Quina diferència hi ha entre un radiador d’automòbil i un radiador de naus espacials?


Resposta 1:

Conducció / convecció és la transmissió de calor mitjançant contacte directe amb la matèria. La radiació és la transmissió de calor mitjançant radiació infraroja.

El que cal recordar és que el buit és un fantàstic aïllant, tant és així com aïllem les ampolles Thermos aquí a la terra. Amb una petita cambra de buit. Però també, aquesta cambra de buit es troba de plata, de manera que reflecteix la radiació al seu contingut, de manera que és una mica més que un buit.

A l’espai, el que tens és gairebé un buit pur, de manera que és molt difícil perdre calor. Tant és així, ni tan sols disposen de calefactors a l’ISS. Només manté la calor tota la nit, mantenint-lo tot calent al seu interior.

Un radiador dissenyat per funcionar a l’espai ha de tenir una gran superfície que sigui perpendicular a i / o allunyada de la càrrega de calor. També utilitza un fluid (amoníac líquid) per transferir aquesta calor al radiador mateix, per la qual cosa, en aquest sentit, és similar a un radiador automàtic.

Però, les ordres de magnitud són menys bones per desfer-se de la calor residual, per la qual cosa ha de ser molt gran.

La diferència és que els radiadors espacials han d’estar compostos per materials molt millors per produir calor que l’acer i han de ser moltes vegades més grans del que es pensaria.

Aquí hi ha més:

Sistema de control tèrmic actiu extern


Resposta 2:

L’heu clavat pràcticament al vostre seguiment. Els radiadors de cotxes estan construïts per buidar la calor per convecció i conducció al fluid que passa conegut com "l'atmosfera". Les molècules de gas entren al metall del radiador, a velocitats augmentades per la velocitat del cotxe i / o del ventilador. La molècula té una velocitat generalment determinada per la temperatura de l’aire. Fa una superfície més càlida i recull una mica d’energia addicional de la superfície. Encega les molècules veïnes, difon l'energia al voltant, augmenta la velocitat mitjana neta de les molècules, que es tradueix macroscòpicament a "l'aire que passa s'escalfa".

Per a una nau espacial al buit, no hi ha convecció / conducció perquè no hi ha molècules de gas que la colpegen (o massa poques per importar-ne molt). L’electrònica interna o les fonts d’energia, o la llum solar incident, generen calor i les molècules de la nau espacial giren una mica més al seu lloc, cosa que es tradueix, en sòlids, a “fa calor”.

Hi ha un espectre normal de radiació de fotons per a un cos a una temperatura determinada. N’hi ha de clàssics per a un ‘blackbody’, i d’altres alterats per a superfícies amb emissivitat que es diferencien del dit material negre hipotètic ‘Long story short, quan tingueu matèria a temperatura, emetrà alguns fotons en un espectre relacionat amb la seva temperatura. . Els fotons aporten energia, de manera que un material que emet fotons es fa més fresc si envia la radiació de fotons més ràpidament que s’està agafant calor dels processos interns i pren energia del fotó de la llum solar absorbida.

Es pot afectar aquest equilibri reduint la generació de calor a l’interior i minimitzant l’absorció de calor del sol. Aquest últim ajuda per utilitzar superfícies brillants (com a miralls) per minimitzar el nombre de fotons que s’absorbeixen. També es poden fer coses com tenir superfícies amb molta superfície en zones a les quals es troba a l’ombra del sol i mirar l’espai profund, que té una temperatura de radiació de fons d’uns 4 graus de Kelvin. Això vol dir que irradia fotons com un objecte de negre a 4K. Si teniu una superfície suficient, aleshores l’equilibri entre la vostra superfície és, generalment, molt més càlid que 4K, i el buit còsmic negre a 4K, és que perdreu l’energia que la irradia cap a l’espai. Probablement sigui un procés molt més lent del que passaria si tinguéssiu aire al voltant.

Aquesta temperatura de radiació del cel negre és una de les raons per les quals els bassals poden congelar a vegades a la nit, fins i tot si l'aire no està per sota de la congelació. El bassal pot irradiar prou energia cap al cel nocturn clar, mentre que no retorna la quantitat suficient a l’aire lliure i la radiació del cel nocturn, del que pot congelar. No és necessàriament una cosa que passi molt, però quan ho fa, normalment és per això.


Resposta 3:

Els radiadors espacials estan dissenyats per maximitzar la superfície presentada a l’espai i gairebé sempre estan pintats de blanc per reduir la calefacció solar i maximitzar la quantitat d’infrarojos. Els radiadors espacials funcionen en un buit, que és un aïllant tèrmic gairebé ideal. No poden perdre calor per conducció o convecció, sinó que només han de confiar en la radiació de llum infraroja que produeixen tots els cossos càlids.

Els radiadors de vehicles no són radiadors. Són intercanviadors de calor, dissenyats per maximitzar el contacte amb l’aire en moviment perquè puguin transferir calor a aquest aire mitjançant conducció directa. Com que la conducció és una forma molt més eficient de desfer-se de la calor que la radiació, el color i l’exposició solar dels radiadors automàtics és irrellevant.

La radiació rarament és material aquí a la terra, però hi ha excepcions. Quan passeu per davant d’una paret de maó que s’ha xopat a la llum del sol tota la tarda, la calor que sent és la radiació infraroja. La vostra casa pot sentir-se més fred en una nit molt freda que en una nit més càlida, fins i tot a la mateixa temperatura, perquè en una nit càlida, la calor infraroja del sostre i les parets aporta més calor a la pell. Però la pèrdua de calor per radiació és molt menys eficient que la pèrdua de calor per conducció, de manera que les naus espacials necessiten radiadors molt més grans del que necessitaríem per eliminar la mateixa quantitat de calor que es sent a la terra. Per això, els vestits espacials utilitzen sublimadors d'aigua en lloc.