Мне надо рассчитать температуру внешней части вакуумной камеры при известной температуре нагреватея, размещённого внутри на теплоизолированных стойках.
1 Я прочитал, что теплопроводность газа от давления не зависит при низком вакууме, потому что она прямо пропорционально длине свободного пробега, которая обратно пропорциональна давлению, и прямо пропорциональна концентрации, которая прямо пропорциональна давлению. А когда вакуум высокий, длина свободного пробега становится равной зазору между нагревателем и корпусом и тогда якобы теплопроводность начинает убывать прямо пропорционально давлению.
а) Получается, теплопроводность газа зависит от размеров камеры, и уменьшая зазор мы уменьшаем реальную длину свободного пробега => увеличиваем вакуум и уменьшаем теплопроводность, так? Бред какой-то.
б) Когда длина свободного пробега много больше зазора, то получается, что молекулы напрямую переносят импульс и энергию от нагревателя до стенки без рассеяния друг на друге, что должно увеличивать теплопроводность. То есть длина свободного пробега в формулу входит не буквально как реальная длина свободного пробега, которая будет равна зазору, а просто как мера рассеяния молекул друг на друге. То есть длина свободного пробега должна в формуле оставаться как есть, а не заменяться на зазор. Тогда получится, что теплопроводность вакуума не будет зависеть от давления вообще. Тогда как работают термосы и дьюары?
2 Уравнение теплопроводности является локальным, оно описывает системы где имеет смысл понятие температуры в точке. В системах с высоким вакуумом длина свободного пробега много больше зазоров, и температура в точке не имеет смысла, на длине свободного пробега температура одинакова, потому что энергия молекул на длине свободного пробега не меняется. Поэтому уравнение теплопроводностит тут теряет смысл. Нужно его чем-то заменить. Как вообще тогда описывать теплопроводность?
>>333772 Под техническим вакуумом понимается разреженная атмосфера, в которой есть остаточные газы под каким-то давлением. Вакуум измеряют по коэффициенту Кнудсена длина пробега/зазор. Так что столстил именно ты.
>а) Получается, теплопроводность газа зависит от размеров камеры, и уменьшая зазор мы уменьшаем реальную длину свободного пробега => увеличиваем вакуум и уменьшаем теплопроводность, так? Бред какой-то. да, бред, потому что уменьшая зазор уменьшаем вакуум, увеличиваем теплопроводность. места меньше, а молекул столько же.
как я себе вижу это говно - температура, которая у тебя вместе с теплопроводностью теряют смысл при разряжении газа, это средняя кинетическая энергия молекул. ну ты понел. когда их до ебаной матери, тогда имеет смысл говорит о температуре и так далее. когда их не до ебаной матери, возможно стоит считать передачу энергии от нагревателя до стенки не по формуле расчитаной на до ебаной матери молекул, а просто чесло молекул * на энергию которую они спиздят и донесут до стенки. принципом суперпозиции. более того, я считаю что эта передача будет пренебрежимо мала по сравнению с тем как реально нагреются стенки твоего саркофага для обогревателя. почему? потому что помимо передачей тепла теплопроводностью есть еще передача этого же тепла излучением. будет фонить твой обогреватель. облучать стеночки. и как раз на это и надо закладыватся. сперва её посчитать, а потом прикинуть сколько энергии донесут до стенок твои 1,5 молекулы в этом вакууме с подливой.
как раз увеличиваем, так как увеличивается соотношение длина пробега/зазор.
>места меньше, а молекул столько же. не столько же, а во столько же раз меньше
.... Кажется, я понял:вклад в теплопроводность вносят только молекулы в слое толщиной с длину свободного пробега: те что могут непосредственно удариться о поверхность 1 когда длина свободного пробега много меньше зазора, вклад вносят молекулы в слое толщиной с длину свободного пробега, обусловленную столкновениями между молекулами. 2 когда давление уменьшается, концентрация уменьшается, длина свободного пробега увеличивается, а число молекул в слое не меняется 3 Когда давление уменьшается настолько, что длина свободного пробега становится много больше зазора, почти все молекулы летят от стенки до стенки без препятствий, вместо длины слоя ставим расстояния до стенок в формулу для числа молекул, но концентрация молекул уменьшается, поэтому число молекул, вносящих вклад, уменьшается, и падает теплопроводность.
и отсюда вывод: чем ближе к стенке, тем меньше молекул в слое и тем меньше теплопроводность.
Я не понимаю, хули подобный анализ не написан в книгах?
>температура, которая у тебя вместе с теплопроводностью теряют смысл теряет смысл не температура, а >температура в точке
>когда их немного, возможно стоит считать передачу энергии от нагревателя до стенки не по формуле, рассчитанной на много молекул, а просто число молекул * на энергию которую они отберут и донесут до стенки.
а будет ли температура изменяться скачком на границах раздела фаз? Надо попробовать с лапласианом - производной от дельта-функции посчитать.
>>333944 Это я учту, но у нас температура будет не настолько высокая, чтобы эффект был значим, там 500 градусов максимум будет.
>а будет ли температура изменяться скачком на границах раздела фаз? Надо попробовать с лапласианом - производной от дельта-функции посчитать.
Посчитал. Получил решения с линейно меняющейся температурой. Но на длине свободного пробега в газе само понятие температуры неприменимо, так как нет локального равновесия. Закопаться в неравновесную термодинамику что ли?
>>334133 >Это я учту, но у нас температура будет не настолько высокая, чтобы эффект был значим, там 500 градусов максимум будет. >500 градусов >технический вакуум
- передача излучением будет ОСНОВНЫМ каналом, если конечно у тебя зазор не микронный зазор.
1 Я прочитал, что теплопроводность газа от давления не зависит при низком вакууме, потому что она прямо пропорционально длине свободного пробега, которая обратно пропорциональна давлению, и прямо пропорциональна концентрации, которая прямо пропорциональна давлению. А когда вакуум высокий, длина свободного пробега становится равной зазору между нагревателем и корпусом и тогда якобы теплопроводность начинает убывать прямо пропорционально давлению.
а) Получается, теплопроводность газа зависит от размеров камеры, и уменьшая зазор мы уменьшаем реальную длину свободного пробега => увеличиваем вакуум и уменьшаем теплопроводность, так? Бред какой-то.
б) Когда длина свободного пробега много больше зазора, то получается, что молекулы напрямую переносят импульс и энергию от нагревателя до стенки без рассеяния друг на друге, что должно увеличивать теплопроводность. То есть длина свободного пробега в формулу входит не буквально как реальная длина свободного пробега, которая будет равна зазору, а просто как мера рассеяния молекул друг на друге. То есть длина свободного пробега должна в формуле оставаться как есть, а не заменяться на зазор. Тогда получится, что теплопроводность вакуума не будет зависеть от давления вообще. Тогда как работают термосы и дьюары?
2 Уравнение теплопроводности является локальным, оно описывает системы где имеет смысл понятие температуры в точке. В системах с высоким вакуумом длина свободного пробега много больше зазоров, и температура в точке не имеет смысла, на длине свободного пробега температура одинакова, потому что энергия молекул на длине свободного пробега не меняется. Поэтому уравнение теплопроводностит тут теряет смысл. Нужно его чем-то заменить. Как вообще тогда описывать теплопроводность?