Помню, как в 7 классе изучала это в школе на уроках физики. Тогда я любила эту науку и даже почти всё понимала. Правда, дальше всё пошло-поехало в дальние дали, но речь сейчас не об этом. А о том, что я могу поделиться некоторыми знаниями о «поведении» воздуха при нагревании и охлаждении.
Как «ведёт себя» нагретый воздух
Первым делом стоит вспомнить, что воздух — газообразное вещество. Соответственно, он имеет общие свойства веществ этого агрегатного состояния. То бишь, увеличивается в объёме и занимает всё большее пространство, когда нагревается. За счёт того, что прежнее количество вещества занимает больший объём, его относительная масса уменьшается, соответственно, тёплый воздух поднимается выше, чем холодный. Именно поэтому так сложно обогреть квартиру в холода — всё тепло отправляется наверх, к потолку. Я не буду повторяться и снова рассказывать о движении молекул в газах, ведь о воздухе можно рассказать ещё много интересного.
Интересные свойства воздуха
Для меня самое интересное свойство — это возможность превращения воздуха в жидкость. В природе это невозможно, ведь температура –150 градусов не встречается нигде, к счастью. Но создать такие условия в лаборатории и прибавить к ним давление, которое больше атмосферного в 50–60 раз, не проблема. Но вскипятить воздух не получится, ведь он состоит из нескольких газов, у которых разная температура кипения:
кислород — почти 183 °C;
азот — 195,75 °C;
углекислый газ имеет самую высокую температуру кипения — 57 °C, соответственно, начнёт испаряться раньше всего;
аргон — пусть его в воздухе только 1%, но этот газ практически всегда выделяют из общей массы малочисленных составляющих, температура его кипения — 186 градусов.
Поэтому, если попытаться довести воздух до кипения, он разложится на отдельные газообразные вещества, которые начнут закипать при абсолютно разной температуре, характерной для них. Да и создать необходимые условия стоит немалых усилий даже в лаборатории с самым современным техническим обеспечением.
До какой температуры можно нагреть воздух
Сообщение сайта
ИНН: 7714824045
kofer
Просмотр профиля
Группа: New Сообщений: 1 Регистрация: 9.2.2017 Пользователь №: 315056
vadimk
Просмотр профиля
Группа: Участники форума Сообщений: 506 Регистрация: 19.8.2015 Пользователь №: 275782
T-rex
Просмотр профиля
Группа: Участники форума Сообщений: 1604 Регистрация: 15.9.2012 Пользователь №: 163378
GraNiNi
Просмотр профиля
Группа: Участники форума Сообщений: 336 Регистрация: 28.10.2014 Пользователь №: 248987
T-rex
Просмотр профиля
Группа: Участники форума Сообщений: 1604 Регистрация: 15.9.2012 Пользователь №: 163378
Простая физика — спасаемся от летнего зноя без кондиционера
Сегодня мне не пригодилась теорема Пифагора, Ха-Ха-Ха. Любимая фраза современной молодежи. Оторванность от природы и незнание основ мироздания компенсируются финансами и научным прогрессом. А что будет, если отключат электричество? Как они будут выживать без кондиционера? Сегодня хочется поговорить о деревенских навыках в сердце цивилизации.
Предисловие
реклама
Странно, но многие не знают принципы работы обычного кондиционера. Элементарные вещи, которые может создать любой из подручных средств. Тепло, она же температура, она же энергия ниоткуда не берется и никуда не исчезает. Закон сохранения энергии.
Но у энергии есть особенность: она может преобразовываться из одного вида в другой:
Кинетическая
Электрическая
Тепловая
Химическая
Лучевая
И прочие
Жара, она же зной, она же избыток тепловой энергии. То есть, у нас стоит задача перевести «Тепловую» энергию в любую другую. Это и будет процессом охлаждения.
реклама
В кондиционерах используют переход от тепловой энергии в кинетическую. Жидкость переходит в газообразное состояние. Во время такого процесса атомы вещества отрываются от поверхности и преобразуют один вид энергии в другой. Отличие кондиционеров от прочих вариантов «испарения» — это создание дополнительных условий для увеличения эффективности. Любой человек может создать агрегат (условия), при котором с охлаждаемой поверхности будет происходить испарение и охлаждать окружающее пространство.
Самодельный кондиционер
Их можно разделить на две большие части:
1 Прогоняют воздух через охлажденное «рабочее» тело, тем самым понижая температуру. Не может существовать без электричества.
реклама
2 Отнимают энергию путем перевода одного вида энергии в другой. Может существовать без электричества.
Самодельный кондиционер #1 своими руками
Вентилятор (сквозняк)
Тазик для сбора жидкости
Ёмкости со льдом
Короб (можно картонный)
Помещаем лед и тазик в короб, где небольшой объем воздуха будет охлаждаться за счет помещенного туда льда (рабочее тело). Вентилятор (или сквозняк) будет замещать охлаждённый воздух более теплым. Конструкция работает, пока весь лед не растаял.
Самый примитивный вариант
реклама
Чуть более сложный вариант
Внутри находится гофра, опущенная в холодную воду, воздушный поток проходит через охлажденную среду и остывает.
Самодельный кондиционер #2 своими руками
Вентилятор (сквозняк)
Тазик с водой
Марля (многие советуют решетку для придания жесткой формы)
Короб (для создания «эффекта трубы» и направленного потока воздуха)
Все вышеописанное — это составные части первых кондиционеров. Сейчас они более известны как «кондиционеры испарительного типа» — самый дешевый и самый простой из всех кондиционеров.
Принцип работы прост и понятен. Воздух проходит через намоченную ткань и происходит испарение (высыхание) воды с поверхности ткани. Воздух охлаждается и понижает окружающую температуру. Из нюансов — понижение температуры будет незначительным. Большой упор идет на влажность окружающего воздуха и площадь «продуваемой» поверхности.
Движение нагретого воздуха
Еще один физический закон, о котором мало кто помнит. Нагретый воздух легче холодного и поднимается. Помимо того, что на третьем этаже коттеджа температура будет выше чем на первом, есть еще один интересный и старый способ охлаждения помещений. Все знают, как работают печи и печные трубы. Огонь разогревает воздух, тот поднимается по дымоходу и создает зону пониженного давления, через которую в печь затягивается новый «свежий» поток воздуха. Точно такую же тягу можно создать и в обычном помещении. Окна, открытые на самом верхнем этаже, и створки, открытые в подвале, будут вытягивать холодный воздух, что накопился ниже уровня земли. В древние времена под землей закапывали большие резервуары с водой, которые охлаждались ночью и нагревались днем посредством движения тяги.
Конечно, эффективность такого «кондиционера» будет ниже, чем у специально спроектированного, но метод рабочий.
Время суток
Многие до сих пор не знают, в каком часу наступает самый зной, а в каком минимальная температура воздуха. Почему-то считается, что самая жара наступает в полдень. Это не так. Самая жара наступает в 15-00 (+/- час). Воздух нагревается не от солнца, а от окружения (стены, дороги, земля, камни). Аналогично и с самым холодным временем — это предрассветный час.
Помимо суточных колебаний, из этой информации есть и другие полезные выводы. Если не давать нагреваться вещам внутри помещения, то и воздуху не от чего будет нагреваться. Кто-то зашторивает окна, кто-то устанавливает светоотражающие элементы.
Охлаждение «нагревающих элементов»
Ни для кого не секрет, что воздух над водоёмом прохладнее, чем над пляжем, буквально в паре метрах. Простой пример передачи энергии от нагретой поверхности. Дома можно понизить температуру пола, и воздуху не будет от чего нагреваться. Помимо защитных средств на окнах, можно использовать опрыскиватели.
Вода с мелкой дисперсией не только будет работать как естественный охладитель (ее температура ниже чем окружающая) но и испаряться (высыхать), преобразуя тепловую энергию в кинетическую.
Некоторые предпочитают намочить простыню или другое матерчатое изделие и расстелить на полу, растянув процесс испарения. Некоторые любят брызгать на себя и ходить полдня в мокрой одежде. Вариаций бесчисленное множество. Принцип один — испарение жидкости с поверхности уменьшает ее температуру.
Выше перечислил одни из самых распространенных «народных» способов спастись от жары. А как вы с этим справляетесь?
Температурный режим воздуха процессы нагревания и охлаждения воздуха
Тепловым режимом атмосферы называют характер распределения и изменения температуры в атмосфере. Тепловой режим атмосферы определяется главным образом её теплообменом с окружающей средой, т. е. с деятельной поверхностью и космическим пространством. За исключением верхних слоев, атмосфера поглощает солнечную энергию сравнительно слабо. Основной источник нагревания нижних слоев атмосферы — тепло, получаемое ими от деятельной поверхности. В дневные часы, когда приход радиации преобладает над расходом, деятельная поверхность нагревается, становится теплее воздуха, и тепло передается от нее воздуху. Ночью деятельная поверхность теряет тепло излучением и становится холоднее воздуха. В этом случае воздух отдает тепло почве, в результате чего сам он охлаждается. Перенос тепла между деятельной поверхностью и атмосферой, а также в самой атмосфере осуществляется следующими процессами.
Молекулярная теплопроводность. Воздух, непосредственно соприкасающийся с деятельной поверхностью, обменивается с ней теплом посредством молекулярной теплопроводности. Вследствие того что коэффициент молекулярной теплопроводности неподвижного воздуха сравнительно мал, этот вид теплообмена незначителен.
Турбулентная теплопроводность. Она возникает внутри атмосферы вследствие вихревого, хаотического движения воздуха, т. е. турбулентности. Ее условно можно разделить на динамическую и термическую.
Динамическая турбулентность — вихревое хаотическое движение, возникающее в результате появления силы трения как между отдельными слоями перемещающегося воздуха, так и между движущимся воздухом и подстилающей поверхностью.
Термическая турбулентность, или тепловая конвекция — упорядоченный перенос отдельных объемов воздуха в вертикальном направлении, возникающий при неравномерном нагревании различных участков поверхности. Над более прогретыми участками воздух становится теплее а, следовательно, легче окружающего и поднимается вверх. Его место занимает более холодный соседний воздух, который, в свою очередь, нагревается и тоже поднимается.
Радиационная теплопроводность. Определенную роль в передаче тепла от почвы к атмосфере играет излучение деятельной поверхностью длинноволновой радиации, поглощаемой нижними слоями атмосферы. Последние, нагреваясь, таким же способом последовательно передают тепло вышележащим слоям. В период охлаждения поверхности радиационный поток тепла направлен от вышележащих слоев атмосферы вниз. Радиационный поток тепла над сушей проявляется главным образом в ночные часы, когда турбулентность резко ослаблена, а тепловая конвекция отсутствует.
Конденсация (сублимация) водяного пара. При конденсации выделяется тепло, нагревающее воздух, особенно более высокие слои атмосферы, где образуются облака.
Суточный и годовой ход температуры воздуха
Изменения температуры приземного слоя воздуха в течение суток и года обусловлены периодическими колебаниями температуры подстилающей поверхности и наиболее четко выражены в его нижних слоях.
В суточном ходе кривая имеет по одному максимуму и минимуму. Минимальное значение температуры наблюдают перед восходом Солнца. Затем она непрерывно повышается, достигая наибольших значений в 14. 15 ч, после чего начинает снижаться до восхода Солнца.
Амплитуда температурных колебаний — важная характеристика погоды и климата, зависящая от ряда условий.
Амплитуда суточных колебаний температуры воздуха зависит от погодных условий. В ясную погоду амплитуда больше, чем в пасмурную, так как облака днем задерживают солнечную радиацию, а ночью уменьшают потерю тепла земной поверхностью путем излучения.
Амплитуда зависит также от времени года. В зимние месяцы при малой высоте Солнца в средних широтах она понижается до 2. 3 °С.
Оказывает большое влияние на суточный ход температуры воздуха рельеф: на выпуклых формах рельефа (на вершинах и на склонах гор и холмов) амплитуда суточных колебаний меньше, а в вогнутых (ложбины, долины, котловины) больше по сравнению с равнинной местностью.
Назначение амплитуды влияют и физические свойства почвы:
чем больше суточный ход на самой поверхности почвы, тем больше суточная амплитуда температуры воздуха над ней.
Растительный покров уменьшает амплитуду суточных колебаний температуры воздуха среди растений, так как он днем задерживает солнечную радиацию, а ночью — земное излучение. Особенно заметно уменьшает суточные амплитуды лес.
.Годовой ход температуры воздуха в разных географических зонах различен в зависимости от широты и континентальное™ местоположения. По средней многолетней амплитуде и по времени наступления экстремальных температур выделяют четыре типа годового хода температуры воздуха.
Экваториальный тип. В экваториальной зоне в году наблюдают два слабовыраженных максимума температуры — после весеннего (21.03) и осеннего (23.09) равноденствия, когда Солнце находится в зените, и два минимума — после зимнего (22.12) и летнего (22.06) солнцестояния, когда Солнце находится на наименьшей высоте.
Тропический тип. В тропических широтах наблюдают простой годовой ход температуры воздуха с максимумом после летнего и минимумом после зимнего солнцестояния.
Тип умеренного пояса. Минимальные и максимальные значения температуры отмечаются после солнцестояний.
Полярный тип. Минимум температуры в годовом ходе вследствие полярной ночи сдвигается на время появления Солнца над. Максимум температуры в Северном полушарии наблюдается в июле.
На годовой ход температуры воздуха оказывает влияние также высота места над уровнем моря. С увеличением высоты годовая амплитуда уменьшается.
Сообщение сайта
kofer
Просмотр профиля
Просмотр профиля
zaharov63
Принцип работы прост и понятен. Воздух проходит через намоченную ткань и происходит испарение (высыхание) воды с поверхности ткани. Воздух охлаждается и понижает окружающую температуру. Из нюансов — понижение температуры будет незначительным. Большой упор идет на влажность окружающего воздуха и площадь «продуваемой» поверхности.
Конечно, эффективность такого «кондиционера» будет ниже, чем у специально спроектированного, но метод рабочий.
