Newton - wentylować czy tylko ogrzewać?

[diver]

Godzinę temu, lkosz napisał:

Kazdy obiekt mający temperaturę powyżej zera bezwzględnego promieniuje w podczerwieni obniżając swoją energię (temperaturę)

Niezupełnie. Żeby było łatwiej, za Wikipedią: "Promieniowanie podczerwone jest nośnikiem energii i każde ciało o temperaturze wyższej od temperatury otoczenia wypromieniowuje więcej energii cieplnej niż otrzymuje z otoczenia."

 

1 godzinę temu, lkosz napisał:

Lustro wypromieniowuje ją również, ale słabo.

A dlaczego akurat lustro "słabo"? Co to znaczy słabo, do czego to odnieść, w jakiej skali słabo? A co innego niż lustro wypromieniowuje "mocniej"?

 

1 godzinę temu, lkosz napisał:

Nie wyziębia się do zera bezwzględnego dlatego, że wokół jest sporo gazu, który przekazuje swoją energię (którą w części pochłonął od lustra) i cały układ pozostaje w pewnej dynamicznej równowadze.

Ano właśnie. Patrz pierwszy akapit.

 

1 godzinę temu, lkosz napisał:

Czemu temperatura lustra spada lekko poniżej temp. otoczenia? Bo wypromieniowuje w podczerwieni delikatnie więcej niż pobiera z otoczenia, bo jest gładkie.

Z tym stwierdzeniem mam poważny problem. Lustro miałoby wypromieniowywać więcej energii niż pobiera z otoczenia dzięki swojej gładkości? Mógłbyś to jakoś sensownie uzasadnić?

 

1 godzinę temu, lkosz napisał:

Wentylator zapobiega roszeniu dlatego, że przyspiesza transmisję ciepła między powietrzem a lustrem wywiewając gaz który oddał już odrobinę energi, przy okazji powodując suszenie zdmuchując warstwę w której wilg. względna sięga 100%. Na takiej samej zasadzie bardzo szybko schnie pranie w chłodny wietrzny dzień

A jeżeli będziesz na powierzchnię lustra (prania) dmuchał powietrzem o stałej wilgotności i temperaturze identycznej z temperaturą lustra (prania), to lustro (pranie) też będzie osuszane?

 

1 godzinę temu, lkosz napisał:

zupa na łyżce stygnie od lekkiego podmuchania.

Niewątpliwie. Dmuchając na łyżkę z zupą wywalasz szybko znad zupy ogrzane już od niej powietrze, umożliwiając napływ nowego o niższej temperaturze. Więc umożliwiasz zupie stygnięcie szybsze niż to, które zachodziłoby bez wspomagania przez dmuchanie.

Ale czy to jest to zjawisko tożsame z suszeniem przez cyrkulację powietrza?

[diver]

6 minut temu, MateuszW napisał:

To jest kluczowe. Promieniowanie z lustra może "uciec" poza otaczające je powietrze właśnie dzięki temu, że jest ono prawie przeźroczyste dla fal podczerwonych. Gdyby nie było przeźroczyste, tak jak jest np dla UV, to fotony lecący z lustra momentalnie rozpraszałyby się w najbliższym powietrzu, ogrzewając je (wtedy temperatury by się praktycznie zrównały).

Dlaczego więc lustro teleskopu nie osiąga w końcu temperatury zera bezwzględnego? Gdzie leży granica jego "wypstrykania" się z energii? Inaczej: o ile niższą temperaturę od temperatury otoczenia może ono osiągnąć w wyniku wypromieniowania swojej energii i od czego to zależy?

[Krzysztof z Bagien]

2 godziny temu, diver napisał:

Dlaczego więc lustro teleskopu nie osiąga w końcu temperatury zera bezwzględnego?

Bo cały czas jest otoczone przez powietrze, od którego otrzymuje energię - którą potem wypromieniowuje w kosmos, ale znów otrzymuje "kolejną porcję" z otaczającego powietrza i tak dalej. Przy czym ten "kawałek" powietrza, który odda swoją energię lustru i się przez to schłodzi, nawet jeśli zostanie na miejscu w pobliżu lustra, to sam z kolei otrzymuje energię od otaczającego go cieplejszego powietrza - i tak w nieskończoność. Poza tym wszystkie obiekty wokół lustra też wypromieniowują swoją porcję energii zależną od temperatury i jakaś jej część dociera do lustra.

 

2 godziny temu, diver napisał:

Gdzie leży granica jego "wypstrykania" się z energii?

Taką granicą jest oczywiście zero bezwzględne, ale praktycznie nie jest to możliwe do zrealizowania, bo nie da się całkowicie odizolować od świata zewnętrznego, więc pomimo wysyłania energii w kosmos, cały czas mamy też jakiś napływ energii z otoczenia. Możesz sobie np. poczytać o izolacji termicznej lustra JWST (zwróć uwagę, że pomimo całkiem niezłej izolacji, lustro ma mieć temperaturę w okolicach 50K, a nie 0):

https://en.wikipedia.org/wiki/Sunshield_(JWST)

 

2 godziny temu, diver napisał:

Niezupełnie. Żeby było łatwiej, za Wikipedią: "Promieniowanie podczerwone jest nośnikiem energii i każde ciało o temperaturze wyższej od temperatury otoczenia wypromieniowuje więcej energii cieplnej niż otrzymuje z otoczenia."

Dokładnie to jest kluczem do zrozumienia problemu - każde ciało o temperaturze wyższej od temperatury otoczenia wypromieniowuje (czy w ogólności - oddaje, bo może też przecież pozbyć się energii dzięki konwekcji i przewodzeniu ciepła) więcej energii cieplnej niż otrzymuje z otoczenia. O temperaturze równej otoczeniu oddaje tyle samo ile otrzymuje, a o temperaturze niższej - oddaje mniej.

Trzeba pamiętać, że dla naszego lustra elementem otoczenia jest również zimny kosmos. Cały czas idzie też przecież transfer energii w drugą stronę, czyli z otoczenia do lustra i to nie jest tak, że lustro osiąga jakąś tam temperaturę poniżej temperatury otoczenia (tzn. taka jest konsekwencja tego zjawiska i ma to dla nas praktyczne znaczenie, ale nie to jest istotą sprawy) i proces się zatrzymuje - to jest nieustanny przepływ energii do i z lustra. Bez względu na to, czy wymiana energii zachodzi przez konwekcję, przepływ czy promieniowanie, jest ona tym bardziej intensywna, im większa jest różnica temperatur; i zmierza ona do tego, żeby temperatury wyrównać.

W tym konkretnym przypadku mamy tak, że otoczenie (atmosfera Ziemi i sama planeta ze wszystkimi budynkami, drzewami itd.) jest takim jakby praktycznie nieskończonym źródłem energii, a kosmos - nieskończonym odbiornikiem - lustro oddaje mu swoją energię w praktycznie stałym tempie, natomiast im bardziej się schładza poniżej temperatury otoczenia, tym szybciej to otoczenie przekazuje swoją energię lustru. W którymś momencie te dwa przepływy mają taką samą intensywność i wtedy temperatura lustra ustala się na jakimś tam konkretnym poziomie a energia przepływa jednostajnie.

 

2 godziny temu, diver napisał:

o ile niższą temperaturę od temperatury otoczenia może ono osiągnąć w wyniku wypromieniowania swojej energii i od czego to zależy?

Jaka konkretnie jest ta różnica wyrażona w stopniach - pewnie da się to policzyć, ale to już by musiał ktoś mądrzejszy ode mnie się tym zająć - na pewno zależy to od temperatury powietrza i gruntu, wilgotności, ciśnienia, rodzaju otoczenia (inaczej będzie w lesie, a inaczej w mieście), zjawisk atmosferycznych, materiału z jakiego zrobione jest lustro, jego masy i pola powierzchni... w sensie, że od bardzo wielu rzeczy i pewnie nie wszystkie da się w ogóle uwzględnić, ale zapewne wpływ części z nich jest dużo mniejszy niż innych i można je pominąć i problem uprościć.

 

Oczywiście to jest takie ujęcie bardzo lokalne i pomijamy tu np. to, że całe otoczenie też przecież coś tam w kosmos wypromieniowuje i się schładza i że w ogóle jest to tylko bardzo mała część dużej całości, jaką jest Ziemia wraz z jej atmosferą i wszystkim tym, co się w niej dzieje oraz to, że Słońce grzeje drugą stronę planety.

 

2 godziny temu, diver napisał:

Z tym stwierdzeniem mam poważny problem. Lustro miałoby wypromieniowywać więcej energii niż pobiera z otoczenia dzięki swojej gładkości? Mógłbyś to jakoś sensownie uzasadnić?

To nie do końca tak - jak już temperatura się ustali na jakimś poziomie, to przepływ do i z lustra jest taki sam, ale póki to nie nastąpi, to z lustra jest większy i dlatego jego temperatura spada.

Gładkość ma znaczenie o tyle, że ilość energii oddanej w jednostce czasu zależy m.in. od pola powierzchni ciała - a im ciało jest bardziej chropowate, tym jego powierzchnia jest większa (choć nie wiem, czy w tej skali, w jakiej można mówić o gładkości lustra, ma to aż tak duże znaczenie, ale jakieś tam na pewno ma). Porównaj sobie (choć to właśnie inna skala) np. z radiatorami, które celowo są produkowane w taki sposób, żeby miały dużą powierzchnię, a jednocześnie zajmowały stosunkowo niedużo miejsca.

Edytowane 10 Września 2020 przez Krzysztof z Bagien

[lkosz]

7 godzin temu, diver napisał:

Niezupełnie. Żeby było łatwiej, za Wikipedią: "Promieniowanie podczerwone jest nośnikiem energii i każde ciało o temperaturze wyższej od temperatury otoczenia wypromieniowuje więcej energii cieplnej niż otrzymuje z otoczenia."

to nie przeczy stwierdzeniu "każdy obiekt mający temperaturę powyżej zera bezwzględnego promieniuje w podczerwieni obniżając swoją energię (temperaturę)". Bo każdy obiekt mający temperaturę powyżej zera bezwzględnego, niezależnie od temperatury otoczenia, promieniuje w podczerwieni. To się nie załącza selektywnie, promieniowanie elektromagnetyczne emitowane jest zawsze, intensywność zależy od temperatury względem zera bezwzględnego. A to "kontaktowy" transfer energii z/do otoczenia w pewnym momencie ustaje i jego intensywność oraz kierunek są zależne od różnic temperatur dwóch ośrodków.

Gładkie metaliczne powierzchnie słabiej pochłaniają promieniowanie podczerwone, bardzo dużo z niego odbijając. A w zwierciadle teleskopu mamy dość płytko warstwę gładziutkiego aluminium. Szansa jest w odbiorze energii od powietrza, i tak się dzieje, ale że zwierciadło jest tak gładkie, to powietrze słabiej to robi, niż mogłoby. Do tego niewielka różnica temperatur zwierciadło-powietrze nie sprzyja. To proces powolny przez pojemność cieplną szkła, więc przez pewien czas obserwacje idą gładko, ale zwierciadło zejdzie w końcu delikatnie poniżej temperatury otoczenia. Nie będą to duże różnice, ale przy wilgotności względnej 100% dojdzie do roszenia.

 

Dla przykładu w kamerze termowizyjnej widzę swoje odbicie w lustrze, a mierzona temperatura mojego ciała jest niewiele niższa niż przy skierowaniu kamery bezpośrednio na skórę. Dlatego używanie pirometru albo kamery termowizyjnej do pomiaru takich powierzchni jest kłopotliwe.

 

8 godzin temu, diver napisał:

A jeżeli będziesz na powierzchnię lustra (prania) dmuchał powietrzem o stałej wilgotności i temperaturze identycznej z temperaturą lustra (prania), to lustro (pranie) też będzie osuszane?

jeśli powietrze nie będzie miało wilgotności 100% to tak. Dmuchanie jedynie przyspiesza proces wywiewając warstwę powietrza znad obiektu, która się już nasyciła parą wodną. W idealnie stojącym powietrzu też wyschnie, bo powietrze nasycone parą jest lżejsze i konwekcyjnie będzie mieszane, ale potrwa to o wiele dłużej, bo różnice w gęstościach nie są aż takie, żeby w tak małej skali powstały wielkie prądy.

Z tą łyżką zupy to jest tak samo - stygnie parując. Powietrze też ogrzewa, w podczerwieni też promieniuje, ale to nie są wydajne metody transmisji energii przy temperaturach rzędu 350K. Woda ma dużą pojemność cieplną i przy odparowaniu powierzchnia szybciej stygnie. Mokre pranie w ciemnym pomieszczeniu też ma lekko niższą temperaturę przez to parowanie właśnie (zakładamy że się nagrzało po płukaniu w zimnej wodzie).

 

Dlatego - wracając do teleskopu - używanie wentylatora ma sens - osadzona para wodna np. na soczewce okularu może być do pewnego stopnia usunięta zwykłymi podmuchami powietrza. Zwierciadła zaś można utrzymywać bliżej temperatury otoczenia (tzn. leciutko poniżej) dzięki wentylatorowi, przez co nie dojdzie do roszenia przy nie za dużych wilgotnościach. Nie za dużych, czyli takich, dla których temperatura punktu rosy (po uwzględnieniu innych czynników np. wahań ciśnienia) jest choć odrobinę niższa niż temperatura zwierciadła.

[HAMAL]

Panowie, to może teraz rozprawa na temat procesu gotowania jajka   

[lkosz]

Godzinę temu, HAMAL napisał:

Panowie, to może teraz rozprawa na temat procesu gotowania jajka   

a ugotuj dobrze jajko w koszulce mądralo osobiście wolę kogoś kto chce zrozumieć, niż kogoś, kto bierze wszystko na wiarę i nie ma pojęcia dlaczego coś robi. A zjawisko, w którym powierzchnia ma niższą temperaturę od otoczenia jest początkowo jednak dość zaskakujące.

Pytanie dlaczego w nocy jest ciemno też było tylko z pozoru głupie, bo oczywista odpowiedź: "słońce zaszło" jest błędna

[KArtur]

A teraz praktycznie porady poproszę 

[diver]

11 godzin temu, HAMAL napisał:

Panowie, to może teraz rozprawa na temat procesu gotowania jajka   

Nie zmieniaj podstępnie tematu. Tutaj odbywa się rzeczowa dyskusja nie o gotowaniu jajek!  No to jak to jest z tym moim wysokim tarasem na deskach, co tam się takiego dzieje, że mi się lustro tak rosi?

[Mareg]

47 minut temu, diver napisał:

(...) No to jak to jest z tym moim wysokim tarasem na deskach, co tam się takiego dzieje, że mi się lustro tak rosi?

To przez te szczeliny między deskami.
Potrzebujesz optyka, który takie szczeliny optyka.

[Krzysztof z Bagien]

Godzinę temu, Mareg napisał:

Potrzebujesz optyka, który takie szczeliny optyka.

Najlepszy będzie optyk-mechanik, który optyka szczeliny mchem

[diver]

3 godziny temu, KArtur napisał:

A teraz praktycznie porady poproszę 

Czytaj, jest ich przecież całkiem sporo.

Wentylować ewentualnie nie wentylować.

Grzać ewentualnie nie grzać.

Zamykać tubę od tyłu ewentualnie nie zamykać.

Więc masz całe spektrum porad do wyboru!

[HAMAL]

Zejść na próbę na poziom gruntu (obok tarasu) i sprawdzić, czy problem nadal występuje  wtedy wykluczymy bądź potwierdzimy tarasowość lub nie zagadnienia  

[bartolini]

7 godzin temu, Krzysztof z Bagien napisał:

Najlepszy będzie optyk-mechanik, który optyka szczeliny mchem

Albo termodynamik - niech optyka ciałem doskonale czarnym

[MateuszW]

21 godzin temu, lkosz napisał:

A zjawisko, w którym powierzchnia ma niższą temperaturę od otoczenia jest początkowo jednak dość zaskakujące.

Mnie to zjawisko zaskoczyło i zachwyciło jednocześnie, jak to zrozumiałem jakiś czas temu  Polecam to zrozumieć, to jest takie katharsis i olśnienie  Nagle ze statycznego, nieciekawego układu, gdzie wszystko praktycznie osiągnęło równowagę i nic się nie dzieje, pojmujesz, że to bujda i nasze biedne lustro nieustannie walczy o utrzymanie temperatury wyższej od zera bezwzględnego, od totalnego zamarznięcia i jest to walka pomiędzy potężnym żywiłem utraty ciepła przez promieniowanie i niechętnego powietrza, które łaskawie dostarcza odrobinę ciepła. Uświadamiasz sobie, że to biedne lustro jest tylko punktem w nieskończonym i zimnym wszechświecie i tylko cienka i nieefektywna warstwa atmosfery chroni je przed tragedią  

 

A proszę poprawcie mnie, czy dobrze rozumuję - wydaje mi się, że temperaturę ośrodka, do którego lustro oddaje ciepło łatwo zmierzyć i jest to pomiar pirometrem. Zmierzyłem to niedawno na bezchmurnym niebie i pirometr skierowany w zenit pokazał ok -20 stopni  Czyli mówiąc dokładniej jest to pewnie jakaś wyższa warstwa atmosfery, bo na drodze między zimnym kosmosem a lustrem jednak ta atmosfera trochę to ogrzewa,

[Mareg]

11 godzin temu, diver napisał:

(...) No to jak to jest z tym moim wysokim tarasem na deskach, co tam się takiego dzieje, że mi się lustro tak rosi?

Dla wsparcia badań szeroko rozumianej termodynamiki i jej równowagi w skali kosmicznej mogę wysłać Ci pokrowiec na dół tuby.
Jeśli jesteś gotów na ten potencjalnie przełomowy eksperyment, proszę prześlij mi na PW Twój adres i średnicę zewnętrzną dołu tuby.

[Behlur_Olderys]

A takie coś:

 

Gdyby nie było promieniowania termicznego, to lustro i otoczenie osiągnęły by w końcu stan równowagi termicznej, lustro miałoby tą samą temperaturę, co otoczenie.

 

Teraz jeśli ktoś grzałby lustro malutką grzałką, to miałoby temperaturę wyższą niż otoczenie - oczywiście, bo byłaby dodatkowa energia dostarczana do lustra. Temperatura nie wzrastałaby w nieskończoność, tylko przepływy ciepła od lustra do otoczenia i od grzałki do lustra wyrównałyby się (im większa różnica temperatur tym większy przepływ ciepła, więc mamy ujemne sprzężenie zwrotne)

 

Analogicznie, ochładzanie lustra malutkim peltierem ustabilizowałoby temperaturę lustra nieco poniżej temperatury otoczenia.

 

Zgadzamy się?

 

No to teraz zamiast peltiera włączmy do naszego obrazka promieniowanie cieplne. Gdyby lustro było otoczone ze wszystkich stron ciałem o tej samej temperaturze, to wciąż zachowywałoby równowagę termiczną. Ale tak nie jest. Z jednej strony - od strony nieba - lustro ma ciało o dużo niższej temperaturze. Ile stopni ma kosmos? Stawiam, że jakieś kilka Kelwinów?  A jaką powierzchnią się "styka" z lustrem? Tym mniejszą, im dłuższy mamy odrośnik

 

Więc fragment lustra, który wymienia się promieniowaniem termicznym z kosmosem działa tak jak chłodnica. Jej moc pewnie można policzyć, ale z pewnością przepływ ciepła jest na tyle znaczący, żeby oziębić lustro o kilka kluczowych stopni. 

 

Jest to trochę do przemyślenia, i wchłania się powoli, ale skutecznie. Tutaj jeszcze ekologiczny artykuł w ramach ciekawostki związanej z tematem

 

https://www.realclearscience.com/blog/2018/07/09/how_people_created_ice_in_the_desert_2000_years_ago.html

 

[lkosz]

Godzinę temu, MateuszW napisał:

biedne lustro nieustannie walczy o utrzymanie temperatury wyższej od zera bezwzględnego, od totalnego zamarznięcia i jest to walka pomiędzy potężnym żywiłem utraty ciepła przez promieniowanie i niechętnego powietrza, które łaskawie dostarcza odrobinę ciepła. Uświadamiasz sobie, że to biedne lustro jest tylko punktem w nieskończonym i zimnym wszechświecie i tylko cienka i nieefektywna warstwa atmosfery chroni je przed tragedią  

nom, nad moim jak się nachylić i posłuchać to lecą co chwilę wyzwiska i przekleństwa, tak walczy osobiście nie miałbym nic przeciwko, gdyby atmosfera się obraziła do końca i sobie poszła ze stożka światła który akurat łapię teleskopem. Ja se potem nagrzeję lustro z tych 3K do 300. A tak to uzyskuję obrazy na Jowiszu takie jak Lukasz83 na Neptunie

[MateuszW]

56 minut temu, lkosz napisał:

gdyby atmosfera się obraziła do końca i sobie poszła ze stożka światła który akurat łapię teleskopem.

Oj tak, atmosfera to właściwie tworzy prawie wszystkie problemy w astrofoto  Po pierwsze chmury, po drugie seeing, po trzecie LP, po czwarte syf, airglow itp. Bez atmosfery mielibyśmy idealny obraz jak na HST, nieważne czy w mieście, czy w dzień - cały czas idealnie ciemno i stabilnie  No tylko chodzenie w skafandrze byłoby deczko niewygodne, ale do ogarnięcia  

[Behlur_Olderys]

38 minut temu, MateuszW napisał:

Oj tak, atmosfera to właściwie tworzy prawie wszystkie problemy w astrofoto  Po pierwsze chmury, po drugie seeing, po trzecie LP, po czwarte syf, airglow itp. Bez atmosfery mielibyśmy idealny obraz jak na HST, nieważne czy w mieście, czy w dzień - cały czas idealnie ciemno i stabilnie  No tylko chodzenie w skafandrze byłoby deczko niewygodne, ale do ogarnięcia  

Tak! Stawianie teleskopu na orbicie to faux-pas w tej społeczności, pójście na łatwiznę niegodne prawdziwego astrofotografa

 

[diver]

13 godzin temu, Behlur_Olderys napisał:

A jaką powierzchnią się "styka" z lustrem? Tym mniejszą, im dłuższy mamy odrośnik

Teoretycznie racja, ale uważam że ma to zupełnie drugorzędne znaczenie. A odrośnik służy jednak głównie do czegoś innego, o czym niżej. A poza tym odrośnik nie może być bardzo długi, bo będzie winieta. ;)

 

13 godzin temu, Behlur_Olderys napisał:

Więc fragment lustra, który wymienia się promieniowaniem termicznym z kosmosem działa tak jak chłodnica.

W tym przypadku chyba raczej jak grzałka. Chłodnicą jest kosmos. ;)

 

Myślę, że Bartek w sensowny sposób przedstawił mechanizm wychładzania się lustra. Zgadzam się z tym wyjaśnieniem, wracam więc do problemu praktycznego, czyli rosy na lustrze. Jako że wątek jest "mój" spróbuję znów napisać jakieś podsumowanie, łącząc wszystkie mądrości wyrażone w tym wątku przez kolegów z moją skromną mądrością.

 

Warunki powstania rosy na powierzchniach w obecności atmosfery:
- powietrze musi zawierać parę wodną;
- temperatura powierzchni stykającej się z powietrzem musi spaść poniżej temperatury punktu rosy.

Temperatura punktu rosy zależy od temperatury i wilgotności powietrza. Np. dla temperatury powietrza 10 st. C i wilgotności względnej 80% temp. punktu rosy wynosi ~6,7 st. C. (korzystałem z https://klimapoint.pl/kalkulator-punktu-rosy) Aby więc w w/w przykładzie na lustrze powstała rosa, temperatura jego powierzchni musi spaść do temp. <6,7 st. C. Jeżeli przy stałych parametrach (wilgotność powietrza nie zmienia się) powierzchnia lustra zdoła wyemitować ilość odpowiednią ilość energii i jej temperatura spadnie poniżej ~6,7 st, to powstanie rosa.
U nas warunki atmosferyczne często są zmienne i zdarzają się zmiany (wzrosty) wilgotności powietrza. Jeżeli np. przy tej samej temperaturze powietrza jego wilgotność wzrosłaby do 90%, temperatura punktu rosy wyniosłaby ~7,6 st. Tak więc już na lustrze wychłodzonym do ~7,5 st. powstałaby rosa. Takie zjawisko obserwowałem i opisałem kilka postów wyżej.
Tyle prostej teorii na temat powstawania rosy atmosferycznej - tu chyba nie będzie wątpliwości.

 

Wróćmy teraz do realnego problemu roszenia teleskopu w układzie kosmos-powietrze-lustro. Lustro nie ochładza się wyłącznie przez promieniowanie ze swojej czynnej powierzchni, oddaje też ciepło tubie przez celę do której jest mocowane. Sama tuba oddając swoje ciepło w pewnym stopniu również wychładza lustro w niej zamocowane. Ale to przecież nie jest cała mechanika. Tuba jest przymocowana do montażu, a elementy montażu zasilanie są prądem elektrycznym. Układ elektroniki więc zawsze się grzeje, grzeją się też silniki obracające montaż. Mamy więc do czynienia ze złożonym układem mechaniczno-elektrycznym, który dąży do osiągnięcia stanu równowagi termicznej.
Do tego cały teleskop otoczony jest powietrzem (najczęściej ruchomym) o temperaturze najczęściej wyższej od temperatury lustra, więc teleskop (lustro) nie ma szansy na obniżenie swojej temperatury do 0 K. Po pierwsze do rana nie zdąży (a rano znów włączy się wielka grzałka Słońce) , a po drugie cieplejsze powietrze przekazuje też swoją energię do lustra. Mamy więc do czynienia z mocno złożonym układem różnych elementów, między którymi przepływa ciepło. Problem nie jest więc prozaiczny i nie da się go opisać jednym prostym zdaniem, stwierdzeniem czy formułą.

 

Uważam jednak, że bardzo ważnym czynnikiem (moim zdaniem kluczowym) jest to, co dzieje się wewnątrz tuby nad lustrem, to znaczy czy powietrze tam cyrkuluje umożliwiając napływ nowych porcji z zewnątrz tuby, czy jest nieruchome.
Co działoby się, gdyby powietrze wewnątrz tuby było nieruchome? W pobliżu lustra pewnie dość szybko ochłodziłoby się to jego temperatury (zakładając że lustra ma niższą temperaturę). Jeżeli osiągnięta zostałaby temperatura punktu rosy, pewna ilość pary skropliłaby się na lustrze, w wyniku czego wilgotność powietrza zmniejszyłaby się. Kondensacja (w sensie masy wody) byłaby stosunkowo niewielka, bo stosunkowo niewielka ilość powietrza ma bezpośredni styk z powierzchnią lustra. Więc teoretycznie dalsza kondensacja na lustrze nie zachodziłaby, bo w powietrze przy lustrze nie miałoby odpowiednio dużej wilgotności. W głębokiej tubie Newtona, cyrkulację powietrza na lustrem (przeciąg w tubie) dość łatwo można ograniczyć zamykając tubę od tyłu, co doradzali niektórzy koledzy.
W refraktorze natomiast, gdzie soczewka jest praktycznie na wierzchu, problem jest większy. Tutaj zastosowanie odrośnika radykalnie ogranicza cyrkulację powietrza nad soczewką i bez niego właściwie ani rusz. W klasycznym Newtonie zaś mamy w prezencie odrośnik w postaci całej tuby. W refraktorze czasem nawet odrośnik nie wystarcza, wtedy stosuje się ogrzewanie na zewnątrz tuby mocowane na wysokości obiektywu. Po to, żeby go delikatnie ogrzać, powodując odparowanie kondensatu.

 

Aspekt ogrzewania wydaje się więc raczej oczywisty. Ogrzanie luster (jeżeli nie spowoduje zniekształceń obrazu) jest rozwiązaniem gwarantującym sukces nawet w trudnych warunkach atmosferycznych. Z LW nie ma najmniejszego problemu - lustro jest płaskie i ogrzanie nie powoduje jego nierównomiernej deformacji, więc nie powoduje dystorsji obrazu. Takie rozwiązanie stosowane jest więc bardzo często (ja też je z powodzeniem stosuję). Ogrzewanie LG stoi pod pewnym znakiem zapytania. Ja zrobiłem eksperyment i zamontowałem sobie grzałkę. Pierwsze próby nie pokazały widocznej dystorsji obrazu, ale muszę to jeszcze potestować dłużej. Wtedy wyciągnę ostateczne wnioski. Niemniej grzałka na LG może zawsze posłużyć do szybkiego pozbycia się rosy czy szronu z LG przed rozpoczęciem sesji, albo podczas przerwy w sesji.

 

Teraz aspekt chyba mniej oczywisty, czyli wentylacja mechaniczna tuby (wiatraczki).
Kiedy wentylacja wymuszająca cyrkulację powietrza wewnątrz tuby miałaby sens, to znaczy uniemożliwiłaby osadzanie się kondensatu, albo spowodowałby by jego odparowanie? Hmm, to raczej dwie różne metody.
1. Wentylowanie tuby bardzo suchym powietrzem (nawet chłodniejszym niż lustro). Uniemożliwiłoby dostawanie się do tuby wilgotnego powietrza atmosferycznego, zapobiegając powstawaniu kondensatu. Ale skąd wziąć takie suche powietrze? Trzeba byłoby mieć pomiędzy czerpnią a wentylatorem nadmuchu jakiś osuszacz. Trochę technicznie skomplikowane.
2. Wentylowanie tuby ogrzanym powietrzem atmosferycznym. Doprowadziłoby do ogrzania lustra, nie dopuszczając być może do osiągnięcia przez nie temperatury punktu rosy. Umożliwiłoby też odparowanie już ewentualnie powstałego kondensatu. Ogrzanie powietrza do wentylowania tuby nie jest trudnym zadaniem technicznym, ale jakoś nie słyszałem o takich stosowanych rozwiązaniach. Nie wiem też, czy taki (powiedzmy laminarny) ruch powietrza w tubie spowodowałby zakłócenia "seeingu".
3. Wentylowanie zastanym powietrzem atmosferycznym (bez grzania czy osuszania). Tutaj w jednym zdaniu trudno powiedzieć, co się stanie. Załóżmy, że temperatura powietrza i jego wilgotność jest stała. Co się będzie działo? Stale napływające powietrze nie dopuści do wychładzania się go na styku z powierzchnią lustra, ale czy ograniczy wychładzanie się lustra przez radiację? Chyba nie? W tej sytuacji będziemy wraz z powietrzem doprowadzać do powierzchni lustra stałe zasoby pary wodnej, które w zetknięciu z chłodnym lustrem będzie powodować powstawanie coraz to większej ilości kondensatu. Tak mi się zdaje...
Te rozważania na temat wentylacji doprowadzają mnie do wniosku, że wentylacja tuby powietrzem z otoczenia bez jego osuszenia lub ogrzania przyniesie tylko pogorszenie sytuacji.

 

Po tych rozważaniach widzę dwie sensowne metody przeciwdziałania roszeniu Newtona.
1. Grzanie luster, jeżeli nie skutkuje destrukcją obrazu.
2. Uniemożliwienie cyrkulacji powietrza wewnątrz tuby.
Wentylacja teoretycznie również, ale wyłącznie osuszonym nie ogrzanym powietrzem. Ale wymaga bardziej złożonego rozwiązania technicznego.

 

 

[HAMAL]

9 godzin temu, diver napisał:

2. Uniemożliwienie cyrkulacji powietrza wewnątrz tuby.

i dlatego kupisz TO  

[diver]

16 godzin temu, HAMAL napisał:

i dlatego kupisz TO  

Może... Chwilowo nie, bo nie jest dostępna. Ale raczej zapnę gumką na tubie jakieś stare gacie.

[MateuszW]

W dniu 12.09.2020 o 00:45, diver napisał:

Te rozważania na temat wentylacji doprowadzają mnie do wniosku, że wentylacja tuby powietrzem z otoczenia bez jego osuszenia lub ogrzania przyniesie tylko pogorszenie sytuacji.

Otóż nie Nie potrafię przedstawić wyjaśnienia teoretycznego, ale to po prostu działa. Robilem testy na obiektywie z wystającą soczewką - najgorszy możliwy scenariusz. Dodałem wentylator, który dmuchał ciągnę na soczewkę (powietrzem "zastanym") i przyniosło to świetny efekt, brak zaparowania. Generalnie jest to mało wydajna metoda, musi działać cały czas, bo odpalona po zaparowaniu już nic nie zdziała. Wydaje mi się też, że przy skrajnie wysokiej wilgotności może nie dać rady, ale przy dość wysokiej daje radę. Powietrze musi też dmuchać na całą powierzchnię, u mnie skrajne miejsca soczewki jednak lekko parowały, bo prawie nie było tam podmuchu.

Mysle, że tu może chodzić o to, że usuwamy powietrze lekko schłodzone przez lustro (poniżej otoczenia) i zastępujemy je świeżym, cieplejszym (o temperaturze otoczenia). Tak więc lustro cały czas jest otoczone możliwie ciepłym powietrzem i maksymalizujemy w ten sposób jego ogrzewanie. Ale niech ktoś lepszy w te teorie potwierdzi lub zaprzeczy

[MateuszW]

W dniu 12.09.2020 o 00:45, diver napisał:

W tej sytuacji będziemy wraz z powietrzem doprowadzać do powierzchni lustra stałe zasoby pary wodnej, które w zetknięciu z chłodnym lustrem będzie powodować powstawanie coraz to większej ilości kondensatu.

Błąd logiczny Jeśli nie ma parowania, czyli skraplania się pary wodnej na lustrze, to cyrkulacja powietrza nic nie zmieni w kwestii ilości wody, bo powietrze zarówno koło lustra, jaki i to dalsze będzie mieć tyle samo wody, bo nigdzie ona się nie skropliła. A jeśli cyrkulacja z jakiegoś innego powodu (np podanego przeze mnie wcześniej) nie będzie dopuszczać do parowania, to mamy spełnione założenie z pierwszego zdania i  cyrkulacja nie bedzie wpływać na ilość wody. Dopiero gdyby lustro zaparowało, to być może cyrkulacja sprawiłaby, że woda osadzała by się szybciej (ale tu mogą być też inne zależności, które np odwrócą ten trend). 

[JSC]

Widzę nowe posty... Wchodzę z nadzieją, że będzie coś o tym gotowaniu jajek, a tu dalej rozprawa na temat skraplaczy...