Hat die Abstrahlung von Wärme in den Weltraum durch das atmosphärische Transparenzfenster einen Einfluss auf den Wärmeverlust?

Ich habe diesen Artikel gelesen: Passive Strahlungskühlung unter Umgebungslufttemperatur bei direkter Sonneneinstrahlung

Die Autoren verbessern die uralte Idee, einfallendes Sonnenlicht zu reflektieren und gleichzeitig Wärme abzustrahlen. Der Punkt, den ich nicht verstehe, ist, warum sie diese Kriterien erfüllen müssen:

...strahlen Wärme durch ein transparentes Fenster in der Atmosphäre zwischen 8 und 13 Mikrometern in den Weltraum ab.

Das sagen sie auch

Darüber hinaus kann die kalte Dunkelheit des Universums selbst während der heißesten Stunden des Tages als erneuerbare thermodynamische Ressource genutzt werden.

Weiter in dem Artikel gehen sie nicht näher darauf ein, warum sie speziell den Weltraum als Wärmesenke nutzen müssen. Die Gleichungen sagen nichts darüber aus.

Der einzige Weg, wie ich herausfinden kann, dass dies nützlich ist, besteht darin, die Atmosphäre nicht aufzuheizen und zu verhindern, dass die Wärme überhaupt eingeschlossen wird, sie von der Erde weg abstrahlt und so die globale Erwärmung bekämpft. Die Tatsache, dass die Vorrichtung den Weltraum als Wärmesenke verwendet oder nur die Atmosphäre verwendet, sollte keinen signifikanten Einfluss auf die Strahlungskühlungseigenschaften haben. Ist diese Überlegung richtig?

Die Rate des Energieverlusts durch Strahlung oder Leitung (die beiden einzig möglichen Methoden zwischen der Erdatmosphäre und dem Weltraum) hängt von der Temperaturdifferenz oder dem Temperaturgradienten ab. Obwohl das Plasma, das die Erde umgibt, eine hohe "Temperatur" hat, kann der Weltraum selbst auf weniger als 3-4 Grad Kelvin geschätzt werden, denke ich. Hilft das?
Nun, nicht wirklich, denke ich, da meine Frage etwas anderes ist: Ist das Abstrahlen von Wärme mit einer bestimmten Frequenz, damit die Atmosphäre dafür transparent wäre, für die Strahlungskühleigenschaften des Kühlers selbst von Bedeutung?
Ah, dann ist die Antwort ja. Wenn die Strahlung auf ein undurchsichtiges (oder sogar durchscheinendes) Hindernis trifft, bevor sie in den Weltraum eintritt, wird sie von dem Hindernis entweder reflektiert oder absorbiert. In beiden Fällen darf nicht die gesamte Energie das System allein durch Strahlung verlassen.
Richtig, aber Sie gehen davon aus, dass das System die ganze Erde ist. Ich möchte nur überlegen, welche praktischen Auswirkungen die Kühleigenschaften des Geräts haben würden. Ich gehe davon aus, dass die Erwärmung irgendwo weit entfernt auftreten und sich auflösen würde. Das System, das ich in Betracht ziehe, ist also nur der Kühler selbst (und möglicherweise das Gehäuse).

Antworten (2)

Kurze Antwort: Für ihren Kühlkörper wählen sie den Weltraum (-270 °C) anstelle der Atmosphäre (durchschnittliche oberflächennahe Temperatur = 17 °C) aus dem einfachen Grund, dass der Weltraum viel kälter ist, wie Anna V betont. Wenn der Kühler nicht durch das Transparenzfenster der Atmosphäre emittieren würde, würde der Kühler auch zusätzliche Strahlung aus der Atmosphäre absorbieren und sich aufgrund des Kirchhoffschen Wärmestrahlungsgesetzes erwärmen: „Ein Körper emittiert Strahlung bei einer bestimmten Temperatur und Frequenz genau so gut wie sie absorbiert die gleiche Strahlung. “

Aus diesem Grund ist das Diagramm des kühleren Emissionsvermögens / Absorptionsvermögens des Papiers als solches gekennzeichnet - sie sind äquivalent:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sagen wir, anstatt auf das Transparenzfenster zu zielen, haben sie den Kühler so konstruiert, dass er mit Frequenz emittiert X die die Atmosphäre aufnimmt . Durch das Kirchhoffsche Gesetz der Wärmestrahlung, da die Atmosphäre absorbiert X es emittiert auch bei X . Und da strahlt der Kühler ebenfalls ab X es absorbiert auch bei X . Das würde dazu führen, dass der Kühler insgesamt mehr Strahlung aus der warmen Atmosphäre aufnimmt und sich dadurch aufheizt.

Ganz zu schweigen davon, dass Sie Effekte zweiter Ordnung hätten - indem Sie emittieren, wo die Atmosphäre absorbiert, würden Sie die Atmosphäre erwärmen und erhöhen, wie viel sie auf Sie zurückstrahlt usw.

Die Tatsache, dass die Vorrichtung den Weltraum als Wärmesenke verwendet oder nur die Atmosphäre verwendet, sollte keinen signifikanten Einfluss auf die Strahlungskühlungseigenschaften haben. Ist diese Überlegung richtig?

Nein ist es nicht. Die Kühleigenschaften des Geräts hängen von der Wärmesenke ab, auf die die Wärme gerichtet ist, da das Endergebnis ein Gleichgewicht von Gerät/Umgebung sein wird. Wenn die Wärmesenke die Atmosphäre ist, kann das Gerät nur auf die Temperatur der Atmosphäre abkühlen . Da der Temperaturunterschied zum Weltraum enorm ist, wird kein Gleichgewicht erreicht und die Apparatur kühlt weiter. Ziel der Apparatur ist es, den Wärmeinhalt des Erdsystems durch Strahlungsübertragung in den Weltraum zu reduzieren.

Hat die Abstrahlung von Wärme in den Weltraum durch das atmosphärische Transparenzfenster einen Einfluss auf den Wärmeverlust?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v