приближенно вычислить интенсивность излучения по оказываемому воздействию? Если игнорировать нагревание воды, то, зная температуру плавления, удельную теплоемкость и плотность пластика, можно определить по обгоревшей области ту часть интенсивности, что пошла на его плавление, но как найти ее полностью и определить, какая часть тратится бесполезно (уходит на нагрев воды)? Допустив, что здесь происходит теплообмен, я подумал, что для решения задачи можно использовать закон теплоотдачи Ньютона - Рихмана и переформулировать его, разделив передаваемое тепло на площадь стенки и время, чтобы получить аналог вектора Пойнтинга (со знаком "минус"), который будет суммироваться с тем, что характеризует интенсивность излучения, - но для этого надо знать, до какой температуры нагревается пластик (который передает затем энергию нагреваемой воде)? А как узнать, до какой температуры он нагревается, как минимум это температура плавления, но не может ли она быть выше (а то этот вектор подозрительно маленьким получается)?

 
 
 
 Re: Как оценить потери энергии?
Сообщение06.12.2020, 00:13 
Alastoros
Зная толщину и теплопроводность материала бутылки, оцените теплопоток, который обеспечил бы перепад температуры на стенках пластика от температуры воды до температуры его плавления. Сравните этот поток с тем, который соответствует скорости нагрева воды, которую вы наблюдаете. Скорее всего, первый будет больше второго. Так что даже температура плавления пластика вряд-ли достигается.
Можно, конечно, взять толстую бутылку или нагревать ее очень интенсивно. Например, прямо в открытом пламени. Тогда можно добиться и плавления и сгорания.

Возвращаясь к задаче. У вас есть теплопоток, который находится из скорости нагрева воды. Распределение температуры в стенке бутылки можно найти из этого теплопотока, зная коэффициент теплоотдачи "стенка-вода" и температуру воды. А можно и тепловизором посмотреть.

Решаете задачу "Как вскипятить воду в пластиковой бутылке, чтобы ее не прожечь"?

 
 
 
 Re: Как оценить потери энергии?
Сообщение06.12.2020, 10:56 
sergey zhukov в сообщении #1495459 писал(а):
Решаете задачу "Как вскипятить воду в пластиковой бутылке, чтобы ее не прожечь"?

Больше похоже на действия по расследованию причин и места возникновения пожара.

 
 
 
 Re: Как оценить потери энергии?
Сообщение12.12.2020, 22:03 
sergey zhukov в сообщении #1495459 писал(а):
Решаете задачу "Как вскипятить воду в пластиковой бутылке, чтобы ее не прожечь"?

Наоборот - какой луч может прожигать бутылку, несмотря на тепловые потери.

 
 
 
 Re: Как оценить потери энергии?
Сообщение13.12.2020, 11:26 
Думаю, непросто уже будет с вопросом что значит "прожечь".

 
 
 
 Re: Как оценить потери энергии?
Сообщение13.12.2020, 16:14 
Аватара пользователя
Если мощность луча будет больше мощности передаваемого потока тепла от пластика к воде на величину мощности, требуемой для испарения пластика, то пластик будет прожжен. Время импульса будет зависеть от толщины пластика и превышения мощности.

 
 
 [ Сообщений: 6 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group