Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Ilmastotutkimukseen sekä sitä sivuaviin tutkimusaiheisiin liittyvät keskustelut

Valvoja: Hallitus

unbiased
Viestit: 1250
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 11.12.2016, 12:08:06

Voi laittaa myös hyvän mustapintaisen eristeen. Olkoon Carbon pallomaisen kuulan emissiokerroin on 0.1 ja mustan pinnan 0.95 (molemmin puolin) sekä pallopintojen välissä tyhjiö (paras eriste). Miten lämpötila muuttuu? Kuulan ja eristeen lämmönjohtavuus olkoon erinomainen. Aiheuttaako musta kuori kasvihuoneilmiön?

Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja Tapsa » 11.12.2016, 12:44:39

Voidaan myös miettiä asiaa toisin päin. Jos mustan pallon ulkopuolelle pannaan ohut kirkas folio tyhjöeristeen ulkopuolelle. Eriste on niin ohut, että foliokuoren pinta-alaa voidaan pitää samana kuin mustan pallon. Mikä on lukopuolisen folion lämpötila? Muuttuuko mustan pallon lämpötila? Läämitysteho pysyy vakiona.

Carbonautti
Viestit: 730
Liittynyt: 01.09.2015, 19:59:12

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja Carbonautti » 11.12.2016, 13:03:07

Tapsa kirjoitti:
Carbonautti kirjoitti:
unbiased kirjoitti:...Tummensin harhakäsityksen...

Olen edelleenkin samaa mieltä itseni kanssa. Sadan watin teho on edellytyksenä, että ylipäänsä syntyy absoluuttista nollapistettä korkeampia lämpötiloja. Riippuen siitä, onko eristystä vai ei, noin T1 lämpötila on joko rautakuulan tai eristepallon pinnalla.

Valitettavasti tätä on hankala kokeellisesti todistaa.


Nuo laskelmat eivät ole ihan noin yksinkertaisia. Jos avaruudessa on jokin kirkas laakerikuula, sen emissiokerroin on varsin kaukana mustan kappaleen vastaavasta. Jos laita huonon mustan eristekerroksen kuulan pinnalle siihen kiinni, kuulan lämpötila voi jopa laskea. Eristeen paksuus taas vaikuttaa sen ulkopinnan pinta-alaan, joten nuo lämpötilalaskusi menevät siltäkin osin metsään.

Avaruudessa oleva kappale ei kaukanakaan mistään tähdestä nollaan Kelviniin, vaan n. 4 K:iin.


Joopa. Nämä on mutkikkaita asioita. Yritin siksi yksinkertaistaa, mutta aina niihin tuppaa joku valuvika jäämään.

Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja Tapsa » 11.12.2016, 19:07:21

Lipsahti minullakin tuo viimeinen lause. En edes ymmärä miten se tuohon muotoon jäi. Usein näissä keskusteluissa tapahtuu niin, että muuttaa jotain osaa lauseesta, mutta ei huomaa, että pitäisi muuttaa muutkin kohdat, jotta logiikka säilyisi ja oikoluku jää tekemättä.

Tarkoitin, että hyvinkin kaukana kaikista tähdistä olevat kappaleet jäähtyvät "vain" n. 4 K:n lämpötilaan ei 0 K:iin. Tämä selviää radioastronomisista tutkimuksisata. Ns. antennilämpötila ei laske sen alle missään suunnassa.

unbiased
Viestit: 1250
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 11.12.2016, 20:36:54

unbiased kirjoitti:Voi laittaa myös hyvän mustapintaisen eristeen. Olkoon Carbon pallomaisen kuulan emissiokerroin on 0.1 ja mustan pinnan 0.95 (molemmin puolin) sekä pallopintojen välissä tyhjiö (paras eriste). Miten lämpötila muuttuu? Kuulan ja eristeen lämmönjohtavuus olkoon erinomainen. Aiheuttaako musta kuori kasvihuoneilmiön?

Karkeasti arvioiden: Olkoon kuulan halkasija 1 m, jolloin pinta-ala on likimain 1 m2 ja kuoren 1.2 m, ja sen pinta-ala 1,5 m2. Kuoren sätelyteho on termisessä tasapainossa lämmittimen teho 100W, jolloin lämpötila on T2/100 = 100/(1.5*.95*5.67)= 2.0757 T2=188K = - 85C. Kuula säteilee kohti kuorta ja nyt pakko oikaista. Oletetaan yhtälössä F1->2=1.
Kuva
Sijoittamalla arvot saa lasketuksi kuulan lämpötilan T1 = 374K = +1C.
Kuorettoman kuulan lämpötila olisi (T1/100)^4=100/(.1*5.67) T1 = 371K = -2 C.
On merkityksetöntä, onko avaruuden lämpötila 0 vai 4K, koska 4^4<<208^4.

Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja Tapsa » 11.12.2016, 21:16:46

Tarkenna vielä, mikä tuossa kaavassa on Q?

unbiased
Viestit: 1250
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 12.12.2016, 08:55:58

Q_piste = dQ/dt, SM-säteilyn aiheuttama lämpömäärän siirtyminen kahden kappaleen välillä aikayksikössä. Lähde https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_radiation
Säteily kahden kappaleen välillä on monimutkainen geometrinen ilmiö, joten tulos on vain suuntaa antava. Pallon jokaisen pienen pintaelentin dA säteily suuntautuu puoliavaruuteen. Teho ympäröivän samankeskisen pallonkuoren alueelle riippuu etäisyydestä ja lähtö- ja tulokulmasta. Nämä laskelmat ovat hankalia ja ne ohitettiin.

Carbonautti
Viestit: 730
Liittynyt: 01.09.2015, 19:59:12

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja Carbonautti » 12.12.2016, 18:46:02

Tein laskelmat edellä (10.12.2016, 16:43:41) esittämääni rautakuulaesimerkkiin.

Lähtötiedot:
- rautakuulan halkaisija 1 m
- eristeen paksuus 0,1 m
- rautakuulan emissiivisyys ε = 0,9 (iron ignot, rautaharkko)
- eristeen emissiivisyys ε = 0,9 (saavutettavissa pinnoitteella)
- eristeen lämmönjohtavuus λ = 0,025 W/m/K (polyuretaani)
- teho P = 100 W
- "tyhjän" avaruuden lämpötila T = 0 K (oikeasti 4 K)
- rautakuulan pinta-ala A = 3,141 m^2
- eristeen ulkopinta-ala A = 4,524 m^2
- eristeen lämpöä johtava pinta-ala A = 3,833 m^2 (edellisten keskiarvo)
- vakio δ = 5,67*10^8 W*m^-2*K^-4

Tulokset:
- eristämättömän rautakuulan pintalämpötila T = 158,0 K
- eristetyn rautakuulan pintalämpötila eristeen ulkopinnalla T = 144,3 K
- eristetyn rautakuulan pintalämpötila eristeen sisäpinnalla T = 248,6 K

Myönnettäköön, että analogian toimivuus on vähän monitulkintainen ainakin näillä arvoilla.

unbiased
Viestit: 1250
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 13.12.2016, 10:11:05

Mitenkähän PU käyttäytyy 144 asteen lämpötilassa? Täytekaasu hiilidioksidi on kiinteänä aineena eristeen sisäpinnalla.
Jos eristeenä on tyhjiö, lämpötilat tasoittuvat säteilyn avulla. Pallon pinnan lämpötilaksi tulee 188K. Minun laskussani pallopinnan pinta-alat olivat väärin laskettu, ne pitää kertoa piillä.

Pallon lämpötila nousee eristeen vaikutuksesta, mutta eriste ei nosta lämpötilaa, siihen tarvitaan energiaa. Jos joku on toista mieltä, hänen analogiansa mukaan hellan kytkimen kääntäminen kuutoselle nostaa levyn lämpötilaa. (Vaikka sähköt olisivat poikki.)

juakola
Valvoja
Viestit: 482
Liittynyt: 07.02.2010, 02:05:48

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja juakola » 14.12.2016, 10:34:52

Näköjään samaa jankataan täälläkin kuin muutama vuosi sitten.

Termodynamiikan 2. pääsääntö ei estä kasvihuoneilmiötä, vaan kasvihuoneilmiökin sitä noudattaa. Tämä on helppoa matemaattisestikin osoittaa.

Kyse on vain semantiikasta, jonka kanssa unbiased yrittää kikkailla. "Lämmittääkö" takaisinsäteily vai ei. Jos joku erehtyy sanomaan vaikutusta lämmittäväksi, kaivetaan iki-ihana termo2, jota ei oikein ole tässä nyt ymmärretty. Samoin voitaisiin kysyä, että "lämmittääkö" takki paukkupakksella. Eihän se takki mitään energiaa tuota, mutta hypotermialta silti vältytään. Semantiikkaa, semantiikkaa, semantiikkaa....

https://scienceofdoom.com/2010/09/27/th ... odynamics/
Linkissä on mielestäni harvinaisen selkeästi esitetty se, miten kylmemmästä kappaleesta lähteneen säteilyn absorboituminen lämpimäämpään kappaleeseen ei riko termodynamiikan toista pääsääntöä.

unbiased
Viestit: 1250
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 15.12.2016, 09:58:00

Poistettu
Viimeksi muokannut unbiased, 15.12.2016, 10:11:17. Yhteensä muokattu 1 kertaa.

unbiased
Viestit: 1250
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 15.12.2016, 10:10:31

Viitatussa harvinaisen selkeässä selityksessä
I have demonstrated previously in The First Law of Thermodynamics Meets the Imaginary Second Law that a colder body can increase the temperature of a hotter body (compared with the scenario when the colder body was not there).

Demonstaraation tekijä ei huomannut tehdä laajempia kokeiluja. Olisi voinut samalla hetkellä, kun toi "a colder body" paikalle, sammuttaa tarkkailtavan "body"n lämmitin (muutenhan sen lämpötila olisi kaiken aikaa laskenut) ja seurata lämpötilaa. Lämpötilan olisi voinut luulla edelleen nousevan. Kun lämpötila ei noussutkaan enää, lämpötilan nousu ei aiheudukaan kylmemmästä kappaleesta, luulo oli väärä.

Tämä ei ole semantiikkaa, vaan realistista fysiikkaa. Pitää tietää todellinen syy, miksi lämpötila nousee, ei havaintoon erheellisesti perustuvaa syytä. Näennäinen syy keittolevyn lämpenemiseen on kytkimen kääntäminen kuutoselle ja varmaan todellinenkin tekniikasta tietämättömälle.

Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja Tapsa » 15.12.2016, 11:52:03

Lämpötila nousee vain ja ainoastaan sillä, että lämpöä tai lämmöksi muuttuvaa energiaa tulee kappaleeseen enemmän kuin lähtee. Miten ihmeessä tuosta esimerkistä päädyt tulokseen, että viereinen, matalammassa lämpötilassa oleva kappale siirtää säteilyenergiaa lämpöisempään kappaleeseen enemmän kuin lämpöisempi säteilee pois?

Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja Tapsa » 15.12.2016, 21:54:11

Unbiased: Vielä tuohon äsköiseen, että voihan tuon lainauksen tekstistä ehkä niinkin päätellä, että matalammassa lämpötilassa oleva kappale nostaisi korkeammassa lämpötilassa olevan kappalen lämpötilaa. Entä, jos lainaat hiukan pidemmän pätkän?

Tämäkään ei ole oleellinen asia, vaan se, että voiko jonkin kappaleen lähelle tuotu kylmempi kappale aiheuttaa lämpötilannousua lämpöisemmässä. Sehän on päivänselvää, että voi. Jos se vierelle tuotu kappale on vaikka peili, joka toimii myös infrapuna-alueella, ei liene epäselvyyttä. Tässäkään tapauksessa alemmassa lämpötilassa olevasta kappaleesta ei siirry energiaa lämpöisempään, mutta se vähentää korkeammassa lämpötilassa olevan kappaleen energian karkaamista, kunnen tasapaino on saavutettu.

unbiased
Viestit: 1250
Liittynyt: 13.01.2015, 09:31:57

Re: Pilvisyyden vaihtelut, vaikuttavatko keskilämpötilaan?

Viesti Kirjoittaja unbiased » 16.12.2016, 10:48:37

Lainataan sitten lisää
Let’s avoid a semantic argument about the correct or incorrect use of the word “heat”.

I claim that energy from the atmosphere is absorbed by the surface.

This absorbed energy has no magic properties. If the surface loses 100J of energy by other means and gains 100J of energy from the atmosphere then its temperature will stay constant. If the surface hasn’t lost or gained any energy by any other means, this 100J of energy from the atmosphere will increase the surface temperature.

I also claim that because the atmosphere is on average colder than the surface, more energy is transferred from the surface to the atmosphere compared with the reverse situation.

Kaveri sotkee lämpöenergian ja sähkömagneettiseen säteilyyn. SM-säteily ei voi siirtää lämpöä alemmasta lämpötilasta korkeampaan. Miten hän todistaa väitteensä, että kylmemmästä ilmakehästä tuleva SM- säteily nostaisi maan pinnan lämpötilaa? Siitä ei ole yhtään havaintoa ja se on vastoin hyväksyttyä 2. pääsääntöä. SM-säteilyn absorboitumisesta en sano yhtään mitään, mutta lämpöenergian siirtymisessä luotan vanhaan fysiikkaan.

Aika toivottomalta näyttää, ilmastopolitiikka kasvihuoneilmiöineen, jota tyrkytetään netissä ja jopa fysiikan oppikirjoissa, on vaikuttanut nuoreen väestöön syvästi. Lainaan itseäni (GREENHOUSE EFFECT)
Maan pinnan säteily on laskettu päin seiniä kasvihuoneilmiöhypoteesissa. Säteilyn maan pinnasta kuljettava energia ei riipu maan pinnan emissiokertoimesta vaan ilmakehän emissiokertoimesta, säteily-ympäristöstä. Edellä esitetty laskentakaava perustuu fysiikkaan, jota voi pitää yhtenä eksaktisimmista tieteistä. Jos ja kun kasvihuonekaasut vaikuttavat ilmakehän emissiivisyyttä lisäävästi, ne samalla alentavat lisääntyessään maan pinnan lämpötilaa. Ilmastotiede alkaa tuntua yhä selvemmin samalta, kuin jonkin uskonlahkon puuhastelu asiansa hyväksi. Tahallisesti tai tahttomasti sotketaan lämpöenergia ja säteily. Säteily on sähkömagneettista energiaa ja lämpöenergia suuren molekyylijoukon liike-energiaa. Suuri vahinko aiheutuu, kun sekaannus toistuu opetuksessakin - jopa yliopistoissa.

Kun on vääriä käsityksiä, tätä ei voi ymmärtää.

Tapsa voi tarkistaa käsityksiään myös polkupyörän pumpun lämpenemisestä. Näin hänen käsityksensä, kun etsin lainattua kohtaa edeltä. Pumppu lämpenee, kun ilmaa puristetaan kasaan. (Tapsa: Kyllä se pumppu lämpiää pelkästä kitkasta.) Tehty työ lisää painetta ja ilmamolekyylien liike-energiaa, jota lämmöksi sanotaan. Lainaus sivulta https://en.wikipedia.org/wiki/Gas_compressor
By comparing the three internally reversible processes compressing an ideal gas from P 1 to P 2, the results show that isentropic compression PV^k=constant requires the most work in and the isothermal compression (T=constant or PV = constant) requires the least amount of work in. For the polytropic process PV^n=vakio work in decreases as the exponent n decreases, by increasing the heat rejection during the compression process. One common way of cooling the gas during compression is to use cooling jackets around the casing of the compressor.

Vastaa Viestiin