Парадокс теплообміну

Парадокс теплообміну — несподіване з буденної точки зору явище в термодинаміці, яке полягає в тому, що при використанні теплообмінника можна отримати парадоксальний ефект і речовина, що нагрівається, матиме температуру вище, ніж речовина, від якої було відібрано тепло, без енерговитрат іззовні.

Найпростіший теплообмінник типу «труба у трубі»

Історія

Зазначений парадокс наводиться у книзі В. М. Ланге як завдання з молекулярної фізики та теплоти. Там же наводиться розв'язок даного феномена[1]. Суть розв'язку полягає в тому, що від рідини, що нагрівається, відділяється невелика частина і приводиться в тепловий контакт із охолоджуваною рідиною. Після настання теплового балансу між цією частиною й охолоджувальною рідиною вона[хто?] знову від'єднується і поміщається окремо. Потім наступна частина відділяється від рідини, що нагрівається, і вступає в тепловий контакт із охолоджувальною рідиною (вже трохи охолодженою на попередньому етапі). Це повторюється кілька разів. В результаті такого теплообміну «по частинах» кінцева температура рідини, що нагрівається, буде вище кінцевої температури охолоджувальної рідини.

Інші варіації даного феномену включені до «золотого фонду» елементарної фізики[2].

Застосування

Дане явище знайшло широке застосування в теплотехніці, зокрема при створенні та використанні теплообмінників. Вперше даний ефект 1857 року використав Карл Вільгельм Сіменс у своєму поршневому детандері (хоча й не дуже вдало), що було істотним внеском у загальний розвиток низькотемпературної техніки[3][4]. Пізніше Петро Капіца використав теплообмін у зустрічних потоках у кріогенній установці, де ефективність теплообмінника досягла 92 %[5].

Примітки
  1. В. Н. Ланге. Физические парадоксы, софизмы и занимательные задачи. Москва, 1967, с. 35, 110—111.
  2. Московский физический центр. «Задачи и парадоксы».
  3. Н. Н. Агапов. Природа. № 4, 1994
  4. Charles William Siemens, «Improvements in refrigerating and producing ice, and in apparatus or machinery for that purpose», British patent no. 2064 (filed: July 29, 1857).
  5. П. Л. Капица. Адиабатический метод ожижения гелия // УФН, т. 16, вып.2, 1936 (с. 152)

́

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.