為什麼人類不“收集”熱能(必須採取某種方式:熱耦合,繞過化學能而繞行,無論如何),然後將其集中在一個點上,然後將其轉變為電能(就像蒸汽輪機一樣)或至少將其輻射到太空?
為什麼人類不“收集”熱能(必須採取某種方式:熱耦合,繞過化學能而繞行,無論如何),然後將其集中在一個點上,然後將其轉變為電能(就像蒸汽輪機一樣)或至少將其輻射到太空?
您的中學物理也許還沒有熱力學。其中的三個定律可以概括為:1)你贏不了; 2)你甚至不能收支平衡; 3)您不能離開遊戲。
這裡的關鍵點是,熱機實際上並不依靠熱量工作,而是根據溫差工作。因此,您無法真正“收集”熱量並將其轉化為其他形式的能量,因為您需要一個較冷的地方將熱量傳遞到該處,以便將熱量轉換為電能。這就是為什麼發電廠通常位於海洋,湖泊或河流旁,以便將水用作發電機的冷面的原因。 (還有那些沒有大型冷卻塔的建築物,為了利用空氣。)
當您四處走動時,例如使用用於家庭供暖和製冷的熱泵,您總是使用一些額外的能量從一個地方或另一個地方“吸收”熱量。如果您正在取暖,您會將一些熱量從外面的地面轉移到您的房屋,但是最終結果是,地面+房屋的系統會變熱,因為用於泵的電能會變熱。
WRT將熱量傳回太空,這實際上是全球變暖的原因。大氣中的二氧化碳充當絕緣毯,防止太陽的某些熱量散發回太空。通過增加大氣中的二氧化碳含量,我們增加了毯子的厚度,從而使地球變暖。
收集熱能真的很難。正如其他人所說的那樣,存在諸如熱泵之類的東西來移動熱量,但是熱力學定律(在物理學中是相當基本的)要求移動熱量總是會產生更多的熱量。
現在,所產生的額外熱量可能少於被轉移的熱量-因此,如果我們有一種方法來構建將熱量從地球系統轉移到太空的熱泵,那就值得。有三個問題,
我們不知道該怎麼做。管道系統進入軌道可能不切實際!
將熱量帶入軌道,將熱量從設備帶入太空並很難進入太空。您可能已經了解了熱通過傳導,對流和輻射運動的情況?前兩個在空間中不可用,因為沒有物質可傳導,也沒有對流的氣氛。剩下的就是輻射。在假設的熱泵進入軌道之外,我們還需要在軌道上安裝一個大型散熱器系統。
必須完成的規模為碩大的。即使我們知道該怎麼做,也可能不能去做。
所以從理論上講可能不是-至少就我們所知-不可能,但是目前尚不可能。
還值得注意的是,像所有關於消除熱量而不是減少熱量的想法一樣溫室效應,實際上並不能解決問題-只是減輕症狀。如果我們在使用該系統的同時進行溫室氣體的排放,那麼我們將不得不永遠不斷使用該系統。
(理論家:我是否缺少某些東西? ?實際上這裡有理論上的而不是實踐上的阻止者嗎?)
類似於被動輻射冷卻?
這種新材料反射的光譜範圍很廣,與鏡子或白色油漆的反射原理相同。但是,在至關重要的8-13 µm紅外光譜中,它們會強烈吸收然後發出輻射。當物質指向天空時,紅外線可以直接穿過大氣層進入太空。這有效地將材料連接到了一個取之不盡的熱源,在不放熱的情況下,他們可以不斷地散發熱量,而熱量不會回流。結果,它們可以散發出足夠的熱量,從而始終比周圍的空氣保持涼爽幾度。研究表明,在乾燥乾燥的地方,溫差可能會超過10°C。
正如其他人所指出的那樣,如果您使用能量,它就會直接變回熱量。
從理論上講,至少可以將其輻射回太空。但是 scale 存在一個問題。
地球從太陽接收約100皮瓦的能量。而且它發出的輻射幾乎完全相同。
人類所做的一切與能源有關,約為0.02皮瓦。即使我們將所有能量輻射到太空中,也沒什麼大礙。
仍然,通過將太陽的光從反射光反射回來,幾乎不可能做到這一點。到達地球表面。雖然鏡子是這項工作的理想選擇,但價格昂貴。幸運的是,任何真正明亮的白色物體幾乎都能完成工作。查找反照率以獲取更多信息。
這將需要很大面積的土地才能產生變化。而且土地很貴。而且,我們將需要很多白色的東西來完成這項工作。即使按平方米(平方呎)的價格便宜,也要按百萬平方公里(百萬平方英里)的價格昂貴。
因此,這是我們可以做的事情只是找到了錢。
只需敲擊一下:每天每一天太陽傳遞給地球的能量巨大。相比之下,所有人類活動產生的熱量可以忽略不計,例如,燃燒地球上的每一棵樹將釋放的熱量不到太陽每天發送給我們的熱量的1%!
以人類活動為直觀參考點完全是誤導。大氣中的熱交換涉及大量能量,這些能量遠遠超出了人類工業能力所能處理的任何事情。
溫室氣體的作用就像一種太空毯:非常薄而輕的絕緣層,仍然可以捕獲大量的熱量。儘管我們釋放的過量氣體僅捕獲了其中的一小部分(遠低於1%),但太陽傳遞的能量是如此之大,以至於這些少量的熱量足以將其散亂我們的氣候很糟糕。
我們的問題是不利用這種多餘的太陽能。我們可以將其移動一分鐘左右以發揮自己的優勢(例如,冬天將其集中在房屋內,夏天將其抽出),但作為一個全球系統,我們的棲息地(地球表面和上方的一些可呼吸的大氣層) )正在接受的熱量遠遠超過了所有人的所有能量。
我們的問題是擺脫它,這意味著將它發送到一個不會對我們的氣候造成嚴重破壞的地方。在這樣的規模下,僅留下外層空間或深層土壤作為潛在的垃圾場。
到目前為止,我們的大氣層在將太陽能送回太空方面做得相當不錯,但是我們搞砸了。真是令人b目結舌...
我們當然可以考慮將所有熱量散發出去。但是可惜,作為熱力學的第二定律及其可怕的熵態,任何一種機械功都需要額外的能量並產生更多的熱量。即使是冰箱,向環境中散發的熱量也要多於從內部隔室抽出的熱量。
我們所希望實現的就是將熱量從一個地方轉移到另一個地方。以更多的能源,原材料,時間,工業能力以及自然而然的金錢為代價。
這是物理學的基本定律所決定的,一廂情願的想法無法動搖。
或鑽探地下深層地熱井或在太空中放置奇特的太空散熱器都只是科幻幻想。
我們甚至根本沒有足夠的能量,材料和技術來大規模實施這些解決方案問題。
想像自己被包裹在太空毯中,變得太熱而無法舒適。試圖將熱空氣從身體轉移開,只會使您變暖,而卸下毯子可能會使您的身體快速冷卻,而花費的精力更少。
實際上,我們唯一希望做的就是是毯子本身。
智慧必須從不使其更厚開始。停止燃燒化石燃料並飼養放屁的牛已有兩個世紀了,等我們到目前為止噴出的所有垃圾消散。減輕溫室效應。坦白地說,我希望我能在看到白痴嘗試之前就死定了。
您的想法:將熱量集中起來,將能量用於有用的東西,然後將其耗散到太空中實際上可以通過太空鏡來實現。
有一個特殊的軌道稱為L1的行星位於地球與太陽之間,並且距離恰好合適,因此該軌道上的某物將與地球同步跟踪和繞行。它既可能使地球有些陰影,又可能成為大型發電廠。
您可能會從太空鏡上的實時科學中查看這文章。
Wikipedia也對此想法有一個 entry。
在所有類型的能量中,熱量是能量的“浪費”。可見,能量只有在有組織的情況下才有用,而熱量是所有組織中組織最少的。也就是說,能量必須能夠沿特定方向推動車輪,而不是像熱氣體分子那樣向任意方向隨機推動車輪。
根據能量定律,為了重組能量在物理學上(尤其是熱力學的第二定律),您必須在一個寒冷的地方流通熱量。大多數(全部?)熱力發動機依靠比熱源更冷的環境來使其工作:汽車或飛機發動機只能工作,因為環境溫度小於發動機內部的溫度,而燃煤廠則依靠
通過浸入熱的環境中,您不能使用該環境作為冷側來從中提取能量,因此您可以不可能製造出僅依靠其所處環境的熱量來供電的設備。
這是問題的一半。另一個是:如果我們可以從環境溫度中提取能量,我們當然不會將其輻射到太空:我們將其用作電力,為我們的汽車,飛機提供動力,並且將不再需要化石燃料。
基於化石燃料的能源效率很低;浪費的熱量超過了所消耗的熱量。此外,溫室效應增強帶來的全球供暖正在以大約總廢熱的100倍的速率增加熱量。為了通過收集熱量和減少熱量來達到零的全球供熱(持續燃燒化石燃料)。將其發送到太空需要收集比人類經濟目前使用的能源多100倍的能源,以及開發,建造和運行將所有熱量傳遞到其他地方(即太空)的技術。
這實際上是不可能的,但是開發一種利用低品位熱量來發電的方法可以極大地幫助替代礦物燃料的燃燒,這將使全球熱量減少一百倍。存在將低級熱量轉化成較高級能量的技術,例如斯特林發動機,但是它們並不具有成本效益。確實存在其他誘人的可能性,例如Nantennas aka Optical Rectennas。
但是,已經存在有效的低排放能源方案,這些方案可減少化石燃料的使用並增強溫室效應,並且具有成本效益。我認為這些應該是我們當前應對全球變暖的主要重點。
通過常規(熱力發動機)方法將多種形式的廢熱轉換成其他形式的能量的問題是,需要顯著的溫差-且構成該溫差的溫度必須從絕對零(0開爾文)開始計算。僅當該比率很大時,您才能獲得有效的轉換。例如,如果您查看計算機CPU產生的廢熱,則可能是在300開爾文溫度下的340開爾文,40開爾文(對於您的華氏溫度,開爾文是絕對零基準攝氏度)。您不能強迫熱量積聚到更高的水平,因為這樣會損壞CPU。試圖使這種情況有用的熱力發動機的效率為40K / 340K * 100%=鼓聲... 11%。
這幾乎是不值得的。
這是因為卡諾(Carnot)是物理學家的混蛋之一,它在1824年制定了該法則,至今沒有人廢除該法則。
這還沒有適用於熱量輻射,它本身不是熱量,而是已經轉換為長波紅外光的熱量,如果碰到某些東西,它會轉換回熱量。實際上,可以使用適當材料製成的透鏡,鏡子和棱鏡隨意中繼(而不是:軋機窗口或光學玻璃!)。不幸的是,產生大量的熱輻射也需要高溫。...
將太陽光輻射到太空的最直接方法是使用鏡子。
但是,製造價值數百萬平方英里的鏡子聽起來非常昂貴。大概在100萬億美元的範圍內。如果我們擺脫了所有政府支出,我們也許可以在100年左右的時間內付清這筆款項。
人類確實收集了自然熱能並將其轉化為有用的能源:熱泵,太陽能電池板,地熱等,但是以這種方式減少全球變暖是不可能的。在任何情況下,使用能源時,為有用目的而收集的大部分熱量都將返回到大氣中。如果您考慮一下,甚至風電場都在收集太陽能,因為正是太陽的熱量驅動了風。使用能源時,它會重新轉換為熱量。作為物理專業的學生,您應該知道這一點。