Skrevet av Emne: IR fra kalde objekt til varme objekt  (Lest 42931 ganger)

Emeritus

  • Supermedlem
  • *****
  • Innlegg: 2 029
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #30 på: 01.11.2015, 16:51:55 »
Sitat
Jo, en tømmervegg ved -20 grader avgir også elektromagnetisk stråling. Men den overfører ikke energi i form av varme til sine omgivelser dersom disse holder en høyere temperatur! 

Sitat
Ja, du har rett. Men energien må være overført som varme.

I begge tilfeller snakker vi om elektromagnetisk stråling som pr. definisjon er energi i form av fotoner som stråler fra en kilde. I en tradisjonell lommelyktpære vil mye av dette være IR - stråling på grunn av pærens lave effektivitet i forhold til formålet, så vil ikke det varme opp veggen?

Og veggen som holder minus 20 C, hvilke stråler sender den ut den ut, jeg oppfatter det slik at alle legemer over 0 K sender ut IR -stråling, og i så fall når de strålene treffer noe som er varmere enn veggen, vil ikke de strålen tilføre dette legemet energi? Og hvis ikke, hvor blir det av denne energien?




Amateur2

  • Medlem
  • ***
  • Innlegg: 119
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #31 på: 01.11.2015, 17:39:29 »
Sitat
Jo, en tømmervegg ved -20 grader avgir også elektromagnetisk stråling. Men den overfører ikke energi i form av varme til sine omgivelser dersom disse holder en høyere temperatur! 

Sitat
Ja, du har rett. Men energien må være overført som varme.

I begge tilfeller snakker vi om elektromagnetisk stråling som pr. definisjon er energi i form av fotoner som stråler fra en kilde. I en tradisjonell lommelyktpære vil mye av dette være IR - stråling på grunn av pærens lave effektivitet i forhold til formålet, så vil ikke det varme opp veggen?

Og veggen som holder minus 20 C, hvilke stråler sender den ut den ut, jeg oppfatter det slik at alle legemer over 0 K sender ut IR -stråling, og i så fall når de strålene treffer noe som er varmere enn veggen, vil ikke de strålen tilføre dette legemet energi? Og hvis ikke, hvor blir det av denne energien?

Den elektromagnetiske strålingen som sendes ut fra legemer fordeler seg over et stort antall frekvenser. Det er legemets temperatur som avgjør hvilke frekvenser som har det største energiinnholdet. Avhengig av legemets temperatur så vil det også være en øvre grense for frekvenser hvor det sendes ut stråling. Denne frekvensen refereres gjerne til som "cut-off" frekvensen.

Når strålingen fra et kaldere legeme, f.eks. tømmerveggen på - 20C, vandrer mot et objekt med høyere temperatur, så vil de elektromagnetiske strålene fra det kaldere legemet interferere med strålingen fra det varmere legemet på tilsvarende frekvenser. Siden det varmere legemet vil ha et høyere energiinnhold på alle frekvenser enn strålingen fra det kaldere legemet har, så vil energitransporten gå fra det varmere legemet mot det kaldere legemet. Dermed blir det ingen energitransport fra det kaldere legemet til det varmere legemet slik man kan forledes til å tro når man kun betrakter strålingen fra det kaldere legemet isolert.

Okular

  • Medlem
  • ***
  • Innlegg: 213
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #32 på: 01.11.2015, 17:56:03 »
I begge tilfeller snakker vi om elektromagnetisk stråling som pr. definisjon er energi i form av fotoner som stråler fra en kilde. I en tradisjonell lommelyktpære vil mye av dette være IR - stråling på grunn av pærens lave effektivitet i forhold til formålet, så vil ikke det varme opp veggen?

Jo, en lyspære vil varme opp veggen. Hvorfor? Fordi lyspæra (når glødetråden gløder) er varmere enn veggen. Hvor vanskelig er dette?

Sitat
Og veggen som holder minus 20 C, hvilke stråler sender den ut den ut, jeg oppfatter det slik at alle legemer over 0 K sender ut IR -stråling, og i så fall når de strålene treffer noe som er varmere enn veggen, vil ikke de strålen tilføre dette legemet energi? Og hvis ikke, hvor blir det av denne energien?

Emeritus, du innrømmer at du ikke er særlig bevandret i termodynamikk. Nei, så hør da på hva jeg forteller deg: For at et legeme skal kunne varme opp et annet, så må det overføre energi til det i form av varme. Og det kan det bare gjøre dersom det holder en høyere temperatur. Ergo, et kaldere legeme kan ikke og vil ikke spontant overføre energi til et varmere ett i form av varme. Så enkelt er det. Og det er alt du trenger å vite. Termodynamikkens 2. hovedsetning.

Emeritus

  • Supermedlem
  • *****
  • Innlegg: 2 029
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #33 på: 01.11.2015, 18:19:20 »
Sitat
Når strålingen fra et kaldere legeme, f.eks. tømmerveggen på - 20C, vandrer mot et objekt med høyere temperatur, så vil de elektromagnetiske strålene fra det kaldere legemet interferere med strålingen fra det varmere legemet på tilsvarende frekvenser. Siden det varmere legemet vil ha et høyere energiinnhold på alle frekvenser enn strålingen fra det kaldere legemet har, så vil energitransporten gå fra det varmere legemet mot det kaldere legemet. Dermed blir det ingen energitransport fra det kaldere legemet til det varmere legemet slik man kan forledes til å tro når man kun betrakter strålingen fra det kaldere legemet isolert. 

Nå tror jeg vi er mer inne på logikk og terminologi, enn termodynamikk. Uansett hvordan du formulerer dette, så er det mengden energi i form av stråling fra det kaldere legeme som vil avgjøre hvor hurtig det varmere legeme blir kaldere.

Hvis du setter inn en bøtte med ti liter vann på 20C, henger den i et tau taket i et vakuumkammer (jeg benytter dette eksempelet for å ta bort andre måter å overføre varme/energi på) vil vannet fryse hurtigere om der er minus 100 C i veggene i dette vakuumkammeret, enn det med minus 20C. Og hva er forskjellen, jo at veggene i vakuumkammeret stråler ut mindre energi ved minus 100C, enn ved minus 20C. Grunnen til at bøtten fryser raskere på minus 100C er således den lavere energistråling fra veggene, taket og gulvet i dette kammeret, i forhold til kammeret på minus 20 C. Og siden kulde ikke kan overføres i form av stråling, kan en like gjerne si at strålingen fra det kaldere legeme bidrar til å opprettholde temperaturen i det varmere legeme, altså å varme det. Dette med ett forbehold; med mindre et legeme stråler mer eller mindre ut i forhold til temperaturen i omgivelsene, noe jeg tror ikke er tilfelle.

Jeg leste Okulars siste innlegg nå etter å ha skrevet det ovenstående. Ja, jeg er ikke bevandret i termodynamikk, på den annen side har du mer en gang bedt meg tenke skjæl, så derfor blir jeg litt forundret når du skriver

Sitat
Så enkelt er det. Og det er alt du trenger å vite. Termodynamikkens 2. hovedsetning.   

Så jeg vil gjerne vite hvor det blir av energien som stråler ut fra det kaldere legeme når denne treffer, eller interfererer, med strålene fra det varmere legeme, jeg trenger å vite dette siden jeg ikke har noe ønske om å bryte verken den 1. eller 2. termodynamiske lov.
« Siste redigering: 01.11.2015, 18:21:03 av Emeritus »

Amateur2

  • Medlem
  • ***
  • Innlegg: 119
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #34 på: 01.11.2015, 18:46:47 »
Nå tror jeg vi er mer inne på logikk og terminologi, enn termodynamikk. Uansett hvordan du formulerer dette, så er det mengden energi i form av stråling fra det kaldere legeme som vil avgjøre hvor hurtig det varmere legeme blir kaldere.

Nei, dette dreier seg ikke om logikk og terminologi, men hvordan elektromagnetisk stråling faktisk fungerer.

Stråling med forskjellig frekvenser, men med samme mengde energi kan i et tilfelle føre til økt temperatur i et legeme, mens det i et annet tilfelle ikke vil føre til økt temperatur. Det som avgjør om man vil få en økning i legemets temperatur, altså en økning i legemets indre energi, er legemets temperatur i utgangspunktet og hvilke frekvens(er) energimengden er knyttet til.

En konsekvens av at elektromagnetisk stråling fungerer slik jeg har beskrevet i kommentarene over er at jo nærmere to legemer er hverandre i temperatur, jo saktere går utjevningen av temperatur i mellom legemene. Noe du for såvidt er inne på i din kommentar.

En annen konsekvens er at energi kun overføres EN vei, fra legemet med høyest temperatur til legemet med lavest temperatur.


Ryddegutt

  • Supermedlem
  • *****
  • Innlegg: 982
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #35 på: 01.11.2015, 18:55:38 »
Svar til Okular:

"Ikke om IR-termometerets sensor holder en høyere temperatur enn veggen, Ryddegutt."

Et termometer som aldri kan måle temperatur lavere enn seg selv ville vel være ganske ubrukelig og uselgelig:

"Måleområde- 20-500 °C"

m.clasohlson.com/no/IR-termometer/36-5735

Okular

  • Medlem
  • ***
  • Innlegg: 213
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #36 på: 01.11.2015, 19:06:33 »
Så jeg vil gjerne vite hvor det blir av energien som stråler ut fra det kaldere legeme når denne treffer, eller interfererer, med strålene fra det varmere legeme, jeg trenger å vite dette siden jeg ikke har noe ønske om å bryte verken den 1. eller 2. termodynamiske lov.

Strålingsenergien går ingen steder, den. Den inngår helt enkelt i den makroskopisk registrerte energioverføringen vi kaller varme eller Q, q. Hvordan en ønsker å beskrive hva som skjer helt spesifikt i utvekslingen nede på kvantenivå - altså under den termodynamiske terskelen - får være opp til hver og én, men dette forblir kun mentalt konstruerte forklaringsmodeller, ikke observert virkelighet. Det eneste man faktisk observerer er at det varmere legemet mister energi og kjøles ned som resultat og at det kaldere legemet samtidig vinner energi og varmes opp som resultat. Hvis det er liten temperaturforskjell mellom de to legemene, vil varmeoverføringen være liten, hvis forskjellen er stor, vil overføringen også være stor. I henhold til Termodynamikkens 1. hovedsetning.

Okular

  • Medlem
  • ***
  • Innlegg: 213
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #37 på: 01.11.2015, 19:11:37 »
Et termometer som aldri kan måle temperatur lavere enn seg selv ville vel være ganske ubrukelig og uselgelig:

"Måleområde- 20-500 °C"

Jeg sier ikke at termometeret ikke er i stand til å finne ut temperaturen eller strålingen. Den kan simpelthen ikke "måle den direkte", som du hevdet. Det er nøyaktig samme problematikk som ved pyrgeometere. De kalkulerer internt DWLWIR og UWLWIR, men måler direkte kun varmeutvekslingen ved sensoren.

Du kan ikke måle varmestråling fra noe som er kaldere enn deg, Ryddegutt. Det er fysisk umulig.

Emeritus

  • Supermedlem
  • *****
  • Innlegg: 2 029
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #38 på: 01.11.2015, 19:11:43 »
Sitat
En annen konsekvens er at energi kun overføres EN vei, fra legemet med høyest temperatur til legemet med lavest temperatur.

Dette forstår jeg, at en varm "ting" ikke kan kjøle en kald "ting," eller at en kald "ting"  kan ikke varme en varm "ting," er på et vis noe vi alle forstår intuitivt.

Men mitt spørsmål dreier seg ikke om det, så lenge legemet holder en temperatur over 0 K, vil det avgi energi til omgivelsene, og da vil nødvendigvis denne energien påvirke omgivelsene. Det eneste som fremstår som uklart for meg er om legemers utstråling varierer i forhold til temperaturen i omgivelsene, noe som jeg altså ikke tror er tilfellet. Men dette får dere sette på kontoen for termodynamisk uvitenhet fra min side.

Så jeg gjentar spørsmålet, hvor blir det av energien fra den kalde "tingen" hvis denne ikke bidrar til å varme (tilføre energi) til den varmere "tingen." 


Emeritus

  • Supermedlem
  • *****
  • Innlegg: 2 029
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #39 på: 01.11.2015, 19:28:16 »
Sitat
Strålingsenergien går ingen steder, den. Den inngår helt enkelt i den makroskopisk registrerte energioverføringen vi kaller varme eller Q, q. Hvordan en ønsker å beskrive hva som skjer helt spesifikt i utvekslingen nede på kvantenivå - altså under den termodynamiske terskelen - får være opp til hver og én, men dette forblir kun mentalt konstruerte forklaringsmodeller, ikke observert virkelighet. Det eneste man faktisk observerer er at det varmere legemet mister energi og kjøles ned som resultat og at det kaldere legemet samtidig vinner energi og varmes opp som resultat. 

Er dette gjeldende lære? Siden dette er opp til hver og en, så velger jeg det som for meg fremstår som logisk, riktignok en mentalt konstruert forklaringsmodell, som bl.a. har som premiss at energi ikke forsvinner av seg selv. Og så lenge alt over 0 K utstråler energi vil dette påvirke omgivelsene og dermed bidra til å varme omgivelsene. Som jurist finner jeg det langt mer alvorlig å bryte den 1. termodynamiske lov, enn å bryte den 2. termodynamiske lov, men her har jeg, i motsetning til deg, ikke brutt noen.

Amateur2

  • Medlem
  • ***
  • Innlegg: 119
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #40 på: 01.11.2015, 19:53:16 »
Men mitt spørsmål dreier seg ikke om det, så lenge legemet holder en temperatur over 0 K, vil det avgi energi til omgivelsene, og da vil nødvendigvis denne energien påvirke omgivelsene.

Dette er ikke uten videre riktig. Hvis legemet har en lavere temperatur enn omgivelsene så vil det ikke avgi energi til omgivelsene.

Det eneste som fremstår som uklart for meg er om legemers utstråling varierer i forhold til temperaturen i omgivelsene, noe som jeg altså ikke tror er tilfellet. Men dette får dere sette på kontoen for termodynamisk uvitenhet fra min side.

Så jeg gjentar spørsmålet, hvor blir det av energien fra den kalde "tingen" hvis denne ikke bidrar til å varme (tilføre energi) til den varmere "tingen."

Energien fra den kalde "tingen" forblir i den kalde "tingen" fordi det ikke er noen transport av energi fra den kalde "tingen" til den varmere "tingen". Dette fordi man fysisk ikke kan betrakte strålingen fra den kalde "tingen" og den varmere "tingen" uavhengig av hverandre. Strålingen fra den kalde "tingen" og den varmere "tingen" opptrer simultant.

I en matematisk modell kan man separere disse to strålingseffektene fra hverandre og beregne en tilsynelatende energioverføring fra den kaldere "tingen" til den varmere "tingen" simultant som man har en større energioverføring fra den varmere "tingen" til den kaldere tingen. Det som er viktig å være klar over er at dette er en ren matematisk konstruksjon og IKKE slik fysikken faktisk virker. Fysisk skjer energioverføringen EN vei, fra høyere temperatur til lavere temperatur.

Okular

  • Medlem
  • ***
  • Innlegg: 213
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #41 på: 01.11.2015, 20:27:28 »
Er dette gjeldende lære?

Gjeldende lære? Det er sånn virkeligheten er, Emeritus.

For øvrig har jeg intet å tilføye til det Amateur2 konstaterer like over her ...

Ryddegutt

  • Supermedlem
  • *****
  • Innlegg: 982
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #42 på: 01.11.2015, 20:42:03 »
"Jeg sier ikke at termometeret ikke er i stand til å finne ut temperaturen eller strålingen. Den kan simpelthen ikke "måle den direkte", som du hevdet. Det er nøyaktig samme problematikk som ved pyrgeometere. De kalkulerer internt DWLWIR og UWLWIR, men måler direkte kun varmeutvekslingen ved sensoren."

Nå er jeg ikke helt med. Mener du at IR detektoren måler energiutvekslingen FRA ir detektoren TIL veggen?

Her er litt basic fra de som lever av å lage og selge IR thermometer:

http://www.optris.com/search?keywords=IR-Basics.pdf&x=20&y=21&file=tl_files/pdf/Downloads/Zubehoer/IR-Basics.pdf
« Siste redigering: 01.11.2015, 20:53:03 av Ryddegutt »

Emeritus

  • Supermedlem
  • *****
  • Innlegg: 2 029
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #43 på: 01.11.2015, 21:11:50 »
Sitat
Dette er ikke uten videre riktig. Hvis legemet har en lavere temperatur enn omgivelsene så vil det ikke avgi energi til omgivelsene.

Så det er altså ikke slik at alle legemer over 0 K utstråler energi? Dette tror jeg er termodynamisk nyskapende.

Sitat
Det som er viktig å være klar over er at dette er en ren matematisk konstruksjon og IKKE slik fysikken faktisk virker. Fysisk skjer energioverføringen EN vei, fra høyere temperatur til lavere temperatur. 

Jeg merker meg påstanden, ja nettooverføringen skjer fra den varme til den kalde, men hvor blir det av varmen fra den kalde, slutter legemer å utstråle energi fordi der er en varmere gjenstand i nærheten? Utstråler jorden IR - stråler og treffer disse solen og bidrar til å varme solen, eller er det bare den del av IR - utstrålingen som ikke treffer solen, som inneholder energi.

Sitat
Energien fra den kalde "tingen" forblir i den kalde "tingen" fordi det ikke er noen transport av energi fra den kalde "tingen" til den varmere "tingen".

Hvorfor tar det da kortere tid å fryse bøtten med vann når der er minus 100 C, enn minus 20 C? Stråler veggen ut mer kulde?

Til Okular;

Sitat
Gjeldende lære? Det er sånn virkeligheten er, Emeritus.

og særlig denne

Sitat
    Hvordan en ønsker å beskrive hva som skjer helt spesifikt i utvekslingen nede på kvantenivå - altså under den termodynamiske terskelen - får være opp til hver og én, men dette forblir kun mentalt konstruerte forklaringsmodeller, ikke observert virkelighet. Det eneste man faktisk observerer er at det varmere legemet mister energi og kjøles ned som resultat og at det kaldere legemet samtidig vinner energi og varmes opp som resultat.

Jeg konstaterer at du i likhet med meg har registrert at varme "ting" ikke kan kjøle kalde "ting," og vise versa, du har altså gjort de samme observasjonene som menneskeheten har gjort i anslagsvis 500.000 år. Men du har altså ingen forklaring på hva som skjer rent fysisk i bøtteeksempelet, annet enn på en eller annen uforklarlig måte, fryser bøtten hurtigere ved minus 100 C, enn ved minus 20 C. Dette er en befriende innrømmelse. Jeg for min del tror at termodynamikken har løst dette for lenge siden, men jeg tror at jeg denne gang avstår fra å sende denne strengen til en bekjent som har et par doktorgrader på området. Dette anser jeg som løst ved Kritik der reinen Vernunft.




Okular

  • Medlem
  • ***
  • Innlegg: 213
    • Vis profil
Sv: IR fra kalde objekt til varme objekt
« Svar #44 på: 01.11.2015, 21:25:01 »
Nå er jeg ikke helt med. Mener du at IR detektoren måler energiutvekslingen FRA ir detektoren TIL veggen?

Eh, nei. Les hva Amateur2 skriver like over her.

Sitat
Her er litt basic fra de som lever av å lage og selge IR thermometer:
http://www.optris.com/search?keywords=IR-Basics.pdf&x=20&y=21&file=tl_files/pdf/Downloads/Zubehoer/IR-Basics.pdf

Takk, jeg vet åssen de funker. Det er nettopp derfor jeg prøver å fortelle deg at ingen av disse instrumentene vil være i stand til å registrere direkte termisk stråling fra legemer med lavere temperatur enn instrumentets detektor. Hvorfor ikke, tror du? Hint: Les hva Amateur2 skriver like over her. Og les hva f.eks. Rudolf Clausius skrev om varmeoverføring, med særlig vekt på prinsippet om "kompensasjon".