09FE01 Hullócsillag... | |
- Amennyiben jó sugárzási hőkontaktust (energiaátvitelt sugárzás útján) kívánunk, akkor a felületek termálisan feketék kell hogy legyenek (ettől még lehetnek fehérek a látható fényben, de "feketék" hősugárzási és hőelnyelési tartományukban, ilyen például a fehér zománcfestékkel lefestett fűtőtest, radiátor, mely nevében viseli a "sugárzó" jellemzőt).
- Amennyiben azonban nagyon nem szeretnénk radiatív hőkontaktust (energiaátvitelt sugárzás útján), például a légkörünkbe alábukó űrszonda esetében, akkor a felületek termálisan tükrözők kell hogy legyenek (egyikük legalábbis). Ha csak az egyik felület tükröző (99% tükrözés), akkor az energiaátvitel százszor lesz kisebb, ha pedig mindkettő, akkor tízezerszer lesz kisebb az energiaátvitel.
Ha már említettük az űrszondát, akkor foglalkozzunk vele részletesebben:
- visszatérésekor a Föld légkörébe az űrszonda sebessége közel tíz kilóméter másodpercenként
- a Föld felé zuhanva sebessége csak nagyobb lesz a gravitációs gyorsulás következtében
- idővel egy légpárnát kezd maga előtt tolni mely olyan hevesen súrlódik a többi még nyugvó levegőrészecskével, hogy az egész mint egy lángcsóva "meggyullad"
- mint egy hullócsillag az éjszakai égbolton eléghet az űrszonda is...
- valójában nem is a meteor súrlódik a levegővel amitől izzásba jön és elég, hanem az előtte lángoló levegőpárna izzó tüzének kisugárzása porlasztja semmivé, megolvasztja és azonnyomban elgázosítja a meteor felszíni rétegét, egyiket a másik után, milliméterről milliméterre lehámozva a kőzetanyagot...
- a nemfémes anyagok igen hatékonyan nyelik el a sugárzást, kevésbbé jól vezetik a hőt a fémes anyagoktól, így a felszín lepárolgása igenis valószínűsíthető egy légkörrel rendelkező bolygóra való alázuhanáskor
- sem hővezetéssel sem hőáramlással nem lehet olyan nagy mennyiségű energiát átadni mint hősugárzással, a lángcsóva melyet a meteor maga előtt tol olyan nagy mennyiségű energiát sugároz mindenfelé, de leginkább magára a meteorra, hogy annak a felszíne ugyanúgy el fog párologni még akkor is, ha fémből van, amiből kifolyólag százszor kevésbbé nyeli el a hőt és százszor gyorsabban elvezeti azt a mélyebb rétegekbe...mert olyan mértékben zúdul rá a sugárzás ...
- a magas hőmérsékletre felhevült fém felülete igen rossz hatásfokkal képes leadni, kisugározni a felvett hőenergiát
- fém borítása az űrszondának nem lehet, mert annak ellenére, hogy hatékonyan tükrözné a hőt, mégis a végén olyan nagy mennyiségű hőenergiát szedne fel, hogy felszíne megolvadna (és elkezdene párologni), az utastérben pedig pecsenyesütöde effektus lépne fel...
- a kerámiaanyagok kristályszerkezetükből kifolyólag jobban állják a magas hőmérsékletet mint a fémek, nehezebben olvadnak meg, ugyanakkor kevésbbé jól vezetik a hőt a mélyebb rétegekbe...
- a magas hőmérsékletre felhevült kerámia felülete amellett, hogy igen hatékonyan tükrözi a napsugárzás (és az előtte taroló tűzcsóva) látható fényét és közeli infrasugárzását (1μm körüli hullámhosszak, 1eV nagyságú fotonenergiák, 3000C hőmérséklet), igen magas hatásfokkal képes leadni, kisugározni a felvett hőenergiát a közepes infratartományban (4μm körüli hullámhosszak, 1/4eV nagyságú fotonenergiák, 500C körüli felszíni hőmérséklet)
- egy kis számítás: 1450C hőmérsékletű feketetest-sugárzása 500kW/m2 (ötszázszoros napsugárzás!), erre az 1450C hőmérsékletre felhevített levegő sugárzása (tekintettel arra, hogy pont az 1-3μm tartományban van az első kozmikus ablak, a látható fény, a tűz ablaka) megközelítőleg 50kW/m2 (még mindig ötvenszeres napsugárzás!), ebből a fém is meg a kerámia is 90%-ot tükröz, csak 10%-ot nyel el, ami 5kW/m2. 500C hőmérsékletű feketetest-sugárzása 20kW/m2, azonban a fém nehezen sugároz, 5% hatékonysággal csak 1kW/m2 hőenergiát képes kisugározni. A fémfelület 900C fokra fog felmelegedni ahhoz, hogy 5kW/m2 hősugárzást tudjon kibocsájtani 5%-os hatékonysággal. Az 500C forró kerámia 90%-os hatékonysággal 18kW/m2 hőenergiát képes kisugározni, így 300C alá sűlyed hőmérséklete amelyen pont 5kW/m2 hősugárzást fog kibocsájtani 90%-os hatékonysággal.
| Hőmérséklet | Feketetest sugárzása a -273C űrbe | ||||||||
| T(K): | T(C): | T*T*T*T | W/m2 | ||||||
| 573 | 300 | 205144679041 | 6112 | ||||||
| 673 | 400 | 205144679041 | 11632 | ||||||
| 773 | 500 | 357040905841 | 20245 | ||||||
| 1173 | 900 | 1893180613041 | 107349 | ||||||
| 1723 | 1450 | 8813351875441 | 499743 | ||||||
| 2073 | 1800 | 18467036534241 | 1047136 | ||||||
| 3273 | 3000 | 114758277575841 | 6507139 | ||||||
A fehér "porcelánborítású" vagy másnéven "nanokerámiás vákuumgömböcskékkel készített bevonat" hatékonyan vissza fogja tükrözni a szúró láng tüzét, a felvett hőenergiát meg ugyancsak hatékonyan képes kisugározni, miközben rossz hővezető, de nagyon jó hőálló képességgel bír.
 |