Физики. Объясните популярно явление.

Сообщение №31369 от Fred 11 февраля 2004 г. 06:25
Тема: Физики. Объясните популярно явление.

Привет, уважаемые.

Поставил машину на ночь возле дома, в полуметре от стены. Утром все стекла покрыты толстым слоем инея, кроме боковых, которые были ближе к стене. Они оказались абсолютно чистые. Причем, рядом стояло 4-5 машин. Эффект тот же самый. До сих пор ломаю голову, не могу это объяснить с физической точки зрения. У кого какие соображения ? Неужели это связано с теплом которое стенка излучает ? Мне почему-то кажется, что если бы вместо стены был холодный бетонный забор - было бы то же самое :)


Отклики на это сообщение:

Скорее, это связано с ветром, который дует вдоль стены.


> Скорее, это связано с ветром, который дует вдоль стены.

А как это связано ? :)


> Скорее, это связано с ветром, который дует вдоль стены.

А как это связано с ветром, который дует вдоль стены?



> Привет, уважаемые.

> Поставил машину на ночь возле дома, в полуметре от стены. Утром все стекла покрыты толстым слоем инея, кроме боковых, которые были ближе к стене. Они оказались абсолютно чистые. Причем, рядом стояло 4-5 машин. Эффект тот же самый. До сих пор ломаю голову, не могу это объяснить с физической точки зрения. У кого какие соображения ? Неужели это связано с теплом которое стенка излучает ? Мне почему-то кажется, что если бы вместо стены был холодный бетонный забор - было бы то же самое :)

Я часто наблюдал подобное явление, но моя машина стоит далеко от стен. Дело наверное действительно связано с направлением ветра, но только ветер в вашем случае дул перпендикулярно стене, и стекла, обращенные к стене были закрыты от ветра самим автомобилем.


Стены дома, кирпичи, камни поблизости, абсолютно сухие. Поверхность машины покрыта инеем. Видимо есть зависимость от материала. В таком случае почему нет инея со стороны стенки ? :)


> Поставил машину на ночь возле дома, в полуметре от стены. Утром все стекла покрыты толстым слоем инея, кроме боковых, которые были ближе к стене. Они оказались абсолютно чистые. Причем, рядом стояло 4-5 машин. Эффект тот же самый. До сих пор ломаю голову, не могу это объяснить с физической точки зрения. У кого какие соображения ? Неужели это связано с теплом которое стенка излучает ? Мне почему-то кажется, что если бы вместо стены был холодный бетонный забор - было бы то же самое :)

Думаю, Вы правы в своих предположениях. Также думаю, что все происходило в безветренную погоду.
Я бы дал такое объяснение: известно, что иней выпадает при вымерзании влаги из воздуха при его охлаждении. При этом оседает на ближайших предметах. Оседанию инея способствует электрическое поле, напряженность которого в спокойную погоду вблизи поверхности Земли составляет 100-200 В. Благодаря движению вдоль поля в сторону бОльшей напряженности, иней "налипает" на тоненькие веточки деревьев, провода и т.п.
Из большего объема будет больше инея, естественно. Небольшой зазор между машиной и стеной истощается значительно быстрее, поэтому инея из него немного, слой практически незаметен. На другую сторону и крышу оседает влага из много бОльшего объема, поэтому слой инея толстый.

Свою лепту в процесс может внести и небольшая разница в температурах вблизи дома и с обратной стороны.


> Поставил машину на ночь возле дома, в полуметре от стены.
========================


Возле дома... у стены. Стена дома излучает проходящее через неё тепло дома. В совокупности с тем теплом, которое теряла сама машина (теплом салона), это привело к тому, что поток тепла преимущественно шёл через "внешние" стёкла. Они-то и остыли больше, чем пристенные, и мера этого остывания оказалась достаточной для конденсации водяных паров. В зависимости от понижения температуры воздуха за ночь и близости машины к стене на пристенных стёклах можно было бы наблюдать разные заиненности - от нулевой до полной.



> Из большего объема будет больше инея, естественно. Небольшой зазор между машиной и стеной истощается значительно быстрее, поэтому инея из него немного, слой практически незаметен. На другую сторону и крышу оседает влага из много бОльшего объема, поэтому слой инея толстый.

Замечу, что здесь в Германии много машин стоят зимой (климат тут сырой)не только в гаражах но и под навесами (обычно 4-ре столба и черепичная крыша)тем неменее скребсти стекла нет надобности. У кого машины стоят под открытым небом проблемы с замёрзшими стёклами, которые решаются несколько иными способами.
Специальные печки включающиеся через временными рэле, нагретые кирпичи положенные под лобоворе стекло. Но я отвлёкся.
Так же помогает тент наложенный на машину или просто картонка положенная под стеклоочистители.По видимости играет роль каминный эффект для навесов и Ваше объяснение с зазором мне кажется правильным.

> Свою лепту в процесс может внести и небольшая разница в температурах вблизи дома и с обратной стороны.

Если парковаться у забора, то эффект по моему будет тем же.Разница в температурах ни причём.
Ваш Д.


> Думаю, Вы правы в своих предположениях. Также думаю, что все происходило в безветренную погоду.
> Я бы дал такое объяснение: известно, что иней выпадает при вымерзании влаги из воздуха при его охлаждении. При этом оседает на ближайших предметах. Оседанию инея способствует электрическое поле, напряженность которого в спокойную погоду вблизи поверхности Земли составляет 100-200 В. Благодаря движению вдоль поля в сторону бОльшей напряженности, иней "налипает" на тоненькие веточки деревьев, провода и т.п.
> Из большего объема будет больше инея, естественно. Небольшой зазор между машиной и стеной истощается значительно быстрее, поэтому инея из него немного, слой практически незаметен. На другую сторону и крышу оседает влага из много бОльшего объема, поэтому слой инея толстый.

> Свою лепту в процесс может внести и небольшая разница в температурах вблизи дома и с обратной стороны.

Красивое объяснение, но почему на стенах домов инея нет. Его нет и на заведомо ненагретых колоннах, фонарных столбах и прочих каменных поверхностях.


Если предмет с температурой Т находится в радиационном равновесии с окружением имеюшим ту же температуру Т, то он получает от окружения такой же поток как и излучает обратно, а именно W = сигма T^4 на каждый квадратный метр поверхности этого предмета (около 311 ватт/м^2 при T = 0 C = 273 К, считая альбедо в районе 10 микрон единицей).

Теперь представим себе что обьект, находяшийся первоначально при температуре Т, окружен обьектами имеюшими ту же температуру Т не со всех сторон, а только наполовину (скажем, стоит на земле под открытым небом). Ясно что получаемый поток инфракраса будет в два раза меньше, и соответственно равновесная температура обьекта упадет до той при которой он излучает тоже в два раза меньший поток, то есть будет не Т а Т/2^(0.25)=Т/1.19 = 229 К = -44 C. Еффект радиационного охлаждения хорошо известен, используется на спутниках, и даже в теплых но слаборазвитых странах дабы охлаждать ночью пишу без холодильников: помешают ее в небольшую черную кастрюлю в фокусе большой тарелки покрытой Al фольгой и направленной в ночное небо.

Конечно, в теплом окружаюшем воздухе (скажем, 0 C) падение температуры меньше чем в вакууме, но заметное. Например, в моем доме в ясную ночь под утро крыша всегда градусов на 7-10 C холоднее чем стены и окружаюший воздух (у меня есть и на чердаке термодатчик и за окном). Иногда крыша индевеет, а веранда - нет, или только частично (например, только перила, причем иногда только верхняя и внешняя поверхность перил).

Вот вам и обьяснение (которое уже здесь высказывалось, так что на оригинальность я не претендую) - чем меньше какая то часть поверхность машины видит открытое небо, тем ближе температура этой части поверхности к температуре окружаюшего воздуха.


> Еффект радиационного охлаждения хорошо известен, используется на спутниках, и даже в теплых но слаборазвитых странах дабы охлаждать ночью пишу без холодильников: помешают ее в небольшую черную кастрюлю в фокусе большой тарелки покрытой Al фольгой и направленной в ночное небо.

Про спутники - вещь известная, а вот про черную кастрюлю в фокусе большой тарелки услышал впервые. На сколько практически ее можно охладить? Нет ли ссылок?


> > Скорее, это связано с ветром, который дует вдоль стены.

> А как это связано ? :)

Я смотрю, многие тут готовы чуть ли не физику элементарных частиц привлечь для объяснения. Мне думается, что все гораздо проще. В пространстве между машиной и стеной даже в безветренную погоду поддувает сильнее, чем с другой стороны. Здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее.


> > > Скорее, это связано с ветром, который дует вдоль стены.

> > А как это связано ? :)

> Я смотрю, многие тут готовы чуть ли не физику элементарных частиц привлечь для объяснения. Мне думается, что все гораздо проще. В пространстве между машиной и стеной даже в безветренную погоду поддувает сильнее, чем с другой стороны. Здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее.

Вот что пишет БСЭ по этому поводу:

"Иней,

ледяные кристаллы, образующиеся на поверхности Земли и земных предметов в холодные, ясные и тихие ночи. По форме частички И. напоминают снежинки, но отличаются от них меньшей правильностью. Так же, как роса, И. образуется вследствие охлаждения земной поверхности в результате теплового излучения, вызывающего понижение температуры прилегающих слоев воздуха и сублимацию водяного пара на поверхности охладившейся ниже 0 С."


Привлечь физику элементарных частиц авторы БСЭ почему-то не догадались:)



> > > > Скорее, это связано с ветром, который дует вдоль стены.

> > > А как это связано ? :)

> > Я смотрю, многие тут готовы чуть ли не физику элементарных частиц привлечь для объяснения. Мне думается, что все гораздо проще. В пространстве между машиной и стеной даже в безветренную погоду поддувает сильнее, чем с другой стороны. Здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее.

> Вот что пишет БСЭ по этому поводу:

> "Иней,

> ледяные кристаллы, образующиеся на поверхности Земли и земных предметов в холодные, ясные и тихие ночи. По форме частички И. напоминают снежинки, но отличаются от них меньшей правильностью. Так же, как роса, И. образуется вследствие охлаждения земной поверхности в результате теплового излучения, вызывающего понижение температуры прилегающих слоев воздуха и сублимацию водяного пара на поверхности охладившейся ниже 0 С."

Хочу привлечь Ваше внимание к фразе "в холодные, ясные и тихие ночи". Трудно ожидать заметного ветра в таких условиях... :)


> Хочу привлечь Ваше внимание к фразе "в холодные, ясные и тихие ночи". Трудно ожидать заметного ветра в таких условиях... :)

"Заметного" и не нужно: в трубе даже в самую безветренную погоду поддувает, а для эффекта ничего кроме еле ощутимого дуновения и не нужно. Во всяком случае, вряд ли тепло от стены или какая-нибудь статика более существенны.


Всем большое спасибо ! С интересом прочитал ваши объяснения.


> > > > > Скорее, это связано с ветром, который дует вдоль стены.

> > > > А как это связано ? :)

> > > Я смотрю, многие тут готовы чуть ли не физику элементарных частиц привлечь для объяснения. Мне думается, что все гораздо проще. В пространстве между машиной и стеной даже в безветренную погоду поддувает сильнее, чем с другой стороны. Здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее.

> > Вот что пишет БСЭ по этому поводу:

> > "Иней,

> > ледяные кристаллы, образующиеся на поверхности Земли и земных предметов в холодные, ясные и тихие ночи. По форме частички И. напоминают снежинки, но отличаются от них меньшей правильностью. Так же, как роса, И. образуется вследствие охлаждения земной поверхности в результате теплового излучения, вызывающего понижение температуры прилегающих слоев воздуха и сублимацию водяного пара на поверхности охладившейся ниже 0 С."

> Хочу привлечь Ваше внимание к фразе "в холодные, ясные и тихие ночи". Трудно ожидать заметного ветра в таких условиях... :)

Я это видел. С ветром здесь связано только одно слово "тихие". Однако основная причина образования инея, конечно, не в ветре, а "вследствие охлаждения земной поверхности в результате теплового излучения". Безветрие необходимо для того только, чтобы "свежие" порции более теплого воздуха не приводили к дополнительному нагреву.
Если возвратиться к стене, то сквозняк может, конечно, "мешать" образованию инея, но не по причине того, что "здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее", а в притоке теплого воздуха. Кстати, при испарении тепло-то отбирается...


> Если возвратиться к стене, то сквозняк может, конечно, "мешать" образованию инея, но не по причине того, что "здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее", а в притоке теплого воздуха. Кстати, при испарении тепло-то отбирается...

Не очень понятно, как будет идти испарение, если, согласно условию, влажность превышает 100%...


> > Если возвратиться к стене, то сквозняк может, конечно, "мешать" образованию инея, но не по причине того, что "здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее", а в притоке теплого воздуха. Кстати, при испарении тепло-то отбирается...

> Не очень понятно, как будет идти испарение, если, согласно условию, влажность превышает 100%...

Этого я не знаю. Наверное, автор этого предположения предполагал какой-то механизм. Например, вынужденное испарение (обдув) может дать ненулевой вклад даже при влажности 100%.


> Я смотрю, многие тут готовы чуть ли не физику элементарных частиц привлечь для объяснения.

Ну как тут смолчать.
Вложу и я лепту.

У меня на кухне дома широкий подоконник и много стоит цветов.
Так вот в морозную погоду, практически всегда, на стекле напротив цветов - окно запотевает.
А в остальной части окон на стеклах нет влаги.
Но я все-таки не думаю, что это цветы «так дышат».
Или что-либо излучают.


> Но я все-таки не думаю, что это цветы «так дышат».
> Или что-либо излучают.

А как Вы думаете, куда "излучается" та вода, которой Вы их поливаете?


> > Но я все-таки не думаю, что это цветы «так дышат».
> > Или что-либо излучают.

> А как Вы думаете, куда "излучается" та вода, которой Вы их поливаете?

…. что если поставить какой-либо предмет, не содержащий воду, то наблюдается абсолютно идентичная картина. Вот.


> > > Но я все-таки не думаю, что это цветы «так дышат».
> > > Или что-либо излучают.

> > А как Вы думаете, куда "излучается" та вода, которой Вы их поливаете?

> …. что если поставить какой-либо предмет, не содержащий воду, то наблюдается абсолютно идентичная картина. Вот.

Я вот помедитировал :), и увидел у вас в кухне под широким подоконником батарею центрального отопления. Верно?


> > Думаю, Вы правы в своих предположениях. Также думаю, что все происходило в безветренную погоду.
> > Я бы дал такое объяснение: известно, что иней выпадает при вымерзании влаги из воздуха при его охлаждении. При этом оседает на ближайших предметах. Оседанию инея способствует электрическое поле, напряженность которого в спокойную погоду вблизи поверхности Земли составляет 100-200 В. Благодаря движению вдоль поля в сторону бОльшей напряженности, иней "налипает" на тоненькие веточки деревьев, провода и т.п.
> > Из большего объема будет больше инея, естественно. Небольшой зазор между машиной и стеной истощается значительно быстрее, поэтому инея из него немного, слой практически незаметен. На другую сторону и крышу оседает влага из много бОльшего объема, поэтому слой инея толстый.

> > Свою лепту в процесс может внести и небольшая разница в температурах вблизи дома и с обратной стороны.

> Красивое объяснение, но почему на стенах домов инея нет. Его нет и на заведомо ненагретых колоннах, фонарных столбах и прочих каменных поверхностях.

Мне кажется, процесс образования слоя инея на стеклах автомобилей связан с НАЛИПАНИЕМ инея в ветренную погоду на влажные (поскольку они были нагреты перед парковкой) стекла автомобиля с подветренной стороны. Наблюдая сей процесс каждый день, не могу согласиться с тем, что на этот процесс влияет близость к стене дома. А вот влажность и ветренность играют, на мой взгляд, существенную роль.


> > > > Но я все-таки не думаю, что это цветы «так дышат».
> > > > Или что-либо излучают.

> > > А как Вы думаете, куда "излучается" та вода, которой Вы их поливаете?

> > …. что если поставить какой-либо предмет, не содержащий воду, то наблюдается абсолютно идентичная картина. Вот.

> Я вот помедитировал :), и увидел у вас в кухне под широким подоконником батарею центрального отопления. Верно?

А у кого под подоконником их не бывает?



> > > > > Но я все-таки не думаю, что это цветы «так дышат».
> > > > > Или что-либо излучают.

> > > > А как Вы думаете, куда "излучается" та вода, которой Вы их поливаете?

> > > …. что если поставить какой-либо предмет, не содержащий воду, то наблюдается абсолютно идентичная картина. Вот.

> > Я вот помедитировал :), и увидел у вас в кухне под широким подоконником батарею центрального отопления. Верно?

> А у кого под подоконником их не бывает?

(Не скажите! Раньше у меня под подоконником действительно была батарея, а сейчас нет. И батарей вообще нет.)

Итак, тогда понятно, почему, если поставить какой-либо предмет, не содержащий воду, то наблюдается абсолютно идентичная картина. Просто предмет не позволяет теплому воздуху свободно распространяться около окна.




> (Не скажите! Раньше у меня под подоконником действительно была батарея, а сейчас нет. И батарей вообще нет.)

Проделки чубайсят.


> > Если возвратиться к стене, то сквозняк может, конечно, "мешать" образованию инея, но не по причине того, что "здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее", а в притоке теплого воздуха. Кстати, при испарении тепло-то отбирается...

> Не очень понятно, как будет идти испарение, если, согласно условию, влажность превышает 100%...

А относительная влажность при одинаковой абсолютной от температуры зависит.
Исключительно поэтому холодные предметы в теплом воздухе иногда потеют.
И железки потеют сильнее деревяшек ( у последних поверхность легче нагреть да
и влагу они впитывают ).



> Я смотрю, многие тут готовы чуть ли не физику элементарных частиц привлечь для объяснения. Мне думается, что все гораздо проще. В пространстве между машиной и стеной даже в безветренную погоду поддувает сильнее, чем с другой стороны. Здесь и сдувает все, что оседает, интенсивнее, да и то, что не может сдуть, испаряет быстрее.

Итак Вы объясняете это явление не появления изморози эффектом Бернулли?
Но тогда почему обледевают крылья самолетов?

С уважением Д.


> Про спутники - вещь известная, а вот про черную кастрюлю в фокусе большой тарелки услышал впервые. На сколько практически ее можно охладить? Нет ли ссылок?

Ссылки могу поискать (никогда специально этим специально не интересовался так как особой науки тут немного, больше теxнология), а могу добавить что пару лет назад сам видел на семинаре в нашем университете мужика откуда-то (кажется из BYU) который этим занимался. Он приносил крашеный Al пудрой изнутри зонтик метра в полтора диаметром с 1.5-2 литровой черной кастрюлькой, и говорил что работает в безоблачную погоду как складной холодильник, правда холодит всего на 10 C ниже окружаюшего воздуха или около того - для большего охлаждения надо закрываться от конвектируюшего воздуха целлофановой пленкой, использовать большего размера зонт, и т.п. Тоже приводил какие то цифры, но я их не помню. Еше говорил что есть компания занимаюшаяся развитием и внедрением этой теxнологии.

Если че найду на нете, дропну лайн.


Вот, нашел про этого самого мужика:

http://physics1.byu.edu/jones/rel491/solarbowl.htm


> Не скажите! Раньше у меня под подоконником действительно была батарея, а сейчас нет. И батарей вообще нет.

Ну хоть дырка из которой теплый воздух идет есть в полу под окном?

На худой конец над окном?


> Вот, нашел про этого самого мужика:
>
> http://physics1.byu.edu/jones/rel491/solarbowl.htm

Спасибо! Я прошелся по этой ссылке, и нашел еще две статьи этого автора, даже с фотографиями устройства:

Solar Funnel Cooker/Cooler

The Solar Funnel Cooker

Более подробно рассмотрен, конечно, нагрев. Что касается охлаждения, то мне не совсем ясно, как влияет температура самого зеркала на охлаждение.


> > Не скажите! Раньше у меня под подоконником действительно была батарея, а сейчас нет. И батарей вообще нет.

> Ну хоть дырка из которой теплый воздух идет есть в полу под окном?
> На худой конец над окном?

Нет дырки с теплым воздухом ни в полу под окном, ни над окном. Так и живем:)


> Более подробно рассмотрен, конечно, нагрев. Что касается охлаждения, то мне не совсем ясно, как влияет температура самого зеркала на охлаждение.

Ну, это зависит от альбедо зеркала в раёне максимума термоизлучения (7-15 микрон при 0 C). Металлы вроде неплохо отражают в инфракрасе (ниже Дебаевской частоты свободных электронов, которая обычно лежит в ультрафиолете). Ежели скажем, 80% отражается а 20% поглошается, то поток от зеркала раз в 3-4 меньше потока от земли, то эть равновесная температура тела в фокусе большого зеркала в вакууме упадет в ~ 1.3 раза (с 0 C до -60 C).


> > Более подробно рассмотрен, конечно, нагрев. Что касается охлаждения, то мне не совсем ясно, как влияет температура самого зеркала на охлаждение.

> Ну, это зависит от альбедо зеркала в раёне максимума термоизлучения (7-15 микрон при 0 C). Металлы вроде неплохо отражают в инфракрасе (ниже Дебаевской частоты свободных электронов, которая обычно лежит в ультрафиолете). Ежели скажем, 80% отражается а 20% поглошается, то поток от зеркала раз в 3-4 меньше потока от земли, то эть равновесная температура тела в фокусе большого зеркала в вакууме упадет в ~ 1.3 раза (с 0 C до -60 C).

Это вы в точку. Этого я и не понимаю. Пусть зеркало (сам металлический отражатель) имеет температуру земли. Тогда как понять ваши слова: "поток от зеркала раз в 3-4 меньше потока от земли"?
А насчет того, что "температура тела в фокусе большого зеркала в вакууме упадет в ~ 1.3 раза (с 0 C до -60 C)", я бы не был столь категоричным. Распределение температур зависит от многих факторов. В частности, влияние конвективного теплообмена сильно портит картину. Не зря же американский ученый одевал черную кастрюлю в пластиковый мешок:)


> А насчет того, что "температура тела в фокусе большого зеркала в вакууме упадет в ~ 1.3 раза (с 0 C до -60 C)", я бы не был столь категоричным. Распределение температур зависит от многих факторов. В частности, влияние конвективного теплообмена сильно портит картину. Не зря же американский ученый одевал черную кастрюлю в пластиковый мешок:)

Не заметил слов "в вакууме" :)


> ...Этого я и не понимаю. Пусть зеркало (сам металлический отражатель) имеет температуру земли. Тогда как понять ваши слова: "поток от зеркала раз в 3-4 меньше потока от земли"?

Ну, пусть земля имеет альбедо 80% в районе максимума чернотельного излучения (~10 микрон при T=0 C), а зеркало - 20%, тогда поток инфракраса от зеркала будет соответственно в 20/80 = 1/4 раза больше (ведь как излучательная так и поглошательная способность пропорциональны альбедо).


> > ...Этого я и не понимаю. Пусть зеркало (сам металлический отражатель) имеет температуру земли. Тогда как понять ваши слова: "поток от зеркала раз в 3-4 меньше потока от земли"?

> Ну, пусть земля имеет альбедо 80% в районе максимума чернотельного излучения (~10 микрон при T=0 C), а зеркало - 20%, тогда поток инфракраса от зеркала будет соответственно в 20/80 = 1/4 раза больше (ведь как излучательная так и поглошательная способность пропорциональны альбедо).

Пусть поток от зеркала в 4 раза меньше потока от земли. Ну и что с того? Разве поток от земли и поток от черной кастрюли (без зеркала) равны друг другу? Вы пишете, что земля имеет альбедо 80%, а у черной кастрюли альбедо 100%, так что, и без зеркала (и без учета влияния неба) кастрюля будет холоднее земли?


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100