Wenn ich zwei Behälter mit sehr heißem Wasser (~210 ° F) habe, einen im Weltraum und einen auf der Erde, welcher hat anfangs eine höhere Kühlrate? Stellen Sie sich vor, die Behälter sind einwandige Metallbehälter, die jedem Druck standhalten.
Intuitiv würde ich annehmen, dass der im Weltraum schneller abkühlen würde, da die Durchschnittstemperatur des Weltraums 3 ° K beträgt. Eine Isolierflasche ist jedoch ein extrem guter Isolator, da Wärme nur durch Strahlung übertragen werden kann. Der Weltraum ist ein noch extremeres Vakuum als jeder Kolben. Würde das bedeuten, dass er noch besser "isoliert"?
Wenn es erlaubt wäre, in ein thermisches Gleichgewicht zu kommen, würde der Raumcontainer insgesamt sicherlich mehr Energie verlieren, aber wird die Rate durch die Temperaturdifferenz a la Newtons Abkühlungsgesetz beeinflusst oder verliert er Energie mit der gleichen Rate, egal was passiert?
Der Behälter auf der Erde wird durch Konvektionsströmungen gekühlt, dh er überträgt Wärme an die ihn umgebende Luft, und auch durch Schwarzkörperstrahlung. Im Gegensatz dazu kann der Behälter im Weltraum nur durch Schwarzkörperstrahlung abkühlen und wird offensichtlich langsamer abkühlen. Sie können die Abkühlung im Weltraum mit dem Stefan-Boltzmann-Gesetz berechnen , vorausgesetzt, Sie kennen den Emissionsgrad (wenn Sie den Behälter schwarz streichen, liegt der Emissionsgrad nahe bei Eins). Die Berechnung der Abkühlung in Luft ist schwieriger; normalerweise würden Sie das Newtonsche Gesetz mit empirisch abgeleiteten Konstanten verwenden.
Die Endtemperatur in Luft ist offensichtlich nur die Temperatur der Luft um Ihren Behälter herum. Die Endtemperatur im Weltraum hängt davon ab, wo sich Ihr Container befindet. So wie der Behälter Wärme abgeben kann, indem er Strahlung aussendet, kann er Wärme gewinnen, indem er Strahlung absorbiert, und der Raum ist voller Strahlung. Zum Beispiel ist der Mond nur ein Klumpen aus inertem Gestein mit wenig oder keiner internen Wärmeerzeugung, aber durch die Absorption von Sonnenlicht kann die Tagestemperatur auf über 100 ° C steigen. Nachts, wenn kein Sonnenlicht vorhanden ist, kann die Temperatur jedoch auf -150 ° C fallen. Die Endtemperatur Ihres Behälters wäre also während der Mondnacht und des Mondtages unterschiedlich, obwohl er sich in beiden Fällen in einem Vakuum befindet. Wenn Sie Ihren Behälter in den intergalaktischen Raum bringen würden, weit entfernt von jeglichen Strahlungsquellen, würde er tatsächlich auf 2,7 K des kosmischen Mikrowellenhintergrunds abkühlen.
Ich würde sagen, dass der Behälter in Luft anfangs schneller abkühlt - Konvektion (und Wärmeleitfähigkeit) kühlen bei dieser Temperatur effizienter ab als Strahlung.
Es gibt 3 Methoden der Wärmeenergieübertragung!!! [Strahlung, Konvektion und Leitung] Da Energie immer dem Gesetz der Entropie gehorcht und sich immer zu niedrigeren Ebenen bewegt. Allein gelassen heiße Dinge cool. Da der Weltraum ein idealer Isolator ist, ist die einzige Möglichkeit zur Kühlung Strahlung. Auf der Erde dient die Atmosphäre dazu, Wärmeenergie von der Dose und der Erde selbst abzuleiten. Die mit der Dose in Kontakt stehenden Luftmoleküle leiten Wärme von der Dose ab. Die erwärmte Luft um die Dose herum, die jetzt eine geringere Dichte als die Luft um sie herum hat, beginnt sich durch die Schwerkraft zu verlagern, wenn Konvektion einsetzt, um bereits und unabhängig zur Strahlungs- und Leitungskühlung beizutragen im Gange. Die Gasmischung der Atmosphäre ist signifikant, da die drei Zustände des Wassers auf globaler Ebene wirken. Keine Sonderregeln, 3 Methoden
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