lämmön siirto kylmemmästä kuukempaan

Seuraa 
Viestejä95
Liittynyt16.6.2008

Oletetaan, että meillä on kaksi pintaa eri lämpötilassa, esim. 50 °C ja 100 °C. Termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan lämpö ei voi itsestään siirtyä kylmemmästä pinnasta kuumempaan, vaan siihen tarvitaan ulkopuolista energiaa. Jos nyt näiden kahden pinnan väliin laitetaan linssi, joka taittaa infrapunasäteilyä, vähän niinkuin polttolasi, niin silloin kai kylmempi kappale pystyisi lämmittämään kuumempaa ilman, että tarvitaan mitään ulkopuolista energiaa. Toimisiko tämä käytännössä? Ainakin optiikassa käytetään infrapunasäteilyä taittavia linssejä. Ja jos toimisi, niin rikkoisiko kyseinen viritelmä termodynamiikan 2. pääsääntöä?

Kommentit (6)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
pice
Oletetaan, että meillä on kaksi pintaa eri lämpötilassa, esim. 50 °C ja 100 °C. Termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan lämpö ei voi itsestään siirtyä kylmemmästä pinnasta kuumempaan, vaan siihen tarvitaan ulkopuolista energiaa. Jos nyt näiden kahden pinnan väliin laitetaan linssi, joka taittaa infrapunasäteilyä, vähän niinkuin polttolasi, niin silloin kai kylmempi kappale pystyisi lämmittämään kuumempaa ilman, että tarvitaan mitään ulkopuolista energiaa. Toimisiko tämä käytännössä?



Pinnan säteilemä teho on verrannollinen lämpötilan 4. potenssiin. Kuuma pinta säteilisi paljon enemmän ja teho kulkisi siihen suuntaan kuin termodynamiikan mukaan kuuluukin.

Vierailija

Mitä jos laitetaan eriste väliin, linssi kylmemmän puolle osoittamaan ylöspäin ja käännetään polttopisteestä pienen koveran peilin kautta lämpimämpään?

edit: ajatuskatkos

V.A.Littaa
Seuraa 
Viestejä873
Liittynyt1.4.2008
pice
Oletetaan, että meillä on kaksi pintaa eri lämpötilassa, esim. 50 °C ja 100 °C. Termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan lämpö ei voi itsestään siirtyä kylmemmästä pinnasta kuumempaan, vaan siihen tarvitaan ulkopuolista energiaa. Jos nyt näiden kahden pinnan väliin laitetaan linssi, joka taittaa infrapunasäteilyä, vähän niinkuin polttolasi, niin silloin kai kylmempi kappale pystyisi lämmittämään kuumempaa ilman, että tarvitaan mitään ulkopuolista energiaa. Toimisiko tämä käytännössä? Ainakin optiikassa käytetään infrapunasäteilyä taittavia linssejä. Ja jos toimisi, niin rikkoisiko kyseinen viritelmä termodynamiikan 2. pääsääntöä?



Eli linssi muodostaisi kylmemmän kappaleen säteilystä kuuman hot-spotin lämpimämmän kappaleen pintaan. Yksinkertaisella logiikalla ainakin on selvä, että lämmin kappale ei saa kokonaisuutena sen enempää energiaa (säteilyä) kuin ennenkään, se vaan jakaantuu tiiviimmälle pinta-alalle. Ei kuitenkaan voida estää lämpimämmän kappaleen säteilyä kylmempään kappaleeseen, jolloin se lämmittää kylmemmän kappaleen saman lämpöiseksi kuin mihin jäähtyessään itse jää. Linssihän ei toimi yksisuuntaisesti ilman sitä kuuluisaa ulkopuolelta tuotavaa työtä tai energiaa, mirten senyt oli.

pice
Seuraa 
Viestejä95
Liittynyt16.6.2008

Vielä tarkennuksena, että lämmitettävä pinta johon säteily kohdistetaan olisi kooltaan paljon pienempi kuin se toinen pinta. Kaiken järjen mukaan, jos isolta pinta-alalta kerätään lämpösäteilyä ja se kohdistetaan linssillä pienempään pintaan, niin siihen pienempään pintaan kohdistuu suuri säteilytiheys per pinta-alayksikkö, jolloin sen lämpötila nousee korkeammaksi. Linssi tietysti toimii molempiin suuntiin, mutta ei kai se estä kyseisen lämpötilaeron muodostumista. Linssihän kohdistaa siihen osuvaa säteilyä pieneen alaan, mutta ei se vaikuta mitään siihen säteilymäärään mitä linssin takana olevasta pinnasta emittoituu.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
pice
Vielä tarkennuksena, että lämmitettävä pinta johon säteily kohdistetaan olisi kooltaan paljon pienempi kuin se toinen pinta. Kaiken järjen mukaan, jos isolta pinta-alalta kerätään lämpösäteilyä ja se kohdistetaan linssillä pienempään pintaan, niin siihen pienempään pintaan kohdistuu suuri säteilytiheys per pinta-alayksikkö, jolloin sen lämpötila nousee korkeammaksi. Linssi tietysti toimii molempiin suuntiin, mutta ei kai se estä kyseisen lämpötilaeron muodostumista. Linssihän kohdistaa siihen osuvaa säteilyä pieneen alaan, mutta ei se vaikuta mitään siihen säteilymäärään mitä linssin takana olevasta pinnasta emittoituu.



Linssillä ei voi fokusoida laaja-alaisen lähteen säteilyä niin pieneksi, että termodynamiikan sääntöjä voitaisiin rikkoa. Pisteeksi voi fokusoida vain pisteestä lähtevän säteilyn.

Uusimmat

Suosituimmat