Популярно о науке

Previous Entry Share Next Entry
Спрашивали - отвечаем.
ahiin
В комментариях к рассказу про парниковый эффект был задан вопрос:

"...
Вот в этом не уверен:
>оконное стекло... непрозрачно для инфракрасного излучения

Я сижу за окном, через стекло на меня падает солнце, мне от него тепло. Вы скажете, что это проходит видимая часть спектра, ок. Но есть и обратная картина - сядьте зимой у окна в футболке и вы почувствуете холод, хотя температура воздуха в комнате будет, положим +20, а окно намертво задраено. Это не сквозняк, это потери тепла излучением.

Если обычное оконное стекло не пропускает ИК, то зачем придумали i-стекло, k-стекло с металлическими включениями?"

Отвечаем:
Давайте посмотрим на графики спектральной плотности излучения.
strallung
Это хорошая иллюстрация к идее радиационной ловушки: энергия Cолнца поступает на Землю согласно кривой в левой части графика, а переизлучается согласно правой, и как раз на этом месте блокируется парниковыми газами.

Однако, в рамках заданного вопроса нас интересует только кривая в правой части. Тепловое излучение Земли тут можно легко заменить на "тепловое излучение комнаты", "человеческого тела" и т.п. +\- 100 градусов не играют роли в данном масштабе.

Теперь смотрим на кривую пропускания. Оконному стеклу соответствует график номер 3.
wg
Легко видеть, что ИК-излучение, характерное для земных температур - блокируется.

Причины нагревания под солнечными лучами в вопросе названы совершенно верно. Однако, чтобы от окна дуло холодом, совершенно нет нужды, чтоб там были щели, или оно пропускало инфракрасное излучение. Аналогия здесь неверна. Как и в случае с парником, основной вклад дает конвекция. Схематично процесс изображен на следующей картинке:

hage
Окну просто достаточно быть холоднее, чем помещение.

Что качается различных видов стекол, так это просто: стекла всякие важны, стекла разные нужны.
В приличной художественной галерее, например, картины закрывают вовсе не оконным стеклом, а болезненным компромиссом между желанием защитить шедевр от воздействия света с одной стороны, и желанием дать посетителям наслаждаться красотой картин без искажений.

UPD. Речь здесь идет, разумеется, о длинноволновом инфракрасном излучении, характерном для температур ~300 К. Коротковолновое, "почти красное" инфракрасное излучение, характерное для солнечного спектра, достаточно хорошо оконным стеклом пропускается. 

  • 1

тут надо разбираться

количественно, но в любом случае - если стекло непрозрачное, то оно не пропускает инфракрасные лучи, а поглощает их, а тепло отводится, стекло как-никак холодное...

Re: тут надо разбираться

в общем случае прозрачность фильтра в одном диапазоне никак не связана с прозрачностью в другом.

Re: тут надо разбираться

На самом деле, глубоко безразлично, пропускает оконное стекло длинноволновое ИК или нет. На фоне конвекции с теплопроводностью это малыый эффект.

Откуда дровишки?

оконное стекло... непрозрачно для инфракрасного излучения

По-моему все наоборот: обычное стекло пропускает ИК-излучение,
но не пропускает УФ-излучение.

Естественно, пропускает ИК в той же степени, что и видимый свет, т.е. часть поглощается и часть отражается.

Re: Откуда дровишки?

Вот например:
http://oknograd.com.ua/downloads/svoystva_okonnogo_stekla_1509093.png
1 - обычное оконное стекло
Видимый свет (от 380 до 770 нм) - максимум пропускания 80-90%,
ИК - пропускает хуже, но тоже достаточно хорошо - около 70%

http://oknograd.com.ua/articles/477

Re: Откуда дровишки?

Надо различать коротковолновое ИК (характерное для солнечного света) и тепловое, соответствующее ~300К. Коротковолновое ИК действительно относительно хорошо пропускается оконным стеклом. А тепловое (и это в том числе видно из графика что вы привели ниже) почти наглухо блокируется.

Re: Откуда дровишки?

Да, вы правы «чистое» (без примесей) стекло должно быть прозрачно в области
~300–2500 нм

поглощение за счет колебаний решетки
происходит в инфракрасном диапазоне примерно с 2500 нм и далее в сторону бо`льших
длин волн
...
Ионы 2-х валентного железа Fe2+
дают полосу поглощения с максимумом в области
1050 нм и тем самым уменьшают прозрачность стекла в ближней инфракрасной обла-
сти.

Т.е. до 2,5 мкм все нормально (в таблице там коэффициенты пропускания от 60 до 90%).

А при комнатных температурах будет средневолновое ИК


Но т.к. энергия этого излучения (по з-ну Стефана — Больцмана) очень мала, то им вообще можно пренебречь))

Re: Откуда дровишки?

Именно. На фоне конвективных процессов разницу между поглощением/пропусканием ИК даже в лаборатории выявить не так-то просто.
И это при том, что, как мне тут уже сообщают, "энергосберегающее" стекло вполне себе людям впаривают)

Re: Откуда дровишки?

А разве излучение мало? Вот допустим снаружи дома 240К, а внутри 295К. По закону Стефана-Больцмана на квадратный метр излучающей поверхности будет теряться 429Вт - 188Вт = 241Вт, очень даже заметно. Или вы про конкретно диапазон 0-2.5мкм?

Edited at 2018-01-14 10:29 pm (UTC)

Пользователь dok_zlo сослался на вашу запись в своей записи «No title» в контексте: [...] 9. оконное стекло Тыц [...]

Пользователь tiina сослался на вашу запись в своей записи «No title» в контексте: [...] 9. оконное стекло Тыц [...]

Ссылки от dok_zlo

Пользователь gastroscan сослался на вашу запись в своей записи «Ссылки от dok_zlo» в контексте: [...] 9. оконное стекло Тыц [...]

Пользователь otevalm сослался на вашу запись в своей записи «post» в контексте: [...] 9. оконное стекло Тыц [...]

Пользователь karhu53 сослался на вашу запись в своей записи «post» в контексте: [...] 9. оконное стекло Тыц [...]

Пользователь bono60 сослался на вашу запись в своей записи «post» в контексте: [...] 9. оконное стекло Тыц [...]

Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal северного региона. Подробнее о рейтинге читайте в Справке.

К и І стекла отличаются от обычного покрытием - прозрачным электропроводным, так что дальний ИК 5...14 мкм отражается, и соотвественно не излучается. В ИК диапазоне они зеркальные(в идеале).

  • 1
?

Log in

No account? Create an account