Kann der Sonnenofen eine höhere Temperatur als die Sonnenoberfläche erreichen?
Ich denke nicht, aber ich bin mir da nicht sicher. Kannst du meine Argumentation überprüfen:
-------- Meine Begründung -----------
Betrachten Sie die Sonne als schwarzen Körper und (fast) Lambertschen Strahler. Wenn es ein optisches System gäbe, das die gesamte Strahlung von einem schwarzen Körper auf einen anderen Körper so fokussieren kann, dass Sie eine höhere Temperatur erreichen, wäre es möglich, einen Maxwell-Daemon zu bauen, weil Sie dann mit einem solchen nützliche Arbeit leisten können Körper als Heizung und der zweite Körper als Kühler in einer Wärmekraftmaschine.
Ich denke, es gibt in der Optik ein Theorem, das besagt, dass Sie die Strahlkraft nicht durch Fokussieren ohne Leistungsverlust erhöhen können. http://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_radiance
Ich bin mir jedoch nicht ganz sicher, wie dieser Satz heißt und was ein Hintergrund ist. Außerdem bin ich nicht in der Lage, streng zu argumentieren, wie dies die Temperatur des Sonnenofens begrenzt.
Ich kann nur sagen, dass zwei schwarze Körper unterschiedlicher Größe in einem elliptischen Hohlraum aufgrund dieser Strahlungsgrenze keinen Maxwell-Dämon erzeugen (Sie fokussieren tatsächlich nicht das gesamte Licht vom größeren Körper auf den kleineren).
Aber was, wenn ich nicht die ganze Lichtkraft der Sonne nutzen muss? Beispielsweise können Sie die Blende per Blende begrenzen. In diesem Fall können Sie die Strahlung erhöhen, ohne den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik oder die Strahlungsinvariante zu beeinträchtigen. Ich bin mir nicht sicher, ob Sie in diesem Fall (wenn Sie etwas Leistung opfern) eine höhere Temperatur erreichen können?
Wenn ja, ist es möglich, eine Gleichung zu formulieren, die die Energieeffizienz und die Temperaturdifferenz für diese " optische Wärmepumpe " verbindet?
Wir können sicherlich die Sonne verwenden, um Dinge zu erhitzen, die heißer als die Sonne sind, beispielsweise indem wir Solarzellen verwenden, um Strom zu erzeugen und damit einen Ofen zu betreiben. Um jedoch sicherzustellen, dass die Entropie zunimmt, müssen wir zusätzlich einen irreversiblen Prozess durchführen. Andernfalls nehmen wir einfach Wärme aus einem kalten Körper und transportieren sie zu einem heißen Körper. Optik ist ein umkehrbarer Prozess und kann daher nicht allein zur Herstellung einer Wärmepumpe verwendet werden.
Die Reversibilität äußert sich darin, dass jeder Strahlengang von der Sonne zum Objekt rückwärts durchlaufen werden kann. Erinnern Sie sich auch daran, dass die Absorptionswahrscheinlichkeit und die Emissionswahrscheinlichkeit thermodynamisch zusammenhängen müssen. Sobald Ihr Objekt die gleiche Temperatur wie die Sonne erreicht, muss Ihr Objekt daher so viel Strahlung auf die Sonne emittieren, wie die Sonne auf Ihr Objekt emittiert. Seine Temperatur kann also nicht über die Temperatur der Sonne hinaus ansteigen.
Beachten Sie, dass die Sonne kein perfekter Schwarzkörper ist. Daher ist es möglich, einen Ofen etwas über die übliche angegebene "Oberflächentemperatur der Sonne" hinaus zu heizen. Obwohl dies alles praktisch nicht zu unterscheiden wäre, ist die richtige zu verwendende Größe die Entropie der Strahlung.
dmckee --- Ex-Moderator-Kätzchen
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