Детский вопрос про электрообогреватели.

[Otto]

Здравствуйте. Заранее извиняюсь за возможное неправильное использование терминов.
У меня с коллегами вышел спор по поводу бытовых обогревателей (сами мы не физики). Суть в следующем: я утверждаю, что различные типы бытовых электрических обогревателей (мы конкретно рассматривали масляные радиаторы и обогреватели инфракрасного типа) при одинаковой потребляемой мощности нагревают помещение с одинаковой скоростью (если рассматривать устоявшийся процесс, когда приборы уже работают какое-то время и предположить, что содержимое помещения нагревается равномерно). Более того, если взять например лампу накаливания с потребляемой мощностью такой же как у рассматриваемых обогревателей, то эффект будет равнозначный (в предположении, что свет не выходит за пределы помещения). Оппоненты утверждают, что при одинаковой потребляемой мощности, отдаваемое количество тепла может различаться. В качестве одного из аргументов приводится фраза с сайта магазина, цитирую: "обогревающая способность 900 Вт карбонового обогревателя эквивалентна 1800 Вт обычного масляного". Полагаю, в данном случае кажущееся различие обусловлено субъективностью восприятия, т.к. в случае масляного радиатора нагревается воздух, а затем уже от воздуха мебель, пол, стены, и т.д. В случае же инфракрасного - нагреваются предметы, а от них впоследствии воздух.
Подскажите, кто здесь прав? Достаточно ли закона сохранения энергии для обоснования моей точки зрения?
Заранее спасибо.

[Developer]

Не копаясь в технических нюансах и различии механизма теплопередачи (за счёт поглощения инфракрасного излучения или за счёт явления теплопроводности) можно утверждать, что в силу конкурентной борьбы между компаниями по производству и сбыту теплоприборов их (приборов) к.п.д. преобразования электроэнергии в тепло, как через инфракрасное излучение, так и через промежуточный теплоноситель, должны быть примерно равноценными.
Для пущей уверенности стоит сравнить потребительские качества обогревательных теплоприборов (калориферов) по совокупности их технических данных, потребляемой и отдаваемой мощности, по цене, по надёжности, сроку эксплуатации и сложности или простоте технического обслуживания...

[ИСН]

Developer, Вам не кажется, что "кпд преобразования в тепло" всегда равен 100%? Это если бы мы что-то полезное делали, то был бы некий процент полезной работы, а остальное развеялось (т.е. ушло - куда? Да в тепло же). А тут и говорить нечего, 900 ватт - это 900, а 1800 - это 1800, а реклама написана для безмозглых уродов, как это часто делается.

[chiba]

Otto писал(а):

"обогревающая способность 900 Вт карбонового обогревателя эквивалентна 1800 Вт обычного масляного".

Нагревание изолированного помещения эквивалентно выделению энергии нагревателем, а в рекламе стоит мощность. Если оба нагревателя работают постоянно с указанной мощностью, то за одинаковое время масляный нагреватель выделит в 2 раза большую энергию, чем карбоновый. Однако я подозреваю, что мощность указана пиковая. Масляный обогреватель при достижении определенной температуры масла отключается, а карбоновый может работать непрерывно (хотя я не знаю как он устроен). Так вот. Если за сутки карбоновый нагреватель работает суммарно в 2 раза больше чем масляный, то он выделит больше энергии и будет эффективнее обогревать помещение. Может быть на этом и основана реклама.

[Developer]

С точки зрения "чистой физики" - это так, уважаемый ИСН, только так!, а как иначе?
А теперь посмотрим на это с точки зрения пошлой бытовухи, не забывая, правда, и физику...
Масляный радиатор: тепло от него передаётся в окружающее пространство через окружающую воздушную среду посредством явления теплопроводности. Так? Так.
Другими словами имеем явление чистого теплопереноса.
Инфракрасный излучатель: воздушная среда для ИК-излучения вроде бы прозрачна. Так? Так.
Другими словами, на пути инфракрасного излучения должны находиться некие "преобразователи" ИК-излучения в тепло, в качестве каковых и может быть кучка греющихся людей.
И какие из этого могут последовать далеко идущие выводы?

[Редкий]

Otto, нет, конечно. КПД конвектора и масляной батареи сильно различаются. У батареи здорово выше. Здесь я имею ввиду не только "личное" КПД обогревателей. В конце концов, греют они одинаковым способом. Калением вольфрамовой нити. Я имею ввиду систему: нагреватель плюс дырявая комната. Если рассматривать идеальный случай - абсолютно теплоизолированную комнату, из которой тепло вообще не выходит, то значения получатся не сильно разными. Но Вам ее и греть не надо. Одним своим присутствием Вы ее греете.
А практически. Попробуйте нагреть комнату лампой накаливания
Вопрос Вашим друзьям.
Как экономичней скипятить чайник, на большом огне, или на малом?

[Otto]

Чтобы не уйти далеко от темы, идеализирую задачу. Есть чёрный ящик (комната), без теплообмена со внешней средой, не генерирующий какое-либо излучение или поле, не способный аккумулировать какую-либо энергию, кроме тепловой. На вход чёрного ящика подаётся мощность в виде электроэнергии. Я утверждаю, что изменение средней температуры внутри чёрного ящика пропорционально затраченной электроэнергии вне зависимости от того, как она будет использована внутри, на масляный обогреватель, на лампы накаливания, на компьютер, на холодильник, или даже на электровентилятор. Правильно ли это утверждение?

[Редкий]

Otto, не вполне. Сами, не к ночи, помянули вентилятор. Если я буду ожидать, что вентилятором нагрею комнату, то буду ожидать...
Конечно, КПД приборов разные. Понятно, что конвектором греть будет бустрее, а масляным подерживать будет экономичнее (не вслучае абсолютно изолированной комнаты, там - все равно.) Но если Вы туда загоните Валуева, будете его кормить и заставите потеть. ТО тепло он даст. Но с вычетом энергии на "по роже".

[chiba]

Otto писал(а):

Чтобы не уйти далеко от темы, идеализирую задачу. Есть чёрный ящик (комната), без теплообмена со внешней средой, не генерирующий какое-либо излучение или поле, не способный аккумулировать какую-либо энергию, кроме тепловой. На вход чёрного ящика подаётся мощность в виде электроэнергии. Я утверждаю, что изменение средней температуры внутри чёрного ящика пропорционально затраченной электроэнергии вне зависимости от того, как она будет использована внутри, на масляный обогреватель, на лампы накаливания, на компьютер, на холодильник, или даже на электровентилятор. Правильно ли это утверждение?

Правильно, если вся электроэнергия тратится внутри и никак наружу более не выводится

[worm2]

Э... Вы хотите спросить: "Верен ли закон сохранения энергии в данном конкретном случае?" Если задача поставлена именно так, думаю, что ответ споров не вызовет Ну, по крайней мере, покуда сюда не наведается альт.
Наверное, интереснее поставить задачу так: "Чем реальная комната отличается от идеальной?". Можем ли мы пренебрегать потерями тепла через стенки и стёкла комнаты? А потерями на излучение в диапазоне, слабо поглощаемом стенками? Т.е. много ли такого излучения (в процентном отношении) в спектре обогревателей? Каковы теплоёмкость, теплопроводность и температура поверхности обогревателя?
И т.д.

[Otto]

Редкий писал(а):

Otto, не вполне. Сами, не к ночи, помянули вентилятор. Если я буду ожидать, что вентилятором нагрею комнату, то буду ожидать...
Конечно, КПД приборов разные. Понятно, что конвектором греть будет бустрее, а масляным подерживать будет экономичнее (не вслучае абсолютно изолированной комнаты, там - все равно.) Но если Вы туда загоните Валуева, будете его кормить и заставите потеть. ТО тепло он даст. Но с вычетом энергии на "по роже".

Валуева оставим в стороне - слишком сложная система, бог его знает, какие у него внутри процессы происходят. Чем принципиально отличается вентилятор, потребляющий 100 Вт, от лампочки, потребляющей столько же - в изолированной системе? Что Вы подразумеваете под КПД прибора?

[Редкий]

Otto
Тем, куда тратится энергия. Еще раз повторяю. Вдули в комнату энергии - ее столько там и есть Если комната без дырок. Вопрос, каким обарзом Вы ее туда вдуваете. Если венитлятором, бОльшая часть энергии уйдет на вращение пропеллера. Электродвигатель, конечно, нагрется. И даст тепло. Каково КПД этого тепла?

[Zai]

На мой взгляд все дело в пограничных слоях. При прогревании комнатного воздуха тепло человеческого тела отдается окружающему воздуху и при перпаде температур около 10-15 градусов человек чувствует себя комфортно, хотя отдает тепло окружающей среде.

При обогревании излучением кожа человека начинает поджариваться - что то вроде загара, температура поверхности может превысить 40 и более градусов и зависит, насколько кровообращение снижает температуру обогреваемых участков. На поверхности формируются пограничные слои, которые за счет холодного воздуха также охлаждают поверхность, но тепловые потоки уже идут не из человеческого тела, а от поверхности кожи в окружающий воздух, который может быть и 15 и 10 градусов. То же самое и относится к внешней поверхности обогреваемой одежды. Таким образом поддерживать температуру 20 градусов в комнате необязательно, достаточно поддерживать температуру 10 градусов, что излучающие обогреватели все же делают и рекламируемые решения вполне имеют место. С точки зрения экологичности, я не знаком с свидетельствами безопасности от раковых заболеваний при продолжительном воздействии такого рода излучений.

[Otto]

Zai писал(а):

На мой взгляд все дело в пограничных слоях. При прогревании комнатного воздуха тепло человеческого тела отдается окружающему воздуху и при перпаде температур около 10-15 градусов человек чувствует себя комфортно, хотя отдает тепло окружающей среде.

При обогревании излучением кожа человека начинает поджариваться - что то вроде загара, температура поверхности может превысить 40 и более градусов и зависит, насколько кровообращение снижает температуру обогреваемых участков. На поверхности формируются пограничные слои, которые за счет холодного воздуха также охлаждают поверхность, но тепловые потоки уже идут не из человеческого тела, а от поверхности кожи в окружающий воздух, который может быть и 15 и 10 градусов. То же самое и относится к внешней поверхности обогреваемой одежды. Таким образом поддерживать температуру 20 градусов в комнате необязательно, достаточно поддерживать температуру 10 градусов, что излучающие обогреватели все же делают и рекламируемые решения вполне имеют место. С точки зрения экологичности, я не знаком с свидетельствами безопасности от раковых заболеваний при продолжительном воздействии такого рода излучений.

Спасибо за ответ. С этой стороны я не подумал посмотреть на вопрос.

Добавлено спустя 6 минут 30 секунд:

Редкий писал(а):

Otto
Тем, куда тратится энергия. Еще раз повторяю. Вдули в комнату энергии - ее столько там и есть Если комната без дырок. Вопрос, каким обарзом Вы ее туда вдуваете. Если венитлятором, бОльшая часть энергии уйдет на вращение пропеллера. Электродвигатель, конечно, нагрется. И даст тепло. Каково КПД этого тепла?

Вы не ответили на вопрос - что вы подразумеваете под КПД? Я так полагаю, ту часть электроэнерги, которая непосредственно перейдёт в тепло. Тогда подумайте, куда уйдёт оставшаяся часть? В упомянутом случае с вентилятором - в кинетическую энергию воздуха, которая в процессе трения перейдёт в тепловую. Если смотреть на весь процесс в целом - какой будет КПД?

[Редкий]

Otto писал(а):

Тогда подумайте, куда уйдёт оставшаяся часть? В упомянутом случае с вентилятором - в кинетическую энергию воздуха, которая в процессе трения перейдёт в тепловую.

Не перейдет. Не надо путать парллельный снос и хаотическое движение. Я тут уже об'яснял cch что при нуле градусов Кельвина электрон не перестанет вращаться относительно ядра. Потому что, во-первых, необходимао взаимодействие. А его нет. А во-вторых, необходим взаимодейстующий ансмбль частиц. Частицы воздуха, гонимые вентилятором, движутся, б.м., параллельно, и макропараметра под названием "тепература" создать, принципиально, не могут.