Perusjuttua


FB:ssä oli Ilmastofoorumin sivulla vilkasta keskustelua säteilylämmöstä yms. Itsekin osallistuin kommentoimalla, mutta FB:n ympäristö ei ole minulle kovinkaan sopiva laajempaan esitykseen, joka olisi lyhyttä kommenttia kattavampi. Siksi tämä blogi.

Ne, joita ihan tällainen perusjuttu säteilystä ja lämpötiloista ei kiinnosta, voivatkin etsiä parempaa lukemista ja yrittää vielä pyyhkiä jälkensäkin, niin ettei tuo WordPressin laskuri merkitse blogiini yhtä lukukertaa (-;

Tässä oleva esitys on kvalitatiivinen ja kuvaannollinen, ei mikään kaavojen kasauma. Uskon kuitenkin ymmärtäväni esittämäni asian. Jos sattuisinkin olemaan väärässä, niin toivon riittävän täsmällistä vastausta ja virheen osoitusta. Pelkästään sen kertominen, että olen tyhmä, ei uskoakseni juurikaan paranna tätä maailmaa. Saa toki senkin kertoa, jos kertoja uskoo sen hetkeksi helpottavan omaa oloaan.

Kuva 1.

Kuva 1 sisältää tämän esityksen asiat, mutta yritän vielä selventää esitystäni sanallisesti. Tapaukset sattuvat muuten tyhjässä avaruudessa, mutta siellä on yksi (tapaus 2) tai kaksi kappaletta, jotka ovat samaa ainetta. Alkutilassa niillä on oma lämpötilansa, kuten lopputilassakin. Kapaleet säteilevät fotoneja ympäristöönsä lämpötilansa mukaisesti. Niinpä niistä voisi saada lämpökamerakuvankin, paitsi T3b:stä. Vihreät viivat ovat vain rajaamassa tapauksia, ne eivät osallistu tapahtumiin. Ensimmäinen kuvio/kappalesarake on alkutila ja viimeinen on lopputilanne. Näiden välinen aika on vakio, muttei tässä määritelty sekunnilleen. Kappaleiden muoto vaikuttaa niiden keskinäisiin ominaisuuksiin, mutta jos ne kuvittelee kuutioiksi (kuvan litistyksestä huolimatta), niin ehkä voi tehdä jopa karkeita laskelmia.

Tapaus 1

Avaruudessa on kaksi samanlaista kappaletta, alkutilassa 300K lämpötilassa. Ne lähettävät fotoneita joka suuntaan, myös toinen toiselleen. Lopputilaksi on sovittu 295K lämpötilan saavuttaminen. Tämä on eräänlainen referenssitapaus, johon muita voidaan verrata ainakin osittain.

Tapaus 2

Tässä onnettomassa tapauksessa on vain yksi kappale, joka on samassa alkulämpötilassa kuin kappaleet tapauksessa 1, mutta sen loppulämpötila on alempi. Tämä johtuu siitä, ettei se vastaanota fotoneja mistään.

Tapaus 3

Tapauksessa 3 alempi kappale on alkutilassa vailla lämpöä, siis absoluuttisessa nollapisteessä, eikä se säteile. Lopputilassa siihen on tullut ripaus lämpöä ylemmästä kappaleesta, joka taas on jäähtynyt aika tarkkaan saman mitä tapauksessa kaksikin on jäähdytty.

Tapaus 4

Tapaus 4 on koko tämän esityksen kärkitapaus. Siinä ylempi kappale on alkutilassa tutussa 300 K lämpötilassa, mutta alempi on celsiusasteissa n. 23 astetta pakkasella. Lopputilassa ylempi kappale on jäähtynyt, mutta vähemmän kuin tyhjässä avaruudessa yksin olisi jääntynyt (tapaus 2), joskin enemmän kuin samanlämpöisen kappaleen seuralaisena jäähtyisi. Alemman kappaleen loppulämpötila riippuisi kappaleiden muodosta ja etäisyydestä. En yrittänyt laskea tarkemmin.

Lopputulos

Tapaus 4 osoittaa, että kylmemmän kappaleen seura voi hidastaa lämpimän kappaleen jäähtymistä verrattuna lämpimään kappaleeseen yksin avaruudessa. Käyttäisin ilmiöstä nimitystä lämmöneristys enkä lämmittäminen. Jos ylempi kappale saisi jostain ”piilosta” sellaisen lämpövirran, että se pysyisi tasaisessa 300K lämpötilassa, lähellä oleva kylmempi kappale kohottaisi tuota lämpötilaa. Tällöin vielä herkemmin alettaisiin puhua lämmittämisestä, joskin ilmiö on ihan sama kuin tuossa aiemmassakin lämmöneristystapauksessa.

Näissä tapauksissa kylmempi kappale ei kuitenkaan lisää maailmankaikkeuden kokonaisenergia, joten kyse ei ole ainakaan 1. lajin ikiliikkujasta. Eikä toisen lajinkaan ikilikkujaa tästä saada, koska nettolämpövirta on koko ajan kuumemmasta kylmempään. Eihän lämmöneristeetkään riko luonnolakeja, vaikka asunnon lämpötila kohoaa sisälämpötilaa keskimäärin kylemmän lämmöneristeen ansiosta.

Advertisement

4 responses to “Perusjuttua

  1. Hei, yritin äsken lähettää kommentin, muttei mennyt perille:
    teksti oli: Tuo termi jääkausi on hieman ongelmallinen, eihän se oikeastaan kerro mistä on kysymys; määritelläänkö sellainen laajuden perusteella vai ajallisen keston mukaan. Kuitenkin terminä moni ihminen tulkitsee sen edustavan laaja-alaista ja -kestoltaan olevaa jään peittämää maantietellistä kokonaisuutta. Siksi ehdotan, että annetaan jääkausikäsitteen elää omaa uraansa. Virallista geologista merkitystä ei sille kuitenkaan kannata antaa.

    Liekö syy, että yritin käyttää boba@iki.fi osoitetta eikä WordPress salasanalla??

    Liked by 1 henkilö

    • En löytänyt mitään WordPressin stoppaamaa (=hyväksyttäväkseni jättämää) aiempaa viestiä, että se kommentin lähetysongelma on kaiketi ollut jossain aiemmassa vaiheessa.

      Tykkää

  2. Säteily ei ole sama kuin lämmön siirtyminen. Saman lämpöiset kappaleet eivät lämmitä toisiaan. Newtonin jäähtymislaki määrittää kuinka nopeasti kappaleet jäähtyvät ja se on kappaleen ja ympäristön lämpötilaeron funktio. Kun jäähtyminen tapahtuu avaruudessa, siis äärettömässä tilavuudessa käytännöllisesti nolla Kelviniin, niin kyllä kaikki tapaukset jäähtyivät jokseenkin samalla nopeudella. Neljännessäkin tapauksessa kappaleiden toisiinsa verrattu lämpötilaero 300 ja 250K, on pieni ympäristöön 0K verraten. Kun ykköstapauksessa jäähtyminen oli vai 5K, se merkitsee, että jäähtymisaika oli verraten lyhyt, jonka vuoksi kaikissa tapauksissa kappaleen T2 lämpötila oli 295 K.

    Tykkää

  3. Lisäyksenä vielä tapaus nelosessa oletin, että T4b-kappale on identtinen T4a:n kanssa, jolloin sen loppulämpötila on karvan yli 245K. T4a on siis 295K.

    Jää muuten säteilee 300W/m2, eli kuution jääklimppi 1800W. Mikset käytä olohuoneen lämmitykseen jääklimppiä?

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.