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关于空调与全球变暖的一点点脑洞

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发表于 2019-8-12 14:54:11 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
首先我不确定全球变暖的话冬季气温是升高还是降低,不过如果做升高考虑的话

假设我们把空调内外机对调,是不是室内温度起来的同时室外会更冷?
 楼主| 发表于 2019-8-12 15:49:31 来自手机 | 显示全部楼层
脑洞2 如果说眺望远方可以缓解视觉疲劳,那么如果我们坐在两个对面照着的镜子之间,看镜子的话,算不算眺望远方?
发表于 2019-8-12 20:47:35 | 显示全部楼层
如果一个密闭房间,接一条电线,放一个冰箱。冰箱全力制冷,打开冰箱门。过一段时间后,房间温度是上升了还是下降了?
 楼主| 发表于 2019-8-12 21:08:16 来自手机 | 显示全部楼层
白熊1 发表于 2019-8-12 20:47
如果一个密闭房间,接一条电线,放一个冰箱。冰箱全力制冷,打开冰箱门。过一段时间后,房间温度是上升了还 ...

如果冰箱的热量被导入到了同房间内一个隔热性能超好的空间内,房间内温度是上升还是下降呢?
发表于 2019-8-13 02:43:50 来自手机 | 显示全部楼层
rayman.rr 发表于 2019-8-12 21:08
如果冰箱的热量被导入到了同房间内一个隔热性能超好的空间内,房间内温度是上升还是下降呢?

冰箱换成空调吧,在这个问题里面等效。先做几个前提假设
空调内置了一个安全高效的核能电池,能稳定提供数十年的电力,空调本身选用的材料也非常耐用,可以运行数十年而不出故障。
空调制冷原理和普通的空调一样,用压缩机气化和液化冷却液并通过风扇排除热量。
房间用理想隔热材料制造,能与外界的热力体系独立出来,房间内两个隔间也用同样的材料分开,除了空调的内外机不会有其他的热量流动。

实验开始时很显然,内机房间温度会下降,外机房间的温度则会上升。
在外机房间温度上升到某个点时,情况就有点不同了。压缩气态冷却液排热其实是利用不同压力状态下物质沸点不同的原理,而环境温度达到这个沸点的时候,压缩机虽然在工作,但是压力不足以使冷却液变成液体释放热量,于是气态的情况下又回到空调内机,使其开始吹出热风。
这时内机房间的温度就开始升高了,再由于电路发热、部件摩擦之类的原因,外机房间的温度依然在增加,直到整个空调都烧起来把核电池炸了,或者把我的脑子融掉
 楼主| 发表于 2019-8-13 09:12:52 来自手机 | 显示全部楼层
月光下の妖精 发表于 2019-8-13 02:43
冰箱换成空调吧,在这个问题里面等效。先做几个前提假设
空调内置了一个安全高效的核能电池,能稳定提供 ...

但是实际上只需要外机房间达到一个适合生活的温度即可,内机房间温度降低只是顺带的。
不过现在居住环境的隔热似乎也很难达到理想化的情况,不然也不需要空调冬天狂开。最终多半是变成了一个房间里面打开冰箱门情况吧
发表于 2019-8-13 09:22:12 | 显示全部楼层
rayman.rr 发表于 2019-8-12 21:08
如果冰箱的热量被导入到了同房间内一个隔热性能超好的空间内,房间内温度是上升还是下降呢?

如果房间内温度包括那个超好的空间,那么上升,不包括则下降。

热力学第二定律,表述方法很多,这里不妨表述为:宇宙本质热扩散,逆天行为不可取

你是想把那些额外热量收集起来,然后关起来?这个假设和宇宙现在的状况很类似。

比如宇宙空间大多数时候都是冷的,占据极少数空间的恒星是热的,也就是热量聚集在一个小空间里

如果把太阳热量全释放出来,地球就没了........

形成这一状况我觉得可能需要两个条件,一为引力,一为宇宙膨胀
发表于 2019-8-13 10:10:43 | 显示全部楼层
这期间带动空调的发电厂废热可能更多啊 还是要变暖
 楼主| 发表于 2019-8-13 12:55:51 来自手机 | 显示全部楼层
reallyy 发表于 2019-8-13 10:10
这期间带动空调的发电厂废热可能更多啊 还是要变暖

是哈 都忽略了本身能源的产生就会发热,为了保护白熊,不用空调了
发表于 2019-8-13 13:06:05 | 显示全部楼层
rayman.rr 发表于 2019-8-13 09:12
但是实际上只需要外机房间达到一个适合生活的温度即可,内机房间温度降低只是顺带的。
不过现在居住环境 ...

实际上空调的发热量是很可观的,因为我们讨论的是房间的尺度,空间很小,温度变化的速度很快
忽略物质本身的辐射发热,理想情况下,房间里没有人,没有其他热源,空调也不开,热能就不会有任何的变化。
如果要考虑有人/生命存在的情况下,那就等于增加了一个发热源,内机房间温度就会很快上升,没多久就受不了要开空调了。然而一旦打开空调,外机房间温度会迅速升高,没过多久就能达到临界点,两个房间的温度都开始上升了。

在这个独立的系统里面,有两个大的前提原则。一是总能量守恒,这个能量包括所有形式的能量,如核能、化学能、机械能,还有热能等等。
二是如白熊君提到的热力学第二定律,这里的表述方式是能量向热能形式转变过程不可逆。

整个系统的主要初始能源是电池的核能,还有人体的化学能。这两种能量在系统运转的过程中不断地转化成热能。在房间体积不变的情况下,平均的单位空间热能就不断增加,换成人话就是两个房间的平均温度升高了。注意这里是平均温度,两个房间的温度是不同的。不过总的趋势是两边温度都升高。

扩大到地球的尺度就复杂一些。忽略地热,分析一下和人类活动相关的途径。
首先地球不是一个守恒的系统,她有太阳能的输入。太阳能是个复合的能量概念,在这里不深究。
阳光进入地球后,物质吸收了大部分能量,变成了热能。使大气温度维持在适宜生命活动的程度。没错是大部分,地球相对于空旷的宇宙来说温度还是相当高的。
然后植物利用了一小部分太阳能使其转化为化学能,支撑起了整个生态系统能量供应(绝大部分)。生命活动又利用了一部分化学能,最终还是变成了热能。另一部分则随着死亡留在了底层中,变成了化学燃料。

再来看看热能散失的途径。我知道的有两种。一个是对外辐射散热,另一个是物质逃逸带走热量。两种途径前者占多数。
在地球的长久历史里,温度值逐渐下降的。这是由于太阳辐射造成的温度增高还是略低于生物固定和散失的总和。而现在的情况是人类由于生产的需要,把植物几十亿年的能量积累,在千来年的时间内一下子释放出来,远大于热量散失的速度。其结果就是全球平均温度的升高,还是那句话,平均温度,但总趋势都是升高的。
如果不找到能量更有效利用方法,减缓释放速度,恐怕再过个百来年就会热得没法活,只能等植物再发动一次冰川时代重置一下了。

上述是小生的一点理解,不一定对:)
 楼主| 发表于 2019-8-13 13:22:42 来自手机 | 显示全部楼层
月光下の妖精 发表于 2019-8-13 13:06
实际上空调的发热量是很可观的,因为我们讨论的是房间的尺度,空间很小,温度变化的速度很快
忽略物质本 ...

按我的理解就是我对于热能的理解有误,气体不会因为气体分子不断碰撞后,即使因为某种原因分子碰撞速度下降了,但也不代表这部分能量凭空没了,好像就是这样,总之重点不可逆
 楼主| 发表于 2019-8-13 13:26:25 | 显示全部楼层
其实我的意思是说冬天的时候与其直接加热电阻,还不如加热室内时候顺带让室外冷一点,没有加上冬天两个字。我本意是人呆在外机的房间
发表于 2019-8-13 21:57:02 | 显示全部楼层
1.假象模型:室内室外体积一样,充满的气体一致,绝对隔热,只通过一根导热管传递能量。这时候,开动空调,上升和下降的温度一致么?

答案是,一致。E不变。吸热为正,放热为负,能量的变化ΔE=ρVΔT。ΔT可以取正负,上升为正。下降为负。

但是,考虑到空调开通时,空调电机在工作,其做工为W=W1+w2.其中W1为迫使冷热空气分开的功,w2为热能。其比值可以用克劳修斯不等式大致推算。由于其W机械效率<100%,必然有w2>0,参与到温度中。

则:热机房间总能量E1=ΔE+w2,或者冷机房间E2=-ΔE+w2.不管怎么算,|E1|>|E2|,因此|ΔT1|大于|ΔT2|.
热房间的温度提升大于冷房间温度下降幅度。


回到现实模型。现实情况中,V1>>V2,因此|ΔT1|远小于|ΔT2|。就是说,室外气温50°,你在屋内把空调打开,降低到25°,并不会把室外温度提升到明显可感受到的程度(室外机出风口除外)。


或者用热力学形式表达,因为系统熵ΔS≥ ∫δQ/T。因为ΔS永远≥0,所以高温环境的δQ永远远大于低温环境δQ。继而ΔT1>ΔT2.



2.理论上可以,实际上很难。
因为,
1)如果你坐在平行放置镜子之间,90°看镜子的话,只能看到自己的脸,看不到无限远处。
2)如果你坐在镜子正中斜向看镜子的话,视角最远看到的就是看到镜子边缘。设镜子宽度2L,你的身体宽度2m,你和镜子之间距离为S,你看到的最远距离就是2(L/m)((m^2)/4+S^2)^(1/2). 这个计算只粗糙计算了整数倍的情况,更多的懒得算了。如图所示:背后的镜子忘记画了。右边毛边是墙体,视线终止于此。
3)这两扇镜子应该夹角为锐角相对放置可以看到很远处。其极限忘记怎么算了。不可能看到无穷远处。其距离收敛于某值。

4)不是看远处缓解视觉疲劳。而是调动眼部肌肉,让紧张的肌肉可以放松,就可以缓解疲劳。很多方法都可以实现。

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发表于 2019-8-14 09:26:14 | 显示全部楼层
现实世界的空调有工作温度, 有个范围,  内外机对掉后, 通过做功, 室外空调附近的空气温度确实会降低, 室内温度相应升高, 没有问题.

靠这个调节全球气候...................老大那得花多少电费啊


全球变暖, 目前的感受是气候会变得更极端, 波动更大,  和一锅水烧开差不多
发表于 2019-8-14 09:33:26 | 显示全部楼层
捣个乱, 老钱的镜子图,  反光的是玻璃背面的涂层, 光线射入玻璃,折射一定角度后, 抵达反射层,  折返, 穿出玻璃, 所以应该考虑镜子的厚度
发表于 2019-8-14 16:43:46 | 显示全部楼层
neverbn13 发表于 2019-8-14 09:33
捣个乱, 老钱的镜子图,  反光的是玻璃背面的涂层, 光线射入玻璃,折射一定角度后, 抵达反射层,  折返, 穿出 ...

这个镜子厚度没必要考虑。
假设镜子是绝对平整光滑的,入射角等于反射角即可。

你提到的东西有意义,但是在Rayman给的条件下,过于细节,所以不需要考虑。
即便镜子不是光滑的或者平整的,也不影响我的结论,毕竟这只是一个定性而非定量分析。
 楼主| 发表于 2019-8-22 09:03:15 来自手机 | 显示全部楼层
月光下の妖精 发表于 2019-8-13 02:43
冰箱换成空调吧,在这个问题里面等效。先做几个前提假设
空调内置了一个安全高效的核能电池,能稳定提供 ...

今早上又突然在想,好像其实意思就是地球温度上升中空调的作用就是大量用电导致了很多能源在其工作中被转化成了热量或者因此产生温室气体

也就是说其中最关键的是我们在因为空调大量用电,至于空调是对室内进行制冷还是对室外进行制冷并不重要。
发表于 2019-8-22 13:03:59 | 显示全部楼层
rayman.rr 发表于 2019-8-22 09:03
今早上又突然在想,好像其实意思就是地球温度上升中空调的作用就是大量用电导致了很多能源在其工作中被转 ...

就是

而且电是二次能源,发电的时候已经发热产生温室气体一次了,用电的时候再来一次

从这方面看,二次能源的利用效率比一次能源低

也就是说,用电的汽车,比烧柴的汽车更不利于环保...........是不是我那里搞错了?
 楼主| 发表于 2019-8-22 19:09:59 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 rayman.rr 于 2019-8-22 19:11 编辑
白熊1 发表于 2019-8-22 13:03
就是

而且电是二次能源,发电的时候已经发热产生温室气体一次了,用电的时候再来一次


基本上不太赛博朋克的地方,汽车还是烧油为主,不过前苏联国家就不好说了
发表于 2019-8-22 20:45:03 | 显示全部楼层
白熊1 发表于 2019-8-22 13:03
就是

而且电是二次能源,发电的时候已经发热产生温室气体一次了,用电的时候再来一次

如果对能源的利用效率一样的话,确实是这样的。不过我记得内燃机的效率是很低的,实际做功的能量还不到5%,再加上提炼燃油时需要的消耗,这就很可观了。现在内燃机的效率有没提上来不太清楚,不过潜能不大。
另一个因素是,电能通常是集中发电,正常情况下产能都是过剩的(类似印度那种鬼地方另说),电动车现在的用电规模几乎算是顺带用一点,综合考虑还是电动车环保些
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