sciencetalk

Ik probeer even wat definities toe te passen op een wit lichaam dat ik in een zwart lichaam stop.

1. Als ik een wit lichaam stop in een zwart lichaam, dan reflecteert het wit lichaam alle straling. Alle straling komt terug terecht bij het zwarte lichaam.
2. Het witte lichaam kan een temperatuur hebben die lager is dan die van het zwart lichaam.
3. Er is geen probleem met de tweede hoofdwet. Dat probleem zou er pas zijn als er netto warmtetransport is van lage temperatuur naar hoge temperatuur. Met het thermokoppel tussen het witte en het zwarte lichaam uit de post van HansH hierboven kan ik elektrische energie opwekken, maar dat leidt niet tot een perpetuum mobile, dus geen probleem met de tweede hoofdwet.
4. Volgens de definitie is er stralingsevenwicht, want ze zenden allebei evenveel straling uit als ze ontvangen (0 W in dit geval). Stralingsevenwicht impliceert geen gelijke temperatuur.
5. Er is geen sprake van thermodynamisch evenwicht tussen het wit en het zwart lichaam, want er is geen thermisch evenwicht.

wnvl1 schreef: ↑vr 15 mar 2024, 01:48 Ik probeer even wat definities toe te passen op een wit lichaam dat ik in een zwart lichaam stop.
2. Het witte lichaam kan een temperatuur hebben die lager is dan die van het zwart lichaam.
3. Er is geen probleem met de tweede hoofdwet. Dat probleem zou er pas zijn als er netto warmtetransport is van lage temperatuur naar hoge temperatuur. Met het thermokoppel tussen het witte en het zwarte lichaam uit de post van HansH hierboven kan ik elektrische energie opwekken, maar dat leidt niet tot een perpetuum mobile, dus geen probleem met de tweede hoofdwet.
4. Volgens de definitie is er stralingsevenwicht, want ze zenden allebei evenveel straling uit als ze ontvangen (0 W in dit geval). Stralingsevenwicht impliceert geen gelijke temperatuur.

ik denk dar er eea niet klopt. volgens mij moet het zijn:
2. Het witte lichaam moet in steady state een temperatuur hebben die gelijk is aan die van het zwart lichaam. in dat geval reflecteert het witte lichaam alle straling die het ontvangt dus gaat er netto geen energie van het zwarte lichaam naar het witte lichaam of omgekeerd, dus kan er ook geen elektrisch energietransport zijn via het thermokoppel.
3. Met het thermokoppel tussen het witte en het zwarte lichaam uit de post van HansH hierboven kan ik geen elektrische energie opwekken omdat er geen temperatuurverschil is.
4. Volgens de definitie is er stralingsevenwicht, want ze zenden allebei evenveel straling uit als ze ontvangen (0 W in dit geval). Stralingsevenwicht impliceert gelijke temperatuur.

ik denk dat het verschil tussen zwart en wit lichaam is dat een zwart lichaam alle stralings energie opneemt bij de zelfde temperatuur van beide voorwerpen en bij die temperatuur straalt en evenveel straling uitzend.
Een wit voorwerp neemt niets op aan straling en zend ook niets uit dus blijft alle straling bij het zwarte voorwerp.
ik denk dat je het een beetje kunt vergelijken met water uit een sloot halen en het even verderop het er weer ingooien voor een zwart voorwerp en voor een wit voorwerp doe je helemaal niets. maar in beide gevallen bijft de sloot gemiddeld even vol en de emmer ook. (als je die emmer dan halfvol wegzet)

ik had bovenstaand bericht gewijzigd omdat het nog niet helemaal volledig was maar ben mijn wijzigingen kwijt omdat ik het bericht niet meer mocht veranderen. het moet zijn (na weer opnieuw moeten intypem helaas):
vorig bericht negeren aub

ik denk dar er eea niet klopt. volgens mij moet het zijn:
2. Het witte lichaam moet in steady state een temperatuur hebben die gelijk is aan die van het zwart lichaam. in dat geval reflecteert het witte lichaam alle straling die het ontvangt dus gaat er netto geen energie van het zwarte lichaam naar het witte lichaam of omgekeerd, dus kan er ook geen elektrisch energietransport zijn via het thermokoppel.
3. Met het thermokoppel tussen het witte en het zwarte lichaam uit de post van HansH hierboven kan ik geen elektrische energie opwekken omdat er geen temperatuurverschil is.
4. Volgens de definitie is er stralingsevenwicht, want ze zenden allebei evenveel straling uit als ze ontvangen (0 W in dit geval). Stralingsevenwicht impliceert gelijke temperatuur.

ik denk dat het verschil tussen zwart en wit lichaam is dat een zwart lichaam alle stralings energie opneemt bij de zelfde temperatuur van beide voorwerpen en bij die temperatuur straalt en evenveel straling uitzend. Een wit voorwerp neemt niets op aan straling en zend ook niets uit dus blijft alle straling bij het zwarte voorwerp.

Het verschil zie je pas als je het witte of zwarte voorwerp uit de bolschil haalt en in een omgeving zet met lagere temperatuur:
het zwarte voorwerp straalt dan en het witte voorwerp straalt niet. de buitenste bolschil zal dan wat afkoelen als je er een wit voorwerp uithaalt omdat de bolschil nog wel naar binnen straalt maar niets meer terugkrijgt gestraalt. als je er een zwart voorwerp uithaalt dan blijft de bolschil op zelfde temperatuur omdat het aan de binnenkant nog steeds alles even zwart ziet dus evenveel straling ontvangt per oppervlakje maar dan komt die straling allemaal van de rest van de binnenkant van de bolschil.

ik denk dat je het een beetje kunt vergelijken met water uit een sloot halen en het even verderop het er weer ingooien voor een zwart voorwerp en voor een wit voorwerp doe je helemaal niets. maar in beide gevallen bijft de sloot gemiddeld even vol en de emmer ook. (als je die emmer dan halfvol wegzet)

wnvl1 schreef: ↑vr 15 mar 2024, 01:48 4. Volgens de definitie is er stralingsevenwicht, want ze zenden allebei evenveel straling uit als ze ontvangen (0 W in dit geval). Stralingsevenwicht impliceert geen gelijke temperatuur.
5. Er is geen sprake van thermodynamisch evenwicht tussen het wit en het zwart lichaam, want er is geen thermisch evenwicht.

Ik denk dat het belangrijk is dezelfde begrippen te hanteren.
- Stralingsevenwicht: Een voorwerp zendt evenveel straling uit als het ontvangt.Dat bestaat uit zelf geëmitteerde straling plus gereflecteerde straling. De verhouding tussen die twee wordt bepaald door de emissiviteit. Het betekent niet (altijd) dat er thermisch evenwicht is.
- Thermisch evenwicht: Alle voorwerpen hebben gelijke temperatuur. Dan is er stralingsevenwicht voor elk voorwerp.
- Stationaire toestand: De temperaturen veranderen niet. Voor sommige voorwerpen kan er dan stralingsevenwicht heersen. (Wat HansH eerder steady state noemde is, als ik het goed begrijp, stationaire toestand. Maar weer een nieuwe term voor een begrip maakt het er niet overzichtelijker op). Het aarde-zon systeem is een voorbeeld van een stationaire toestand. Voor de zon geldt geen stralingsevenwicht (die verliest netto energie), voor de aarde geldt wel stralingsevenwicht. Die ontvangt evenveel straling als dat die uitzendt, de temperatuur verandert niet.
- Tenslotte, als er geen stralingsevenwicht is en de temperaturen veranderen, dan is er een niet-stationaire toestand.

Ja, mooi opgesomd, zo heb ik het nu ook voor ogen.
Ter aanvulling, steady state = stationaire toestand = dynamisch evenwicht

wnvl1 schreef: ↑vr 15 mar 2024, 10:46 Ja, mooi opgesomd, zo heb ik het nu ook voor ogen.
Ter aanvulling, steady state = stationaire toestand = dynamisch evenwicht

Mee eens. Handiger maar één term te gebruiken maar het belangrijkste is dat we allemaal weten wat bedoeld wordt.

maar is hiermee nu ook de vraag beantwoordt wat in de stationaire toestand bij een volledige bolschil op temperatuur T1 de temperatuur is van een massa aan de binnenkant van die bol is en of het dan uitmaakt of dat een witte of zwarte straler is?

HansH schreef: ↑vr 15 mar 2024, 18:54 maar is hiermee nu ook de vraag beantwoordt wat in de stationaire toestand bij een volledige bolschil op temperatuur T1 de temperatuur is van een massa aan de binnenkant van die bol is en of het dan uitmaakt of dat een witte of zwarte straler is?

Die vraag is al beantwoord, onder andere hier.
De temperaturen worden gelijk, tenzij de emissiviteit nul is. Maar zulke materialen bestaan niet.

Die binnenste bol moet natuurlijk zelf geen warmte produceren.

Ik zie het dan zo, als ik het juist begrijp.

1. Met elke temperatuur T komt voor het buitenste en het binnenste lichaam een spectrum overeen waar niet van afgeweken kan worden.
2. Intern in de lichamen kunnen fotonen zich van de ene frequentie naar de andere omzetten/opsplitsen en fotonen kunnen ook gereflecteerd worden.
3. Per frequentie hoeft er geen dynamisch energie-evenwicht te zijn. Voor het totale vermogen (geïntegreerd over alle frequenties) in de straling is er een dynamisch evenwicht tussen binnenste en buitenste lichaam.
4. Omzetting/opsplitsing van fotonen van een frequentie naar andere frequenties kan reversibel, dus er is geen probleem met de tweede hoofdwet als de spectra van beide lichamen verschillen. Er is dus geen netto entropie-transport via de straling als de temperatuur dezelfde is voor beide voorwerpen.

wnvl1 schreef: ↑vr 15 mar 2024, 22:53 3. Per frequentie hoeft er geen dynamisch energie-evenwicht te zijn. Voor het totale vermogen (geïntegreerd over alle frequenties) in de straling is er een dynamisch evenwicht tussen binnenste en buitenste lichaam.

Er is geen stralingsevenwicht (netto transport nul) bij een stationaire toestand, tenzij de temperaturen overal gelijk zijn.

Xilvo schreef: ↑za 16 mar 2024, 11:04

wnvl1 schreef: ↑vr 15 mar 2024, 22:53 3. Per frequentie hoeft er geen dynamisch energie-evenwicht te zijn. Voor het totale vermogen (geïntegreerd over alle frequenties) in de straling is er een dynamisch evenwicht tussen binnenste en buitenste lichaam.

Er is geen stralingsevenwicht (netto transport nul) bij een stationaire toestand, tenzij de temperaturen overal gelijk zijn.

maar we hadden dacht ik al geconcludeerd dat bij de stationaire toestand met binnen en buitenbol (want daar hebben we het hier over) te temperatuur gelijk moet zijn? dus Er is een stralingsevenwicht (netto transport nul) bij een stationaire toestand, omdat de temperaturen overal gelijk moeten zijn.

HansH schreef: ↑za 16 mar 2024, 11:29 Er is een stralingsevenwicht (netto transport nul) bij een stationaire toestand, omdat de temperaturen overal gelijk moeten zijn.

Bij een stationaire toestand veranderen de temperaturen niet. Een stationaire toestand betekent niet vanzelf gelijke temperaturen (thermisch evenwicht). Juist hierom heb ik de begrippen hierboven op een rijtje gezet.

Xilvo schreef: ↑za 16 mar 2024, 11:32 Bij een stationaire toestand veranderen de temperaturen niet. Een stationaire toestand betekent niet vanzelf gelijke temperaturen (thermisch evenwicht). Juist hierom heb ik de begrippen hierboven op een rijtje gezet.

maar maakt het wel lastig om de discussie te volgen. ongelijke temperaturen kun je volgens mij alleen krijgen als het voorwep wat je aanstraalt met een straler met temperatuur T1 vanuit een ruimtehoek alpha1 ook nog aangestraald wordt met een andere straler met temperatuur T2 vanuit een ruimtehoek alpha 2. Dan kun je voor zover ik begijp de evenwichtssituatie uitrekenen via de 4e machtformule maar onduidelijk voor mij is nog steeds of en wat dan de emissiecoefficient doet in dat geval. dat de emissiecoefficient niets doet als alpha de complete ruimtehoek is was al geconcludeerd.

HansH schreef: ↑za 16 mar 2024, 12:21 maar maakt het wel lastig om de discussie te volgen.

Het wordt lastig als termen verkeerd gebruikt worden. Daarom heb ik die hier eerder op een rijtje gezet.

HansH schreef: ↑za 16 mar 2024, 12:21 ongelijke temperaturen kun je volgens mij alleen krijgen als het voorwep wat je aanstraalt met een straler met temperatuur T1 vanuit een ruimtehoek alpha1 ook nog aangestraald wordt met een andere straler met temperatuur T2 vanuit een ruimtehoek alpha 2. Dan kun je voor zover ik begijp de evenwichtssituatie uitrekenen via de 4e machtformule maar onduidelijk voor mij is nog steeds of en wat dan de emissiecoefficient doet in dat geval. dat de emissiecoefficient niets doet als alpha de complete ruimtehoek is was al geconcludeerd.

Ongelijke temperaturen bij een stationaire toestand krijg je als er "bronnen" en "putten" zijn. Zo is in het zonnestelsel de zon een bron, het heelal de put.
De emissiecoëfficiënt zegt simpelweg welke fractie van de theoretisch maximale zwarte straling daadwerkelijk wordt uitgezonden terwijl 1 min die emissiecoëfficiënt zegt hoeveel van de invallende straling wordt gereflecteerd.

Ik heb het even getekend. Ik heb een afgesloten geïsoleerde ruimte met 2 lichamen in vacuüm. Een groen lichaam met daarin een rood lichaam. Tenzij er 100% reflectie is ontstaat er een stationaire toestand waarbij beide lichamen dezelfde temperatuur T hebben ondanks het feit dat het groen en het rood lichaam een verschillend stralingsspectrum hebben bij temperatuur T. Hiervoor moeten fotonen in de lichamen getransformeerd worden van de ene golflengte naar de andere. Dit gebeurt onder behoud van energie en entropie in de stationaire toestand. Netto is er geen transport van energie tussen rood en groen.