Ominaislämpökapasiteetti

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Onko jonkin aineen ominaislämpökapasiteetti suhteiltaan erilainen varauksen ja luovutuksen suhteen? Varaako joku nopeammin/hitaammin lämpöä kuin luovuttaa?

Ajanjaksossa x varaisi lämpöä 1 yksikön ja samassa ajanjaksossa x luovuttaisi vain vaikkapa 0.8 kertaisesti varauksestaan?

Kommentit (15)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26886
Liittynyt16.3.2005

Tarkoitat siis lämmönjohtavuutta. Tuo vaatisi aineen, jossa lämmönjohtavuus vastakkaisiin suuntiin olisi erilainen. En tiedä, etteikö jotain eksoottista kikkailumateriaalia voisi olla, mutta ei minulle tule äkkiseltään mieleen mitään fysikaalista mekanismia, joka johtaisi tuohon.

MLT
Seuraa 
Viestejä571
Liittynyt18.9.2009

Kutsut vain kiinteän aineen Maxwellin demonin paikalle ja se hoitaa homman. Jos tarkoitat lämmönjohtavuutta niin ehdotan ettet puhu lämpökapasiteetista (?), joka ei sinänsä materiaalin kohdistettuna tarkoita paljon mitään.

MLT

Vierailija

Aivan, lämmönjohtavuus on se ilmiö. Jotenkin vain tuo materiaalien lämpökapasiteetti pyöri mielessä asiaa pyöritellessä.

Eli ei ole ainetta, jolla olisi eri lämmönjohtavuus eri suuntiin?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26886
Liittynyt16.3.2005
hi3
Eli ei ole ainetta, jolla olisi eri lämmönjohtavuus eri suuntiin?



Kun tarkemmin ajattelee, tuosta tosiaan seuraisi se, että lämpötilaerot kasvaisivat itsestään. Se ei ole mahdollista. Epäisotrooppinen lämmönjohtavuus kuitenkin on siten, että kohtisuorissa suunnissa lämmönjohtavuus on erilainen. Yksinkertainen esimerkki epäisotrooppisesta lämmönjohtumisesta on styroksikuutio, jonka läpi on painettu yhteen suuntaan kuparitankoja. Lämpö etenee tankojen suunnissa paljon helpommin kuin kohtisuoraan. Mikroskooppisessa skaalassa epäisotrooppisuuden voi aiheuttaa esimerkiksi sopivan epäsymmetrinen kiderakenne.

Vierailija
Eli ei ole ainetta, jolla olisi eri lämmönjohtavuus eri suuntiin?
On. Vertaa esim. musta teräs vs ruostumaton vs alumiini.
Termien käyttöä voisi kylläkin vähän täsmentää. Kyse ei ole "lämmönjohtavuudesta eri suuntiin" vaan aivan muusta.

MLT:n eka postaus kertoi jo kaiken tarpeellisen..

miilu
Seuraa 
Viestejä571
Liittynyt25.1.2011

Selvimmin lämmön johtuminen eri suuntiin eri nopeudella voidaan todeta kahtaistaitteisilla kiteillä. Esimerkiksi kvartsikide on kahtaistaitteinen ja optiset ominaisuudet erilaiset eri suuntiin, myös fyysiset ominaisuudet on erilaiset. Jos kiteen leikkauspintaan sivellään parafiinikerros ja keskelle tuodaan kuumalla neulalla lämpöä, niin parafiini alkaa sulaa eri nopeudella eri suuntiin. Sulamiskohdasta tulee elliptinen. Riittävän iso yksikiteinen taso taasen vaatii aika ison kiteen kasvattamisen empiiristä koetta varten.

myl
Seuraa 
Viestejä224
Liittynyt18.11.2010
Neutroni
hi3
Eli ei ole ainetta, jolla olisi eri lämmönjohtavuus eri suuntiin?



Kun tarkemmin ajattelee, tuosta tosiaan seuraisi se, että lämpötilaerot kasvaisivat itsestään. Se ei ole mahdollista.



Ei. Termodynaamisesti ei ole estettä sille, että lämmönjohtavuus olisi erilainen vastakkaisiin suuntiin. Kun lämpötilaero häviää, lämpöä ei enää siirry, eli systeemi jää tasapainoon. Vertaa sähködiodiin; ei sekään aiheuta jännite-eroa.

Useissa kiteissä lämmönjohtavuus vaihtelee suunnan mukaan, mutta missään homogeenisessa aineessa se ei ole erilainen vastakkaisissa suunnissa.

Kiinteässä aineessa lämpö siirtyy kolmella tavalla:

1. Fononit kuljettavat lämpöä. Ei tule mieleen mekanismia, joka aiheuttaisi tällaisen eron lämmönjohtavuuteen.

2. Elektronit kuljettavat lämpöä. Esim. diodissa elektronit kulkevat vain yhteen suuntaan. Tämä saattaisi aiheuttaa eron lämmönjohtavuudessa. Tosin piidiodissa efekti on mitättömän pieni.
Ainakin tyhjiödiodissa lämpö voi siirtyä vain katodilta anodille.

3. Säteily siirtää lämpöä. Lämmönsiirron määrää (käytännössä) pinnan heijastuskerroin (eli ts. emissiviteetti). Systeemi on lineaarinen, joten en keksi millä järjestelyllä säteilyn suunta vaikuttaisi lämmönsiirtoon.

-myl

Vierailija

Mietin lämpöakkua, joka latautuisi nopeammin kuin purkautuisi.
20 asteisena vietäisiin 40 asteen ympäristöön, latautuisi tasapainoon ympäristön kanssa vaikkapa 2h aikana.
Viedään 40 asteinen möhkäle 20 asteen ympäristöön ja tasapainoon hakeutuminen kestäisi 4h esimerkiksi...
Ympäristö toki "ääretön" eli vaikkapa ulkotila, ei vaikuttaisi tulokseen suljettu tila johon vapautuva lämpöenergia sekoittaisi ympäristön lämpötilan.

petsku
Seuraa 
Viestejä1473
Liittynyt6.6.2009

Voisikohan esim. pietso- tai dielektrisen materiaalin lämmönjohtavuutta tiettyyn suuntaan manipuloida polarisoimalla sitä paineen tai vastaavasti sähkökentän avulla? Ehkä magneettikentälläkin kääntää sopivan materiaalin alkeisdipoleja siten, että johtavuusvyöt ko. suuntaan kasvavat energiassa ja elektronit välittävät lämpöä heikommin tai hilaan muodostuu lämpöä heikosti välittäviä mutkia tms?

Vierailija

Eli haluat kappaleen, joka lämpenee nopeammin kuin jäähtyy. Äkkiseltään tuntuu kyllä oudolta ajatukselta. Paljon riippuu tietysti lämpötilaeroista.

kfa
Seuraa 
Viestejä2516
Liittynyt13.3.2008
Fëanor
Eli haluat kappaleen, joka lämpenee nopeammin kuin jäähtyy. Äkkiseltään tuntuu kyllä oudolta ajatukselta. Paljon riippuu tietysti lämpötilaeroista.

Tuollainen on mahdollinen, joskin lämmönjohtavuuksien ero ei ole samanaikaisesti mitattu. Faasimuutoksilla saadaan aikaan "lämpödiodi" eli heat pipe.

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_di ... _heat-flow

http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_pipe

Heat pipe on esimerkiksi pystysuora, suljettu ja ilmasta tyhjäksi pumpattu putki, jonka alapää on täytetty esimerkiksi vedellä. Kun alapäätä lämmittää niin vesi tyhjiössä alkaa haihtua ja kuljettaa lämpöä putken yläpäähän, jossa vesihöyry tiivistyy ja valuu nesteenä putken seiniä pitkin takaisin alas. Tiivistyessään vesi luovuttaa lämpöä putken yläosaan kiinnitettyyn kappaleeseen, joka siis kuumenee. Lämmönjohtavuus alhaalta ylöspäin on suuri.

Jos putken yläosaan kiinnitetty kappale on kuumempi kuin alaosan kappale niin putki ei toimikaan samalla tavalla. Vesi valui tiivistyessään takaisin alas, joten yläosan kappale ei onnistu lämmöllään höyrystämään vettä. Lämmönjohtavuus ylhäältä alaspäin on pieni.

Yksinkertaisimmillaan sama ilmiö tapahtuu ihan tavallisessa huonetilassa ja tuo etsitty maaginen esine on nimeltään "katto":

Jos lattia on lämmin niin se lämmittää ilmaa, jonka tiheys pienenee. Vähemmän tiheä lämmin ilma nousee ylöspäin ja kerrostuu katon tietämille. Lattia jäähtyy ja katto lämpenee.

Jos katto on lämmin niin se lämmittää ilmaa, jonka tiheys pienenee. Vähemmän tiheä lämmin ilma jää lillumaan huoneen yläosaan juuri katon alle ja lattia pysyy kylmänä.

Olikohan tämä katto se, mitä alkuperäinen kysyjä peräänkuulutti?

Kim Fallström kfa+news@iki.fi

Vierailija
hi3
Mietin lämpöakkua, joka latautuisi nopeammin kuin purkautuisi.
20 asteisena vietäisiin 40 asteen ympäristöön, latautuisi tasapainoon ympäristön kanssa vaikkapa 2h aikana.
Viedään 40 asteinen möhkäle 20 asteen ympäristöön ja tasapainoon hakeutuminen kestäisi 4h esimerkiksi...
Ympäristö toki "ääretön" eli vaikkapa ulkotila, ei vaikuttaisi tulokseen suljettu tila johon vapautuva lämpöenergia sekoittaisi ympäristön lämpötilan.




Se mitä haet kulkee nimellä "thermal diode". Saatat löytää jotakin kvartsikidetyyppistä mutta helpommalla pääset jos täytät termoslaukun vedellä ja laitat kannen kiinni kun vesi on lämmenyt. Tai sitten automatisoit homman tekemällä termoslaukun pohjan kuparilevystä. Ambientti lämmittää vettä joka nousee termoslaukun sisällä. Kylmässä taas lämmin pysyy termoslaukun yläosassa eikä vesi lähde kiertämään. Jos haluat tehokkaamman systeemin niin korvaa kuparilevy lämpöpiipulla. Se siirtää perusmuodossaan ERITTÄIN tehokkaasti lämpöä ylöspäin. (mutta ei alaspäin).

Mutta mihin pirussa tuollaista tarvitset? Kiinnostavaa on kai paljonko energiaa siihen pystyy latautumaan ja millä teholla se pystyy sitä latamaan/luovuttamaan.

Vierailija

Aloittaja luultavasti yrittää keksiä systeemiä joka nopeasti latautuisi lämpölähteestä ja sitten hitaasti luovuttaisi lämpöä sisätiloissa. Sellainen on jo keksitty. Sen nimi on "varaaja". Siinä tämä diodiominaisuus on aikaansaatu lämpötilaeroilla ja kiertovesipumpuilla.

Diam
Seuraa 
Viestejä2295
Liittynyt14.9.2006

Lujuusopissa puu on anisotrooppista materiaalia. Lämmönjohtavuus on määritetty kohtisuoralle tapaukselle.

Rakenteilla tämä saavutetaan. Materiaalit ovat lähellä toisiaan.
No se on tämä tulisija taas kyseessä. Sehän varaa lämmön palamisesta nopeasti, kun kuoreen laittaa eristettä ja varaavia materiaaleja tai piippuvaraajia, niin luovuttaa hitaasti. Konvektiota säätämällä kaikkein helpoiten.

http://koti.aina.net/~konesuunnittelu/k ... uudet.html

Mies kysyi kaiulta: Ostanko Nuhvin vai Majorin? ja kaiku vastasi: VAI MAJORIN!

Uusimmat

Suosituimmat