שאלה בהולכת חום

[asaphxiix]

שאלה בהולכת חום

נניח שיש גוף מסוים שמתחמם לטמפ' X נגיד, לצורך העניין - 400 מעלות צלזיוס מה יהיה החום במרחק 20 ס"מ ממנו? איך מחשבים את זה? (למען האמת אודה גם על תשובה בלי נוסחה. אני לא פיזיקאי ) תודה רבה מראש לעונים!

 

[GOTN]

תשובה בהולכת חום

אני אסביר לך את העניין ללא נוסחאות, רק מבחינה איכותית. כאשר ישנו גוף בטמפ' מסויימת לחלקיקים שמרכיבים אותו יש את הטמפ' שלו שמתבטאת באמצעות אנרגיה. כאשר ישנו תווך מסביב, החלקיקים של התווך מתנגשים בחלקיקים של הגוף ואנרגיה (בעצם חום) עובר מהגוף לחלקיקים שמסביבו והם מקבלים (בקירוב) את הטמפ' של הגוף. אותם חלקיקים מתנגשים בחלקיקים אחרים וכל הלאה וכך עובר חום ממקום אחד למקום אחר. הולכת החם מן הסתם תלויה בחומר שממנו עשוי התווך שמקיף את הגוף החם. אם יש ריק לא תהיה העברת חום.

 

[Tal Miller]

ואוויר זה מוליך חום גרוע,

בניגוד למתכות לדוגמא, שתוך שנייה החום עובר דרכן (ע"ע כפית בתה רותח)

 

[ארול01]

לא מדוייק לגבי הריק

חום בריק עובר דרך פוטונים שפולט הגוף החם ונבלעים בגוף הקר. כך למשל חום השמש מגיע לכדור הארץ כשהוא צריך לעבור את הריק בחלל.

 

[GOTN]

ואם אין גוף קר?

אתה מדבר על קרינה של גוף שחור.. כאשר גוף מתחמם מקרינה אלקטרומגנטית. אבל נניח שיש גוף חם בריק, איך נראה שדה הטמפ' במרחב? זה לא נראה לי מוגדר כמו שצריך

 

[דניאל החכם]

טמפרטורה היא לא מוגדרת היטב לריק

S=klnW ואני לא יודע איך לחשב אנטרופיה לריק (וטמפטרטורה לא מוגדרת בלי אנטרופיה). לפי ויקיפדיה הטמפרטורה של ריק היא אפס מוחלט http://en.wikipedia.org/wiki/Temperature#Temperature_of_vacuum אני חושב שלריק אין טמפרטורה מוגדרת, אך הוא מעביר חום בצורת פוטונים.

 

[GOTN]

כלומר?!

אם אין גוף קר בריק אז הטמפ' 0 בכל מקום למעט על הגוף החם?

 

[דניאל החכם]

הסבר

גוף שיהיה במגע עם ריק יפלוט קרינה בהתאם לטמפרטורה שלו ויקבל קרינה בהתאם לצפיפותה בריק. לגבי חום ריק הוא מבודד מושלם.... אין טעם להגדיר את הטמפטרטורה של הריק

 

[Tal Miller]

אם גוף פולט קרינה

והוא נמצא בסביבת ריק, אז הוא פשוט ימשיך לפלוט אותה, והטמפרטורה שלו תרד, לא?

 

[דניאל החכם]

כן זה מה שנקרא קרינת גוף שחור

 

[Master And Gentleman]

גוף שחור

הוא בסה"כ מודל גוף תיאורטי שמסוגל לפלוט את הקרינה המקסימאלית בטמפרטורה בה הוא נמצא (מקדם פליטה = 1) וגם קולט את מקסימום הקרינה אשר פוגעת בו (מקדם בליעה = 1). הוא עצמאי לחלוטין ולא תלוי בסביבה שלו.

 

[דניאל החכם]

זה נכון

אבל גופים אמיתיים לפי רוב מתנהגים לפי רוב לפי קירוב גוף שחור, בכל אופן תודה רבה על התיקון

 

[Master And Gentleman]

חבל שאין כאן

יותר דיונים בנושא המעניין הזה

עוד תיקון לגבי חום בריק: אם קיים גוף בודד ביקום כולו והוא נמצא בריק: הוא יפלוט חום בצורת קרינה. הסיבה שהוא יפלוט חום היא מכיוון שלריק יש טמפרטורה והיא 0 מעלות קלווין. אם טמפרטורת הגוף היא T, אז, לפי חוק החזקה הרביעית (עבור קרינה), החום שיפלט (קרינה) הוא δT^4, כאשר δ הוא קבוע (לא משנה הערך כרגע...). הגוף ימשיך לפלוט חום עד אינסוף (מבחינה מתמטית), כאשר T=0 הוא ערך אסימפטוטי, אליו ישאף הגוף להגיע. אם קיימים שני גופים, הם "יחליפו" חום בינהם, עד הגעה לשיווי משקל ואז, כמובן, ימשיכו לפלוט לסביבה. במצב מציאותי יותר, ברוב המקרים (על כדור הארץ), הקרינה זניחה, משום שמעבר החום בהולכה והסעה הרבה יותר יעיל ומשמעותי. דוגמא למצב מציאותי שבו הקרינה אינה זניחה כלל: נניח ומטוס עומד על מסלול המראה ביום קיץ. המטוס נושא פוד לצילום, תחת גחונו, שפועל (מתין להמראה). במצב הזה, יש סכנה שהפוד יתחמם וזאת בעיקר, בשל הקרינה שמגיעה אליו ממסלול ההמראה. על כן יש צורך לקררו בצורה מאסיבית.

 

[Master And Gentleman]

תשובה ותיקון שגיאות

ראשית, אתה מבלבל בין "חום" לבין "טמפרטורה" - שני מושגים שונים. כאשר לראשון יש יחידות של הספק (WATT) ולשני יש יחידות של טמפרטורה (צלזיוס, קלווין, פרנהייט וכו'...). אני מניח שאתה רוצה לדעת מה תהיה הטמפרטורה המורגשת במרחק 20 ס"מ. כעת חסר הנתון: מה יש בתווך שבין אותו גוף לבין מכשיר המדידה (נניח היד שלך). חום עובר בין גופים בשלושה מכאניזמים שונים: 1) הולכה 2) הסעה 3) קרינה חום יעבור בין שני גופים אם ורק אם קיים הפרש פוטנציאלים (טמפרטורות) בינהם והוא פרופרוציוני להפרש במקרים (1) ו-(2) ופרופורציוני להפרש החזקה הרביעית של הטמפרטורה במקרה (3), של הקרינה. עבור מקרים (1) ו-(2) חייב להיות חומר כלשהו בתווך שבין שני הגופים. במקרה (3) לא חייב להיות ומעבר החום היעיל ביותר, במקרה הזה, יהיה, כמובן, בריק מוחלט. נתון נוסף שחסר - מה הפרש הטמפרטורות בין שני הגופים (היד שלך/מכשיר המדידה והגוף המסויים).