Отражатель холода

[siron-nsk.livejournal.com]

Я тут задумался, зачем делают отражающую поверхность внутри сумок-холодильников.



Её снаружи надо делать, чтобы отражала тепло. Что она должна отражать внутри?

Comments

[medved-olympus.livejournal.com]

Дело вот в чем. Полимеры всегда имеют "окна прозрачности" для ЭМ волн, начиная от радио и кончая ультрафиолетом. ЭМ волны с длинами в пределах этих окон проходят через полимер без рассеивания. Диапазон волн видимой. части спектра 0.4-0.7 микрон, а ИК лучи, имеют диапазон раз в триста шире: от 0.7 до 100 микрон. Поэтому вероятность для ИК лучей попасть в "окна прозрачности" намного больше, чем для видимых лучей. Непрозрачный пластик может хорошо их пропускать. Видели ИК диоды с чёрной линзой?

[cn-mangetsu.livejournal.com]

Суть тут, кстати, не в том, чтобы поглотить ИК. Поглощать его как раз не стоит — пластик нагреется до теплового равновесия и благополучно переизлучит всё внутрь. Нам ИК нужно именно отразить.

[medved-olympus.livejournal.com]

Всё верно, да. Пластик сам по себе будет неслабым излучателем тепловых ИК лучей (я об этом уже покумекал, см. ниже). Вот металлическая плёнка как раз и предназначена для отражения этих лучей.

Кстати можно и такое соображение подкинуть. Интенсивность излучения с единицы поверхности пропорциональна четвёртой степени темперетуры (в кельвинах) и степени черноты повехности. Поверхность, покрытая сажей имеет степень черноты, близкую к единице, как Вы уже догадались :), у зеркальной поверхности степень черноты близка к нулю. Вот и получается, алюминиевая плёнка нужна для снижения интенсивности теплового излучения внутрь коробки.

Если Вы видели древние термосы со стеклянными колбами, то в них поверхность колбы внутри вакуумной полости металлизирована. Вот для тех же целей.

[siron-nsk.livejournal.com]

> Интенсивность излучения с единицы поверхности пропорциональна четвёртой степени темперетуры (в кельвинах) и степени черноты повехности.
А есть удобоваримая формула этого дела? Я такой хардкор сам не нагуглю.
Ну то есть, излучение = температура^4*(чернота)^2 ? В чём это всё измеряется, непонятно)

[medved-olympus.livejournal.com]

Подробно тут (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%A1%D1%82%D0%B5%D1%84%D0%B0%D0%BD%D0%B0_%E2%80%94_%D0%91%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%86%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0), а коротко - плотность потока энергии с единицы поверхности для абс. чёрого тела будет по формуле

S = K*T^4

(вместо K принято писать греческую буковку сигма, но мне лениво разбираться как это делается). Этот коэффициент K довольно хитрым образом вычисляется через всякие физ. постоянные (см по ссылке на Вики, которую я показал), но есть его числовое значение (см тамже).

Если это не абс. чёрное тело, то перед K надо подставить еще один множитель М - степень черноты, зависящий от поверхности. Формула будет такая

S = M*K*T^4

Этот множитель М бывает от нуля до единицы. У зеркал - почти ноль, у сажи почти единица.

Температура во во всех формулах должна быть в келвинах. Для этого берём привычные градусы цельсия и прибавляем 273. Получается
для морозилки холодильника примерно 260 кельвинов, для тёплого летнего денька 300 кельвинов. Для спиральки лампочки 2500-3000 кельвинов.

Чтобы получить мощность, теплового излучения всей поверхности надо плотност потока S умножить на площадь поверхности.

W = S*A

Буква А здесь значит площадь.

Вот по такой формуле я и прикидывал отношение тепловых потоков от лампочки и стенок холодильника.

[siron-nsk.livejournal.com]

> S = M*K*T^4
Теперь я вижу реальный резон перекрасить батарею отопления из белого цвета в чёрный)

[medved-olympus.livejournal.com]

Таки да, всё верно. Только не обязательно чёрный. Можно взять любую эмальку темного цвета: у всех таких красок степень черноты тоже почти единица.

[siron-nsk.livejournal.com]

Да, понятно, спасибо. Я бы ещё спросил "почему", но это уже другой вопрос, из фундаментальной области.
Просто мы как-то привыкли железно ассоциировать тепло с ИК излучением. Но ИК диод не греет же, хоть и светит в ИК диапазоне. С другой стороны, солнечный ультрафиолет (в том числе) очень даже нагревает поверхности. Дело ведь в мощности излучения, правда? Поэтому мне не понятно, какая разница для сумки, которую будут таскать по жаре, а не светить на неё ИК диодом.

[medved-olympus.livejournal.com]

УФ через полимер не пролазит (есть диковинные материалы, но пластик для бытовых вещей не из таких), поэтому про УФ речи нет, УФ может только нагревать материал сумки. Тут дело в другом.

Сравним тепловое излучение материала сумки с тепловым излучением лампочки накаливания. Она даёт несколько десятков вт теплового излучения. Волосок лампочки нагрет до ~2400 кельвинов и имеет площадь поверхности порядка нескольких квадратных мм потому величина интенсивности излучения порядка десятков вт на кв мм. Материал сумки нагрет до ~300 кельвинов, то есть температура в 8 раз меньше. По закону теплового излучения интенсивность пропорциональна четвёртой степени температуры, поэтому интенсивность излучения поверхности сумки будет в 8^4 = 4096 раз меньше. При этом площадь поверхности сумки - несколько квадратных дм, то есть в 10000 раз больше, чем площадь волоска лампочки. Имеем интенсивность в 4000 раз меньше, а площадь в 10000 раз больше. А это значит, что сумка может излучать теплового излучения даже больще, чем лампочка накаливания. Вот от этого излучения предохраняет металлическая плёнка: просто отражает его.

А наличие окон прозрачности - это квантовая механика. Волны, которые попадают в окна прозрачности, не могут заимодействовать с молекулами полимера потому что энергии квантов излучения не соответствуют энергетическим уровням молекул.

[siron-nsk.livejournal.com]

Ясно, спасибо.