Температура в фокусе

[@zloibot3899]

Чем больше площадь зеркала тем больше энергии фокусируем, то есть больше мощность

[@ImortalTanat]

Солнечные печи делают большими потому что не возможно передать энергии больше чем получил изначально, а чтобы получить больше энергии нужна собирающая поверхность большей площади. Даже у описанной в ролике печи пятно фокуса около 40 см, что в сравнении с площадью зеркала достаточно скромно. Все дело в том что большие печи рассчитаны на больших размеров нагреваемые объекты. Если мы будем маленькой печью нагревать большой объект, то получим лишь локальное повышение температуры.

[@russianrainbowdash5070]

Да, но это зависит от количества и размеров гелиостатов, сколько они мощности перенаправят, столько и будет у концентратора (параболического зеркала).

[@prostoprohozhijnadjadjupoh5802]

Площадь пятна у геометрически идеального зеркала как раз наоборот, тем меньше, чем больше зеркало из-за дифракционного ограничения. А увеличить размер пятна при желании можно сколько угодно даже и у маленького зеркала. Уменьшить трудно.

[@ImortalTanat]

@@prostoprohozhijnadjadjupoh5802 что такое диск Эйри я в курсе, беда в том что во первых зеркало печи не обладает дифракционных качеством. Это не телескоп. Поверхность зеркала значительно грубее обработана. Во вторых у нас в фокусе вовсе не одиночный диск Эйри, а изображение солнечного диска построенное из множества дисков Эйри, да ещё и криво-косых из-за несовершенной поверхности зеркала. В данном случае размер диска солнца зависит исключительно от фокусного расстояния системы. Вы совершенно правы, когда говорите, что даже маленькое зеркало сможет построить аналогичное по размеру изображение диска солнца. Если взглянуть на это с точки зрения оптики - нам нужно светосильное зеркало, иначе интенсивность пучка фотонов будет низкой и общее количество передаваемой энергии не высокой. И при большом фокусном расстоянии которое даст нам диск солнца размером 40 см чтобы зеркало было светосильным оно должно быть больших размеров.

[@ImortalTanat]

​​​​@@prostoprohozhijnadjadjupoh5802 вы путаете размер диска Эйри и размер изображения. Во-первых солнечная печь не телескоп. Зеркало печи гораздо более грубое и учитывая то что нам интересен в первую очередь диапазон с меньшей длиной волны и большей энергией но даже для той части что пропускает атмосфера зеркало почти гарантированно не обладает дифракционных качеством (шероховатость поверхности больше чем лямбда/4). Так что у нас будет лишь бледное подобие косо-кривых дисков Эйри которые при равном фокусном расстоянии действительно меньше у большего зеркала. Во вторых у нас в фокусе не единичный диск Эйри, а изображение диска Солнца состоящие из множества "пикселей" - дисков Эйри. И размер изображения зависит исключительно от фокусного расстояния зеркала. Вы правы можно сделать и маленькие зеркала с огромным фокусным расстоянием. Но светосила такой системы будет тоже мелкой, а поток фотонов и соответственно энергии будет распылен на большую площадь. Соответственно мы увеличиваем зеркало чтоб увеличить светосилу при фиксированном фокусном расстоянии которое даёт фиксированный размер изображения солнца=размеру прогреваемой области.

[@SeduSYTB]

Площадь зеркал делают большой для увеличения массы (размеров) образца. Можно работать и с миниатюрными солнечными печами настольного формата, но тогда и с образцами придётся работать под микроскопом

[@АндрейКретинин-м8е]

Если совсем на пальцах объяснять, то чем выше температура нагреваемого тела, тем больше потери энергии в окружающую среду. Соответственно что бы сильнее нагреть тело надо подводить больше энергии, что не только компенсировать потери, но и продолжать нагрев. А суммарная подводимая мощность прямо пропорциональна площади собирающего зеркала. Точнее площали проекции зеркала на плоскоть перепендекулярную приходящему от солнца световому потоку.

[@Aleksey_Kopeykin]

Классный канал, смотрю залпом🤝☝️👍👍👍

[@Pavel_prosto_Pavel]

@@Aleksey_Kopeykin Все ролики одновременно?

[@paveltsvetkov7948]

Спасибо за интересное видео. Думаю, было бы логичным продолжением рассказать про разницу между ситуациями когда мы фокусируем солнечный свет мощность 1кВт и лазер такой же мощности на одном и том же объекте.

[@777instancebefore]

Наверное в этом случае разговор дойдет до темы квантово волнового дуализма

[@vad3eng769]

@@777instancebefore корпускулярно-.. же. От слова "частица"

[@alexstreets1]

Очень крутое видео, ждём ещё ролики

[@РоманБазалевич]

Интересно было бы посмотреть в тему про эффективность киотского ящика. Творческого Вам вдохновения.

[@antongoncharsky2827]

У меня в детстве было параболическое зеркало диаметром 23см. Я плавил свинец легко, алюминий плавился, но неохотно.

[@Sultan69996]

t° плавления алюминия от 660 до 2300 градусов.

[@БорисТополев]

Температура температурой важна ещё скорость нагрева тела, а для этого нужна большой поток энергии . Вот для этого и делается зеркало большим.

[@ЮрийРядков-я2ч]

Классная рубаха. (Не прикалываюсь, правда понравилась)

[@Микробозавр]

Маленьким зеркалом можно расплавить 0.1 грамма металла, а большим можно расплавить уже тонну. Но маленькое не сможет нагреть эту тонну даже на 0.1°

[@SergeySedyh]

в маленьком зеркале можно вскипятить ложку воды, а в большом - ведро! мощность будет разная, пропорциональная площади

[@micmac8171]

1. Больше площадь - больше мощность 2. Больше телесный угол вокруг образца с высокой температурой и меньше с низкой (охлаждающий)

[@АлександрКузьмич-о3б]

@unclepasha2718 указал в комментарии, что нельзя поджечь бумажку лунным светом, даже если использовать линзу диаметром в километр... Прям вот захотелось задать вам вопрос! :) А если рассматривать Луну как плохое, но всё-таки, зеркало? Да, температура освещённой солнцем поверхности Луны достигает что-то около 100 градусов цельсия, и тепловое излучение нагретой поверхности ничего выше 100 градусов нагреть не может. А кроме теплового-то излучения Луна ещё светит ещё отражённым солнечным светом, от источника с температурой 6000 К. Гелиостаты в солнечной печи тоже не особо горячие, а температуру в фокусе дают большую. Так может и с Лунным светом получится, а?

[@aleksandr_berdnikov]

Для этого надо бумажку сделать как можно чернее в оптическом (солнечном) диапазоне и как можно белее в инфракрасном ("бумажковом"), иначе даже если свет с луны подавать со всех сторон, то вы в опическом диапазоне энергию заливаете (потихоньку, потому что луна мало исходного солнечного света отражает), а в инфракрасном она из тела вытекает. Такие метаматериалы вроде сделали (попробую ссылку ниже дать). Но чтобы реалистичность точно оценить, нужно много табличных данных иметь (спектр луны, да с самых ярких частей, да и с оппозиционным эффектом в помощь), которые тяжело гуглятся, так что точного ответа не дам. Но если и можно, то скорее всего придётся тело в "теплицу" ещё поместить, чтобы конвекция всё не испорила (проще в вакуум поместить, но там гореть не будет:)

[@unclepasha2718]

См. "Общий курс физики" Сивухина, т. 4 "Оптика", задача к §23

[@АлександрКузьмич-о3б]

@@unclepasha2718 Спасибо!

[@nicksiberian6212]

Температура на маленьком зеркале может быть и такая же, а вот мощность будет меньше. Большие зеркала строят для получения большой мощности.

[@unclepasha2718]

Ответ на вопрос ролика: у большего зеркала температура та же, но мощность излучения больше. Нам, грубо говоря, нужно больше ватт, а не больше кельвинов. В курсе оптики Ландсберга доказывается, что температура приёмника излучения не может быть больше температуры источника. Доказательство использует чисто фотометрические величины без привлечения второго начала термодинамики. Из этого, в частности, следует, что невозможно зажечь бумажку лупой, используя для этого свет Луны, даже если сделать лупу размером с километр.

[@unclepasha2718]

@@СергейВыборов-у8ы то, что Вы спрашиваете, относится к справочным данным, и Вы сами могли бы легко найти, что температура поверхности Луны в полдень на экваторе примерно 120 °С. В других местах, соответственно, меньше (зависит от высоты Солнца). Полнолуние тут совершенно ни при чём, температура поверхности Луны не зависит от того, в какой фазе она видна с Земли.

[@alexstreets1]

Спасибо спасибо спасибо спасибо спасибо

[@KeFear4ek]

поток энергии распределён в пространстве. Это как увеличить диаметр водопроводной трубы для увеличения его пропускной способности

[@Aleksio1222]

Маленькое зеркало - маленькая точка фокусировки и будет металл. Если диаметр фокусировки будет всего 1 см, то как использовать это тепло? Скорее всего исходили из размера пятна нагрева 40 см диаметром, а из него получили нужный диаметр зеркала.

[@Walker7745]

По-моему ответ очевиден. Большие зеркала делают по той же причине, по которой чугун выплавляют не спичкой, а большой доменной печью, а троллейбус питают не батарейкой, а мощной электроподстанцией,

[@aya9078]

в "антикиллере" железо спичками плавили, лол )))

[@ВасилийГуль-г8в]

Энергией, излучаемой солнцем, можно нагреть объект до максимальной температуры, которое может выдержать материал объекта до полного распада. И нет разницы какая температура солнца, лишь бы было излучение энергии, а её уже можно концентрировать и преобразовывать. Есть правда частотный спектр узлучения и резонанс, но эти ограничения можно обойти.

[@sergeybaltak5019]

Я заметил такое, что боюсь задаваемых вопросов. Потому что боюсь, что не смогу на него ответить. А ведь так хочется быть умным и компетентным.

[@kascheidl]

Максимальный нагрев возможен только если подавать лучи зеркалами со всех сторон. Интересно!

[@ebimakov]

Площадь зеркала большая, потому что нужно разогреть большую площадь аккумулятора тепла. Если площадь маленькая у линзы, то и пучок фокусировки лучей тоже будет очень маленьким

[@tech_eng]

Солнце - не точечный источник света, поэтому отношение радиуса к фокусному расстоянию не единственный критерий - в фокусе должно уместиться всё изображение Солнца, а оно не зависит от этого отношения

[@vikivanov5612]

Мне кажется, в ролике что-то недорассказали.

[@papaschultz]

из за эффекта ближней зоны. При маленьком фокусном и большом размере линза будет уже толстой, это значить что сфокусировать свет уже не получится. Я бы сказал что F и R связаны - чтобы линза оставалась тонкой, F и R должны бы различаться на порядок, то есть раз в 10. а то и больше. Поэтому, для соблюдения условия тонкости линзы, уменьшая F, придётся уменьшить и R. То есть ограничить размер чайника в центре. Его же нагреть надо, а не прожечь дыру в боку. Хотя, некоторые детки и не такое вытворяют в детстве. А уж потом вообще атас чего творят. Ясен пень что в оптимуме R = 2F, то есть размер линзы = размеру чайника = 2F. И это минимум, учитывая что нет ничего идеального.

[@schetnikov]

Про яркость пятна лучше сразу на языке светосилы оптической системы говорить, она и равна (D/F)^2.

[@izhevskside1469]

Чем больше диаметр зеркала, тем можно больше сделать пятно фокуса, соответственно нагреть больший объем не сдвигая зеркало за ходом солнца

[@allforled1880]

погодите, а как тогда осуществляют управляемые термоядерные реакции с лазерными импульсами ? ведь по сути лазер - поток фотонов какой-то длины волны - соответствующей цветовой температуре. Но в момент инициации достигается заведомо большая температура. и тут не просто переход тепла от горячего тела к холодному а еще и совершение работы - линзами, фокусировка например... и это похоже уже на работу кондиционера. так что вероятно есть способы используя излучение солнца поднять температуру выше чем на солнце, но естественно на гораздо меньшей площади, тк кпд и потерь никак не избежать... ) имхо

[@unclepasha2718]

Управляемых термоядерных реакций, к огромному сожалению, пока не существует, а лазерный луч высвобождает энергию, содержащуюся в термоядерном заряде

[@racia_na_bronepoezde]

Излучение лазера - не тепловое. Оно не связано с температурой активной среды лазера.

[@АлександрА-в3д4ъ]

Лазеры не греют мишень, они сжимают еë со всех сторон, запуская ядерную реакцию

[@michaelpovolotskyi3295]

Очень хороший вопрос. Ответ том, что в лазере есть среда, и если энтропия среды сильно растет, то энтропия излучения может уменьшаться. Так что в принципе можно добиться более высокой температуры, но ценой возрастания энтропии где-то еще, но не с помощью линз и зеркал.

[@777instancebefore]

По законам термодинамики у лазера отрицательная температура (в Кельвинах)

[@ЩурМа]

Приветствую! Неоднократно наблюдал такую особенность.На солнце, полированные до зеркального блеска предметы из нержавеющей стали, нагреваются значительно сильнее чем предмет окрашенный светлой краской. Порой лежащий рядом чёрный предмет рука терпит, а блестящий невозможно удержать в руке. Предметы были разных форм и размеров, но при этом эффект наблюдается всегда. Очень удивительный эффект. Как такое может быть? Ведь зеркальный предмет, по идее, должен отражать больше света чем например белый и уж тем более чем предмет чёрного цвета!?

[@ПавелКасьяненко-я2н]

Могу предположить, что: - коэффициент отражения этой стали всё же меньше, чем у белой краски. - краска лучше отражает в ИК-области - краска больше излучает в ИК области - большая разница в теплопроводности - когда трогаем рукой голую сталь, она передаёт руке больше тепла, чем краска с низкой теплопроводностью. А если ещё и сам предмет сделан из материала с низкой теплопроводностью, например дерево, то тем более.

[@alexanderalexandrovich5465]

Интересно ,1расчет приблизительно сделан но верно Можно достоверно вычислить Надо кофициенты у знать

[@XkovigorX]

Вспомнилась задачка из четырехтомника Сивухина под названием "Оптика". Какого диаметра нужно взять линзу, чтобы зажечь ей спичку в полнолуние. Деталей решения не помню, но помню результат. Никакого, ибо даже с самой большой линзой таким путем спичку зажечь нельзя ...

[@Альтир]

Сразу ошибка - холодное может нагреть горячее, что происходит постоянно. По закону это не может происходить УСРЕДНЕННО на большом промежутке времени. С Солнечным светом то же самое - если сфокусировать хоть бы немного, в "фокусе" температура будет выше среднего, "за счет" того, что в другом месте будет ниже среднего. А добиться нагрева до температуры Солнца можно, очевидно, разместив нагреваемое тело на около нулевом расстоянии. Так же как в замкнутой системе с холодным и горячим телом, тепло можно передать от холодного горячему. Это "чудо" называется холодильник (находящийся в той же замкнутой системе, и питающийся от тех же тел). Термодинамика лишь говорит, что это не может продолжаться бесконечно, в итоге температуры сравняются.

[@dinitroacetylen]

Площадь нужна для получения высокой мощности излучения. Максимальная температура и мощность -- не одно и то же. Чтобы в этом убедиться, посмотрите на всех лохотронщиков, выколачивающих гранты на несбыточные мечты о термоядерной энергетике.

[@Denis_K.]

Все дело в требуемой мощности, температура, видимо, будет одинаковой... Но мощность, а соответственно скорость и пятно разогрева будут разные

[@darkfrei2]

5:16 - Является ли совпадением, что рассеяние тепла пропорционально четвёртой степени температуры, а рассеивание света пропорционально четвёртой степени частоты волны?

[@AlexanderEfimov]

разве больший размер нужен не для того, что-бы нагреть тело большего размера?

[@user-kiribati]

Как бы да, но в идеале всё равно луч собирается в точку А вот не в идеале...

[@schetnikov]

@@user-kiribati Луч в точку не собирается, потому что нет никакого "луча". Есть лучи, идущие от Солнца, а оно на небе имеет угловой размер в половину градуса. И в фокусной плоскости строится изображение Солнца, размер которого определяется фокусным расстоянием оптической системы.

[@user-kiribati]

@@schetnikov разве только фокусным? А линейным?

[@lazarenko820]

Походу ещё не изобрели маленькой солнечной батарейки нужной мощности, по этому нужны большие зеркала

[@user-kiribati]

@@lazarenko820 а батарея-то при чём?

[@corsa5800]

Температура - это как напряжение, которое уменьшается (проседает) при большом токе, т.к. не может поддерживаться недостаточной мощностью батареек (зеркал), которая зависит от их размеров

[@EugeneKorchinsky]

Хотелось бы услышать подробное объяснение, почему нельзя с помощью фокусировки лучей нагреть до большей температуры, чем на Солнце. Тут, как мне кажется, не всё так очевидно, как в примере с холодным и горячим телом.

[@unclepasha2718]

Смотрите курс оптики Ландсберга, там доказывается, что температура приёмника излучения не может быть больше температуры источника излучения.

[@АлексейФрезеровщик-и4у]

Думаю, что на примере полой сферы радиуса F из видео станет понятно. Если бы сфера была температуры солнца, то тело внутри нее разогрелось бы до температуры Солнца максимально, потому что мощности излучений должны быть равны. А с линзой мы получаем меньшую поверхность, с которой приходит излучение от Солнца соответственно меньшую температуру тела. А то, что мощность излучения зависит только от температуры (а не от геометрических размер или массы тела) это уже экспериментальный факт, как и второе начало термодинамики.

[@mrgoodpeople]

@@АлексейФрезеровщик-и4у автор вопроса прав про "не всё так очевидно". Вот в вашем ответе не очевидна фраза "Если бы сфера была температуры солнца". Мы же как раз на этот вопрос и хотим ответить, а какова могла бы быть температура тела, если бы мы его нагревали солнечным светом, концентрируя его лучи. Но вы правильно сказали, что "уже экспериментальный факт, как и второе начало термодинамики". Довольно сложно на пальцах объяснить второе начало термодинамики, потому что это именно экспериментальный факт, по сути статистический закон, который проявляется из-за хаотичного поведения большого количества частиц. Поэтому приходится доказывать всё фразой "это противоречит ВЗТ" и живи с этим как хочешь =). Для меня тоже не особо очевидно, что нельзя сконцентрировать в очень маленькую точку много световой энергии, тем самым разогрев тело до огромной температуры. Да, тело нагреваясь будет само излучать. Но если это происходит очень быстро, то тело просто может не успеть этого сделать и разрушиться. Тут на ум приходит аналогия с давлением, когда очень тонкая иголка даже при маленьком усилии оказывает очень большое давление на очень малую площадь поверхности и может проткнуть твёрдую поверхность. За тем правда исключением, что иголка должна быть твёрже чем сам материал =).

[@Волосатобабуиновотв]

@@unclepasha2718 а как тогда лазером металл режут, температура деталей лазера ведь намного меньше? Или это только для теплового излучения работает?

[@unclepasha2718]

@@Волосатобабуиновотв лазер это не тепловое излучение

[@ostanin_vadym]

А корона солнца горячее поверхности, > 1е5 градусов до земли доходит, интернет сообщает. Можно ли использовать эту температуру чтобы нагреть вещи больше 5е3 градусов ?

[@unclepasha2718]

Мощность излучения короны ничтожна (одна миллионная от мощности излучения фотосферы). Земля, если что, находится внутри солнечной короны, точнее в её наружной части, где температура падает с миллиона до ста тысяч градусов. Тоже немалая величина, но мы этого совершенно не замечаем.

[@Александр_Михалыч]

Так Вы же уже всë сказали, не собрать, не сфокусировать не могëм)

[@sawekmarat3055]

Для высших температур надо сфокусировать свет какой то горячей звёзды(потеплее нашего солнца)😉.

[@СТАЛИНАНАВАСНЕХВАТАЕТ-ц8г]

Свет свету - рознь. Не забываем о частоте электромагнитного излучения солнца. От какого диапазона частот идёт нагрев, думаю, все и так знают😉

[@ssv496]

Забываем 😊. Нам важна суммарная энергия фотонов всех частот - а это и есть Стефан-Больцман.

[@TheBishop_2051]

больше линза - больше пятно температуру измеряем) в миниатюрном приборе пятно будет точкой, применить кроме как на прожжение листочка бумаги трудно будет) а большим пятном уже и кастрюлю с водой вскипятить можно будет)

[@trampampushavilk1381]

Чем больше площадь, тем больше энергии можно собрать

[@TheBoringLifeCompany]

А почему мы берём в расчёт именно температуру поверхности, а ее короны? Больше площадь - выше мощность

[@unclepasha2718]

Потому что практически всё излучение приходит именно с поверхности фотосферы

[@ИоаннКолабанов]

Ещё раз убеждаюсь ,что солнечные электростанции на земле имеют крайне малый КПД плюс конвертация в переменный ток из постоянного, а зеркала большие делают, чтоб поймать больше количество солнечной энергии.

[@Evgenij_Pavenko]

Интуитивно не могу понять. Мне кажется, если сделать огромное, точное параболическое зеркало, то в крошечном фокусе получим бесконечно большую температуру. Мы ведь не просто передаем теплоту от менее горячего к более горячему, но используем некое разумное приспособление, которое изменяет энтальпию. Доверяю вам. Скорее всего, вы правы, но не пойму, почему. Другое возражение: мы используем теплоту Солнца (те же 5770 К) опосредованно для выработки электричества на угольных электростанциях А затем запускаем Большой Адронный Коллайдер, где получаем миллион градусов. Это много больше температуры Солнца. Подходит такая аналогия? P.S. Немного подумав, понял: объект в этом крошечном раскалённом фокусе не только принимает тепло, но и излучает обратно, на то же зеркало. И это явление неустранимо. Поэтому передать бесконечное количество энергии телу, и повысить его температуру до миллиона градусов не удастся.

[@unclepasha2718]

Второе начало термодинамики носит вероятностный характер. Флуктуации температуры происходить могут (если не нарушается закон сохранения энергии), но их вероятность тем меньше: 1) чем больше частиц в системе; 2) чем больший объём охватывает флуктуация; 3) чем больше время флуктуации; 4) чем больше сама флуктуация. Да, в фокусе на какое-то время может возникнуть флуктуация температуры на какую-то величину. Задавшись конкретными параметрами фокуса, мы можем рассчитать вероятность этого события. Но вероятность того, что в фокусе температура окажется намного больше, чем на Солнце, и притом в течение продолжительного времени, чрезвычайно мала. Примерно такая же, как и вероятность того, что все молекулы воздуха соберутся в одной половине комнаты (хотя принципиально это не запрещено).

[@aleksandr_berdnikov]

Насчёт первого вопроса: размер пятна = фокусное расстояние * угловой размер источника (солнца), так что увеличивая зеркало (и его фокусное расстояние) мы увеличиваем и размер пятна. Если же пытаться делать фокусное расстояние много меньше зеркала, то там перестают околоосевые приближения работать (потому что под большими углами всё далеко от оси происходит) и источник уже не фокусируется весь в одно чёткое изображение (параболическое зеркало может быть "точным" только для той точки, на которую оно направлено; для краёв солнца оно уже будет "очень неточным" как направленное на них зеркало, потому что оно на них не направлено).

[@Philipov86]

Рубашка топчик🎉

[@hitpoint5191]

думаю, чем больше радиус, тем большее число мы получаем в знаменателе. Но если это радиус крутой (те тело сильно выпуклое, то увеличивается фокусное расстояние). Соответственно, нужно делать громадные плоские линзы, у них большой радиус и небольшое фокусное расстояние

[@Tim_Mufey]

*Интуиция подсказывает, что автор совсем не прав* Да, с помощью теплопередачи мы не можем заставить холодное тело отдавать свою энергию более горячему (хотя.. для этого есть тепловые насосы). Линза же концентрирует энергию электромагнитных волн в N раз. Чем меньше зайчик, тем больше степень концентрации энергии. Если предположить, что лучи от Солнца почти параллельны, тогда можно создать зайчик почти нулевого диаметра. А посему, можно создать бесконечно высокую температуру.

[@unclepasha2718]

Зайчик не будет почти нулевого диаметра, его размер равен произведению αF, где α - угловой размер Солнца, F - фокусное расстояние линзы.

[@unclepasha2718]

@Dmitry_Kim9 просто нарисуйте ход лучей в линзе и Вы сразу поймёте, почему такая система невозможна. Линза преобразует параллельный пучок лучей от Солнца в пучок, сходящийся в фокусе. Если в фокусе не расположено какого-либо предмета, пучок после фокуса станет расходиться и будет всё менее "густым". Если после фокуса первой линзы (объектива) поместить другую линзу с меньшим фокусным расстоянием (окуляр), на выходе из неё мы снова получим параллельный пучок, который имеет бо́льшую густоту, чем первоначальный, но всё равно меньшую, чем в фокусе. Можно продолжать устанавливать линзы и дальше, это лишь приведёт к ослаблению пучка света из-за поглощений в линзах.

[@Denis_Bobrov]

В формуле не учтены размеры тела. Для нагрева большого образца за короткое время нужна большая мощность, а значит большие зеркала.

[@Ed-rt9qt]

Температуру больше чем поверхность Солнца получить таким способом нельзя потому что трансформации энергии при этом не происходит, а она только фокусируется. Вот если поднять частоту солнечнго света то тогда может быть температура тоже поднимется.Но сделать это не просто.

[@Khlorridi]

Чем больше размер линзы/зеркала,тем больше размер горячего пятна, больше Вт/м²

[@АндрейБорисович-з1р]

Вообще в этих задачах нельзя оперировать температурами. Только тепловыми потоками. Температура это результат воздействия и зависит от геометрических и теплофизических параметров тела. 1000 вт на м2 это плотность теплового потока солнечного излучения в полдень на экваторе. В наших широтах и с фактической облачностью эта цифра в несколько раз меньше.

[@myeretz60]

Для сбора солнечных лучей с большей поверхности.

[@PavloDurov]

А сохраняется ли это ограничение в системе, где солнце бы освещало солнечную батарею, от которой питается нагревательный элемент? Интуитивно мне представляется, что температура последнего может быть значительно выше

[@aleksandr_berdnikov]

Не сохраняется.

[@aleksandr_berdnikov]

@Dmitry_Kim9 Тут два вопроса вижу: "в чём разница между линзой и солнечной батареей" и "почему световой пучок нельзя сжать сколь угодно". На первый отвечу коротко, чтобы не налажать). Разница в том, что свет с линзой энергетически более-менее не взаимодействует, пройдя оставлят её в исходном состоянии, линза в этом смысле пассивна. А батарея активно участвует в процессе ("холодильнику требуется энергия чтобы создать разность температур"). Это как если есть сосуды с водой, пассивными каналами нельзя добиться уровня водя выше, чем в самом высоком, но если из одного сосуда в другой вода стекает (энергия от солнца к нам), можно на пути поставить пропеллер (батарею), соединить с другим (нагревательный элемент) который в другом месте может очень высоко воду поднять (нагреть что-то), выше чем во всех сосудах. Но этого только "нахлебники на необратимом потоке" могут добиваться. По крайней мере я как-то так это пока понимаю, детали солнечных батарей не знаю, подробнее, не скажу.

[@aleksandr_berdnikov]

@Dmitry_Kim9 А на второй вопрос ответ такой, что и лупы на самом деле не "концентрируют свет", если правильно концентрацию мерить, не просто как мощность на квадратный метр, но ещё и на объёмный угол (насколько разбросаны направления в пучке). Свет от солнца, в этом смыле, и так "сконцентрирован", потому что зажат в маленький промежуток направлений (хоть и не бесконечно маленький: солнце - не точечный источник). Лупа концентрацию в этом смысле не повышает, она просто ею заполняет значительно больше направлений ("платит разбросом в направлениях света за сжатие его в местоположении"). Но направлений нельзя сделать больше, чем "со всех сторон", освещённость нельзя сделать больше, чем как внутри поверхности солнца, где эта яркость со всех сторон приходит. Так что площадь пятна не может быть меньше, чем ~10^-5 площади линзы (это во сколько раз площадь солнца на недосводе меньше всего небосвода).

[@aleksandr_berdnikov]

@Dmitry_Kim9 не уверен что я понял вопрос. Теоретически можно этот расходящийся свет опять сфокусировать, но по тем же соображениям, в пятно с таким же ограничением и получить в нём температуру с таким же ограничением. Когда свет летит, его плотность (в смысле Вт на квадратный метр на стерадиан) не меняется, если она у солнца была X, то она и на прилёте на землю X (в "солнечных" направлениях), и после линзы X, и в пятне X, и после пятна X, и во втором, и в любом последующем пятне тоже X. Поэтому освещённость любого пятна будет максимум интегралом X по всем направлениям, то есть максимум \pi X Вт на квадратный метр (с учётом угла падения и что только с одной стороны светим)...

[@aleksandr_berdnikov]

@Dmitry_Kim9 если от одной печи свет приходит меньше чем с 1/20 небосвода, то проблем нет, интенсивность в 20 раз возрастёт. Но если одна печь уже настолько сильно фокусирует, что из фокуса её тарелка больше 1/20 всего обзора, то остальные 19 все в него не влезут: или одни тарелки будут другие загораживать, отсекая их поток, или какие-то придётся подальше отодвигать, чтобы их тарелка на небосводе стала меньше и в оставшееся место влезла - но тогда и добавка от них пропорционально упадёт (дальше фокус = меньше разброд в направлениях но больше в положении, то есть свет фокусируется более параллельно, но на большее пятно, и соответственно на квадратный метр меньше получится).

[@Волосатобабуиновотв]

Есть видео на ютубе, где очень мощным светодиодным фонариком зажигают чёрную бумажку. Но ведь температура светодиодов намного меньше температуры воспламенения бумаги, иначе бы они сгорели. Как так?

[@andrewdronsson9028]

Ответ. Так ведь понятно, зачем нужно большое зеркало. Больше мощность, больше металла расплавит. С маленького бытового рефлектора больше сотни ватт при всём желании не получить, а там - мегаватт.

[@Yason-fe7lk]

Температура от холодному к горячему на самом деле передоваться может, но на какие то минимальные микро доли секунд, тк температура это движение молекул и в более холодном предмете они движуться медленнее, но они так же могут минимально воздействовать на более горячий предмет,что правда не играет ни какой роли в общей картине

[@Yason-fe7lk]

Но это только если в моменте рассматривать...

[@vikivanov5612]

Много непонятного: 1) почему солнечная постоянная (1000 Вт/кв м) не входит в итоговую формулу? Получается, что и на Марсе пробное тело удастся нагреть до такой же температуры при меньшей мощности светового потока? 2) Если отрезать фильтром только коротковолновую часть спектра, мы получим спектр излучения более горячей звезды, это нам поможет нагреть сильнее?

[@unclepasha2718]

1) Совершенно верно. Используя на Марсе ту же линзу, что и на Земле, мы получим "зайца", площадь которого в n² раз меньше, чем на Земле, где n - отношение расстояний от Марса и от Земли до Солнца. Но при этом приходящий пучок от Солнца будет в n² раз менее мощным, чем на Земле, в итоге то на то и выйдет, мощность на единицу площади у светового пучка в фокусе будет такой же, как на Земле, хотя общая мощность и будет в n² раз меньше. 2) Если от светового пучка отрезать фильтром его часть, то, очевидно, это лишь приведёт к уменьшению лучистой энергии и, соответственно, температуры.

[@dimooredimoore7111]

а если солнцем лазер накачивать тогда как

[@kazdag7787]

А от звезды Сириус можно нагреть до 9000 град ?

[@Aleksio1222]

Осталось разобрать гиперболоид инженера Гарина. Из чего лучше всего сделать источник излучения?

[@Agent_Schmied]

Для некоторых сферовакуумных условий всё так. А в реальности скорость отдачи тепла такова, что маленькое зеркало просто не успеет нагреть тело в фокусе, до сколь-нибудь значимых температур, мощности не хватит.

[@vladstroganov9826]

Количество теплоты не равно температуре. Q=cm(T1-T2).

[@На_Заборе_Написано]

Известно... Солнечные "солевые батареи" питаются до 3000 градусов Цельсия от зеркал.

[@sergeygordich]

Использовать большие потому что формула разницы температур правильная только для идеальных условий . В реальных условиях нужно бороться с сопротивлением воздуха его же нагрева нагрев материалов , на это всё тратится часть, отсюда чем больше площадь захвата тем меньший процент потери температуры в фокусе.

[@Василий_Алибабаич]

Где же ответы на домашние вопросы ? Хотя бы кратко.

[@ashwhwhdh]

А что если от каждого зеркала из точки фокусировки солнечных лучей отводить оптоволокно к цели ? И таких зеркал будет несколько, например 1000, то температура нагрева может ли превысить температуру поверхности солнца ? Что то похожее используется при термоядерных реакциях с использованием десятков лазеров.

[@unclepasha2718]

Оптоволокно не может сконцентрировать свет сильнее, чем в фокусе, мы лишь получим потерю света в самом оптоволокне

[@ashwhwhdh]

@@unclepasha2718 так речь про то чтобы использовать множество линз для фокусировки солнечного света. И от каждой линзы сфокусированный свет передавать через оптоволокно к веществу для разогрева. Скажем тысяча сериал фокусируют солнечный свет, и передают его по оптоволокно в печь. В таком случае может ли температура превысить 5700 градусов?

[@unclepasha2718]

@@ashwhwhdh а в чём разница: мы помещаем вещество непосредственно в фокус или подводим к нему оптоволокно из фокуса? А тысячу маленьких зеркал мы не сможем расположить эффективнее, чем одно большое зеркало той же общей площади.

[@ashwhwhdh]

@@unclepasha2718 в чем разница вода льется из одного шланга с расходом 1 л/с, или из 1000 шлангов? А теперь представим что расход 100 л/с в плане, а шлангов тысяча. Вот про это я и говорю что если через оптоволокно передавать сфокусированный свет от множества крупных линз? Будет ли температура выше чем на поверхности солнца?

[@unclepasha2718]

@@ashwhwhdh т.е. Вы предлагаете соединить тысячу кабелей в один такого же сечения? Я не знаю, насколько это осуществимо. Никогда про такое не слышал.

[@СергейЦепков-ш2ъ]

Вестимо зачем. Большому куску и рот рад)))

[@АнтонДиденко-ж2в]

Но и фокусное пятно должно быть дольше, чем точка, для равномерного нагрева тела

[@АлексейНемых-ъ9ц]

1:32 "Мы не можем солнечными лучами нагреть тело выше поверхности солнца". А если греть не Солнечными лучами а скажем лучами Бетельгейзе или Сириуса? Как будто Солнечные лучи чём-то отличался от излучения других космических объектов. Вообще-то, температура тела или системы тел растёт по причине увеличения ввнутренней энергии системы. А внутренняя энергия системы растёт из-за того, что внешний приток энергии в систему больше чем безвозвратный отток энергии из неё. И пока приток энергии и её безвозвратные потери не уравновесят друг-друга - энергия будет расти. И системе плевать - Солнечные это лучи или чьи-то другие. Пока соблюдены вышеописанные условия - температура системы будет расти. Поэтому, температура нагреваемого тела может быть больше температуры нагревателя, если есть способ сохранения хотя бы части накачеваемой энергии внутри системы.

[@aleksandr_berdnikov]

Если греть лучами Бетельгейзе, сможем не до такой высокой температуры нагреть, как если солнечными, а лучами Сириуса - до более высокой, чем солнечными. Отличаются их излучения плотностью передаваемой энергии (Вт/м^2/стерадиан). Соответственно температура, при которой отток от нагреваемого тела сравняется с притоком, тем больше, чем больше этот приток, а он вот этой плотностью ограничен.

[@m.m.musasi]

возможно пятно нагрева в фокусе больше чем больше зеркало...)

[@udp]

Ну, а температуры выше 3.62×10¹²К для атомов (даже атомарного Н) не возможны, т.к. нужно двигаться со скоростями превышающими скорость света. Но кварк-глюонная плазма, конечно, может иметь и более высокие температуры.

[@aleksandr_berdnikov]

Какой-то странный вывод: если температура ~ средняя кинетическая энергия молекул, то её можно сколь угодно большой сделать (mv^2/2 - это нерелятивистское выражение для энергии, при увеличении скорости до сравнимой со скоростью света оно неверным станет, кинетическая энергия возрастает до бесконечности при приближении к ней). С другой стороны, гораздо раньше атомы начнут при столкновениях разваливаться на составляющие, но это другого рода проблема.

[@udp]

@@aleksandr_berdnikov я размышлял наоборот, приравняв среднеквадратичную скорость к световой. Очевидно, фактор Лоренца не учёл, и получилась чепуха( временное помешательство связанное с деградацией после бесед на тему температур ниже абсолютного нуля. Максимум можно посчитать температуру при которой энергия столкновения протонов будет выше энергии связи кварков, что приведёт к распаду протонов. А так, если сообщать энергию отдельно взятому протону, разгоняя его, то можно разогнать столь близко к световой, сколь много энергии потратишь.

[@Aleksey_Sh]

Так, стоп. Если сделать поверхность тела зеркальной, то она будет отражать излучения которые идут К телу. С чего вдруг эта зеркальная поверхность будет ограничивать излучения ОТ тела?

[@aleksandr_berdnikov]

Эти две вещи неразрывно связаны, что из второго закона термодинамики можно так вывести. Поместим зеркальное тело в ёмкость с такой же температурой (которая максимально легко поглощает и излучает, для простоты). Тогда тепло от ёмкости к телу почти не будет течь, потому что тело зеркальное и лучи на него падающие отражаются обратно. Но тело не может так самопроизвольно охладиться отдав свое тепло ёмкости, значит и излучает оно столь же плохо, что и поглощает (иначе в него не течет, а из него утекает)

[@sokolovskivitali2971]

зеркала делают большими на станции зачем значит не в температуре дело...

[@user-sr5lw3bv9]

Количество теплоты

[@sergeigorbatih5734]

На 1м2 зеркала падает 1кват.

[@_SiriusM_]

что бы пятно было больше

[@kotofot1]

Ну прям сразу резануло ухо, что максимальная температура 5770К. Ведь как известно, тепло от солнца нам передается в виде лучистой энергии, которая вырабатывается в процессе термоядерного синтеза внутри , который никак не связан с температурой внешнего слоя солнца. Требуется уточнение

[@aleksandr_berdnikov]

Я так и не понял, что вам не понравилось...

[@ПавелКасьяненко-я2н]

Из глубины излучение не доходит до поверхности, наружу выходит излучение только со определённого поверхностного слоя, температура которого известна. Ну, если проделать в Солнце прозрачное окошко до самого его ядра, то тогда, конечно, можно было бы от него нагревать до куда больших температур. Но тогда и само Солнце довольно быстро (по космическим меркам) бы остыло, а реакции в нём - прекратились. Ведь мощность что на единицу объёма, что на единицу массы ядра очень небольшая, меньше, чем у того же человека, например. Потому и хватает в нём топлива на миллиарды лет, что расходует оно его очень экономно. Ну а не остывает оно при такой скромной удельной мощности потому что "укутано" в толстую шубу - хороший теплоизолятор, не выпускающий такую огромную температуру наружу.

[@prostoprohozhijnadjadjupoh5802]

На 4:51 и до 5 : 30 - весьма скользкое рассуждение. Во-первых, площадь линзы не полыхает как Солнце. И также приносимая от Солнца энергия зависит от расстояния до Солнца. Во-вторых, площадь плоского участка сферы, где вставлена линза, не равна площади сферического сегмента, ею замещеного. Поэтому вывод формулы весьма необоснован.

[@aleksandr_berdnikov]

Для наблюдателя в фокусе - как раз таки полыхает. Если вы через лупу смотрите на стенку, вы видите лупу с такой же поверхностной яркостью, как и стенка; если смотрите на солнце - видите с такой же поверхностной яркостью как и солнце.

[@unclepasha2718]

@@aleksandr_berdnikov тут наверное надо ещё уточнить, что светосила лупы должна быть единица, чтобы действительно полыхало как на Солнце

[@aleksandr_berdnikov]

@@unclepasha2718 да нет, скорее что коэффициент пропускания к единице близок. А светосила может быть очень маленькой, изображение - тусклым, но не потому что линза из него видется источником с малой поверхностной яркостью (она всё ещё как у солнца), а потому что сама линза маленькая и суммарную освещённость в фокусе (даже при большой поверхностной яркости линзы) даёт маленькую, так как свет с малой площади линзы набирается.

[@АлександрХаритоненко-б3о]

Вопрос мощности.

[@РустемСултанов-л4з]

Температура и количество теплоты.

[@mike-stpr]

Если зажечь спичку и посветить ей через линзу на Солнце, то температура поверхности Солнца увеличится. Вопрос -- на сколько. Это уже надо считать.. СПАСИБО!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 🙂

[@pink_floyd]

6:02 Мощность же.

[@malejeeck]

Внимание, физик - лазерщик на связи! 0:44 ошибка в рассуждении, что температура тела, нагревамого Солнцем не может быть выше 5770 К исходя из второго закона термодинамики. Это неестественный путь, здесь мы применяем устройство под названием параболическое зеркало, которое уже не работает со вторым законом термодинамики так просто. Просто проведём мысленный эксперимент: Мы подносим к солнцу гигантское зеркало, которое фокусирует свет ОТ ВСЕГО Солнца в область 1 кв.см. и получается, что сотни миллионов Тераватт излучения фокусируются в 1 кв.см. Несомнено этого хватит чтобы нагревать расположенное там тело не то, что до 5770 Кельвин, а до триллионов Кельвин! Прошу Андрея Щетникова прокомментировать это в следующем видео.

[@schetnikov]

Ищите ошибку в своих рассуждениях:))

[@malejeeck]

@@schetnikov Произвёл поиск. Ошибка только в том что сфокусировать свет от всего солнца получится только в центре солнца. Но это незначительно. Пусть мы фокусируем свет от 1/8 поверхность солнца. В ваших же рассуждениях ошибка значительная.

[@schetnikov]

@@malejeeck ищите ощибку дальше:) Я могу объяснить, но гораздо дучше,е сли вы раберётесь самостоятельно. (Подсказка: нельзя сделать так, чтобы тело поглощало энергию, но не излучало её.)

[@malejeeck]

@@schetnikov Хорошо, но это также не решает вопроса. Провожу экспресс - расчёт. Считаем, что мы снимаем мощность с 1/4 поверхности Солнца это 10²⁶ Вт. Считаем что тело, которое мы нагреваем абсолютно чёрное и устойчиво к любым температурам (не разрушается) для удобства. До какой температуры оно нагреется, если в него входит 10²⁶ Вт? Воспользуемся законом Стефана-Больцмана W = σT⁴ где W-энергетическая светимость она же интенсивность [Вт/м²]. Выделим T = ⁴√(W/σ). При равновесном состоянии интенсивность излучения телом равна интенсивности поглощения тела - тогда оно перестаёт нагреваться и температура стабилизируется. Поэтому W = 10²⁶ делённая на площадь. Пусть площадь равна 1 м² для удобства, тогда W = 10²⁶. Все готово, считаем. T = ⁴√(10²⁶·5,6·10⁻⁸) = ⁴√(5,6·10¹⁸) = 48600 К. Для тела 1 см значение было бы выше. Предлагаю серьёзно рассмотреть этот вопрос. Он действительно интересный. Я уже встречал рассуждение подобное вашему раньше и поэтому обратил сейчас на него такое пристальное внимание.

[@malejeeck]

@@schetnikov Возможно, некорректно считать что температура Солнца равна температуре его поверхности. Если рассматривать Солнце набор вложенных друг в друга концентрических сфер (оболочек), то образуется набор тел, в котором только внешнее будет иметь температуру 5770 К. А средняя температура Солнца, как тела, конечно же, выше. Тогда всё более-менее сходится и можно заявить, что Солнце не может нагреть другое тело до температуры выше некоторой, которая является средневзвешенной по массе солнца. И эта температура, разумеется, выше 5770 К.

[@russianrainbowdash5070]

В 2-х словах - чтобы "размазать" мощность по большей площади, в противном случае материал параболического зеркала перегреется, деформируется и расплавится.

[@richardsilver7206]

Подписался на Ваш канал.Обрадовало,что Вы и Ваши подписчики нормально реагируют на явно дилетантские вопросы,без хамства и оскорблений.Я адвокат и любитель фантастики,ну и,кроме того,мне крайне не повезло с учителем вернее,учительницей физики в школе,по кличке "Фантомас".Крайне тупая и агрессивно хамовитая,ничего кроме отвращения к физике она нам не внушила!

[@schetnikov]

Вы не представляетсе, сколько людей приходится ежедневно отправлять в бан. Всех, кто не умеет себя вести.

[@richardsilver7206]

​@@schetnikovОбещаю вести себя хорошо.Только вот,вопросы иногда буду задавать ...хм...дилетантские.Не назову их провокационными,потому что как человек недополучивший от учительницы физики в свое время адекватные ответы на свои вопросы по теме,теперь,с Вашего позволения,задам на Вашем канале.

[@ПашаПитецкий]

Цікаво

[@richardsilver7206]

Ну что ж.Задам ,еретической вопрос,правда в теме противоположной: почему невозможна температура ниже абсолютного нуля? Потому что молекулы останавливаются? Ну,на мой взгляд,остановка движения молекул наверняка не помешает температуре и дальше понижаться! Хоть до минус миллион!

[@ЛеонидПахомин]

температура и есть мера скорости движения молекул, вроде как

[@andyukraine]

Температура - это и есть скорость движения молекул. Уже из самого определения понятно что медленнее чем нулевая скорость быть не может.

[@aunovichkov]

А, хорошая мысль. Тут надо ответить на простой вопрос, а что такое температура? То есть, что конкретно вы собираетесь понижать? Мы привыкли, что температура существует в виде циферки которая меняется в неком измерительном приборе от неких воздействий. Но это значение, значение температуры, не отдельно существующий параметр. Это мера чего-то, что существует в мире. Ну например: мы знаем, что температура тела - 36.6 (если мерить в определённом месте здорового тела). Вода кипит при 100°С и замерзает при 0°С. Но от чего зависит закипание и замерзание? От кинетической энергии молекул. Мы называем температурой среднюю энергию движущихся частиц в среде. И если ничего не движется, то сделать "холоднее" просто невозможно, хоть и наше подсознательное ожидание континуальности хочет видеть возможность сделать холоднее.

[@richardsilver7206]

@@andyukraine Н-да...Как то неубедительно,знаете ли...В одном из фантастических произведений Головачёва довольно интересно обоснована температура именно в минус миллион и ниже.Предвижу Ваше возражение : да,это фантастика,там что угодно написать можно.Отвечу: 100 лет назад полеты на Луну тоже считались фантастикой.Ну,и на примере кипения воды: она,как известно равна 100 градусам.Но стоит добавить в воду соль,и температура кипения воды повышается.То же самое происходит при сравнении температуры замерзания речной пресной и солёной морской воды.

[@schetnikov]

@@richardsilver7206 Получается, что вы хотете обсуждать не физику, а фантастику, в которой может быть всё, что угодно. При этом вы даже не задаётесь вопросом, что такое температура. Как это можно обсуждать? да никак, пожалуй.