Меню

Почему нагревается вода от солнца

Почему реки и озера нагреваются солнечными лучами

Мы все знаем о том, что Солнце с началом каждого земного дня посылает свои лучи на поверхность нашей планеты, и под их воздействием предметы начинают нагреваться, однако о природе данного явления не все мы знаем хоть какие-то подробности. И сегодня мы уделим внимание именно данной теме в рамках нашей статьи.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

Почему Солнце нагревает поверхность Земли

Объяснение данному явлению, при котором Солнце влияет на температуру предметов на поверхности Земли, является достаточно простым. Здесь все дело в теплоемкости. Плотные предметы, находящиеся на поверхности Земли, будь то сооружения, деревья, земля или асфальт, пребывают под воздействием солнечных лучей, которые поднимают коэффициент их общей температуры.

p, blockquote 2,0,1,0,0 —>

Однако завели мы данный разговор не для того чтобы объяснить и без того очевидное явление. Дело в том, что существует еще и такой вопрос, почему реки и озера нагреваются солнечными лучами значительно медленней, чем просто поверхность земли. И об этом ниже.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Почему реки и озера нагреваются солнечными лучами медленно

В то время, как асфальт и земля способны накалиться от солнечных лучей так, что на них вполне можно жарить яичницу, реки и озера нагреваются от нашего естественного светила не так сильно. Это условие соблюдается даже в самые жаркие и знойные дни. Но почему же так происходит? Давайте разберемся.

p, blockquote 4,1,0,0,0 —>

Дело в том, что здесь на передний план вновь выходит такая физическая величина, как теплоемкость. Теплоемкостью называют величину, которая определяется соотношением количества теплоты и прироста температуры, полученных телом. Чем больше теплоемкость тела и вещества, тем сложнее его нагреть.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Соответственно, теплоемкость, например, асфальта, является достаточно низкой, именно поэтому летом почти каждый день мы имеем возможность наблюдать за тем, что асфальт на улицах накаляется до такой степени, что даже становится мягким.

p, blockquote 6,0,0,1,0 —>

В случае с водой, заполняющей реки и озера, дела обстоят несколько иначе. Лучи, проходя через воду, рассеиваются, соответственно, чтобы нагреть воду в озерах и реках так, как нагревается асфальт, энергии необходимо значительно больше. Именно поэтому, даже в знойные летние дни мы имеем возможность охладиться и отдохнуть в местных водоемах, сохраняющих относительную прохладу, в сравнении с температурой воздуха и всего вокруг нас.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —> p, blockquote 8,0,0,0,1 —>

Впрочем, если говорить о мелких водоемах, то они, за счет близкого расположения дна к поверхности воды, а также его прогрева, и небольшого количества воды, также способны нагреваться достаточно сильно от лучей Солнца.

Источник

Почему реки и озера нагреваются солнечными лучами медленней, чем суша??

Короче, все просто — более теплые молекулы воды, обладают большей энергией, поднимаются к поверхности и испаряются, понижая температуру воды, аналогично происходит и у человека в жару, пот, испаряясь понижает нашу температуру тела, чтоб не было перегрева. Когда испаряются теплые молекулы, остаются более холодные, которые лучами солнца тоже постепенно нагреваются. Потому общая температура воды ниже чем окружающей среды. А суша обладает большей проводимостью тепла, энергия от молекулы к молекуле передается быстрее, ибо они расположены гораздо ближе друг к другу чем у воды, потому и нагреваются быстрее.

Учись Оксанка учись

Основная причина — теплоемкость воды.
Она в несколько раз выше, чем теплоемкость почвы. Это означает, что для нагревания 1 кг воды нужно в несколько раз больше энергии, чем для нагревания 1 кг почвы.

Читайте также:  Ремонт бачка унитаза инсталляция течет вода

Дело не в теплоемкости. Точнее, и в ней тоже, но во-вторую очередь.
Основная причина — теплопроводность!

У жидкостей, в том числе за счет конвекции, она гораздо больше, чем у твердых веществ, типа тех, из чего состоит суша.

В итоге, суша нагревается только на поверхности, а моря-океаны сразу на заметную глубину. Теперь прикинь, в каком случае нужно больше тепла ))

от воды сильнее отражаются лучи солнца

Если они нагреются как суша никто не сможет искупаться в таком «кипятке»-в итоге все вымрут от неудовлетворённого дикого желания, Бог этого допустить не может-всё в природе гармонично взаимосвязано)))

Теплоёмкость воды одна из самых высоких среди земных веществ. Это связано с тем, что она, хотя и жидкая, но остаётся «полимером» и нагревание её является отчасти и «плавлением».

Поэтому вода сравнительно медленно нагревается и медленно остывает. Вроде

Источник

почему и отчего нагревается вода в водоёмах по научному?

Если очень кратко — из-за низкой теплопроводности
Однако опыт показывает, что теплопроводность воды очень низкая, а механизм конвекции практически не работает.

Возьмём значения коэффициентов теплопроводности k для различных веществ из справочника [2] — вода — 0,56, воздух — 0,025,
Оказывается, что по теплопроводности вода где-то посередине между кирпичом и деревом.

Более подробно:
В некоторых озерах, особенно в мелководных или подверженных воздействию сильных ветров, вообще отсутствует заметная стратификация воды. Это означает, что водные массы более или менее постоянно перемешиваются под действием ветра и довольно однородны по всем параметрам. Однако для большинства глубоких озер и тех, которые находятся в ветровой тени, характерна отчетливая стратификация водной толщи по физическим свойствам, в результате которого менее плотные воды располагаются над более плотными.
При взаимодействии солнечной энергии с водой последняя приобретает уникальное свойство: ее плотность достигает максимальной величины (1,0) при температуре ок. 4° С, постепенно уменьшаясь как при повышении, так и при понижении температуры. В озерах солнечный свет используется растениями для фотосинтеза, а животными — чтобы видеть под водой. Свет влияет также на вертикальные миграции некоторых организмов, но главный результат воздействия солнечной энергии — нагревание воды. Приток энергии от Солнца значителен. Приход солнечной энергии в течение одного летнего дня может достигать 500 кал на 1 см2 поверхности озера. Часть этой энергии отражается от зеркала озера, часть рассеивается водной поверхностью в пространство, а часть поглощается водой и превращается в тепловую энергию. Эта тепловая энергия частично излучается вновь в атмосферу или затрачивается на испарение.
Нагревается главным образом верхний слой воды толщиной несколько метров, поскольку радиация быстро поглощается по мере ее проникновения вглубь. Нагревание приводит к расширению воды в этом верхнем слое, отчего ее плотность уменьшается по сравнению с плотностью нижележащих холодных слоев. Нагретая вода скапливается поверх холодных и потому более плотных вод.
В результате озерные воды оказываются разделенными на два горизонта: верхний, менее плотный, теплый — эпилимнион, и нижний, более плотный, холодный — гиполимнион. Промежуточный слой, в котором происходит быстрое понижение температуры с глубиной, называется металимнионом, или термоклином. Такая стратификация определяется скорее плотностью воды, чем ее температурой.

Откуда берутся значения?

Значения температуры воды получаются в результате работы моделей погоды. Температура подстилающей поверхности является одним из основных факторов, влияющих на прогрев воздуха у земной поверхности, поэтому данные о температуре воды и почвы служат в качестве входных параметров во всех моделях атмосферы. Одновременно, сами модели также прогнозируют температуру воды, чтобы правильно отслеживать динамику погодных процессов.

Читайте также:  Сколько времени хранится живая вода

Ограничения
Так как в качестве исходных используются глобальные модельные данные, то поле температуры воды получается гладким и не учитывает особенности отдельных местностей, например, со сложным рельефом, растительностью или водоемов с придонными источниками.
Кроме того, нужно принимать во внимание, что на мелких прибрежных участках около пляжей вода обычно нагревается сильнее, так как происходит нагрев дна солнечными лучами, что приводит к неустойчивости и более быстрому прогреву.
Вода в реках сильнее перемешивается, к тому же, при быстром течении возможен перенос воды из более теплых или более холодных районов.

Источник

Солнечный водонагреватель своими руками – забираем тепло у солнца

Каждый год традиционные источники энергии дорожают, и конца этой гонке цен не видно. А между тем мощнейший источник энергии, который мы видим почти каждый день, «работает» совершенно бесплатно. И если пока человечество не научилось достаточно эффективно получать энергию напрямую в виде электричества, то тепловую энергию солнца может использовать любой человек, – было бы желание!

Ведь в солнечной местности светило посылает приблизительно 1 кВт энергии каждый час. Грех не воспользоваться таким источником хотя бы для нагрева воды. При этом расходы по созданию и установке водонагревательного устройства – минимальны. Изобретатели на просторах страны уже давно используют самые различные установки для нагрева воды.

Среди них есть простейшие и более сложные, с автоматическим управлением. Всё зависит от технической подготовленности, финансовых возможностей и, конечно же, желания.

Как же умельцы получают сегодня горячую воду от солнца?

Создать солнечный нагреватель своими руками совсем несложно.

Изготавливаем водонагреватель с помощью нагревательной ёмкости

Это самый простой вариант.
Обычную ёмкость в виде бочки, старого бака, устанавливают на крыше летнего душа или дома, сарая и подключают через шланг к обычному крану.

Если ёмкость окрасит в чёрный цвет, нагрев будет происходить быстрее.

К концу дня вода прогревается примерно до 45С. Эти данные справедливы для полиэтиленового бака в 200-300 литров. Желательно, чтобы он был плоским – это повышает эффективность нагрева.

Весь минус в том, что всю воду необходимо использовать вечером, т.к. утром она станет холодной.

Чтобы «ликвидировать» этот недостаток, придётся утеплять саму ёмкость или сливать нагретую воду в опять-таки утепленный резервуар. Можно воду просто подать в бойлер и, когда она остынет, подогреть. Хоть сколько-то электричества, но экономится.

Ещё один вариант – держать бойлер постоянно подключённым к установленному на крыше резервуару. Тогда вода будет постоянно циркулировать; её можно будет использовать в режиме «онлайн».

Существенный недостаток системы в том, что она не работает при температуре ниже +20С. Поэтому существуют и другие способы нагрева воды в межсезонье.

ПЛЭН отопление создаст уют и обогреет вашу дачу в холодную погоду.

Не хотите делать монтаж отопительной системы, т.к. на даче бываете редко? Купите переносной инфракрасный обогреватель. О том какие виды существуют, и какой прибор больше подойдет вам, прочитаете в нашей статье.

Солнечный водонагреватель – коллектор

Такое устройство считается наиболее эффективным. Здесь всё дело – в материале, из которого изготавливается коллектор. Чаще всего это:

Но сборка с применением металла трудоёмка (пайка, сварка, уплотнения и т.п.), поэтому используют другие материалы. Есть вариант применения полипропиленовых труб, – они стоят дешевле. Однако их соединение также может вызвать трудности, связанные с уплотнением стыков.

Читайте также:  Опрокинутая чашка с водой

Другой минус – значительная деформация при нагреве, у металлопластиковых труб это не так заметно, но полипропилен имеет высокий коэффициент теплового расширения. Этот недостаток может вызвать протечки в системе.

Есть оригинальное и простое решение, заключающееся в использовании садового шланга, как солнечного коллектора. Весь процесс сборки ограничивается скручиванием его в спираль и помещением в подходящий ящик.

Отличная гибкость, отсутствие соединений гарантируют отсутствие протечек, а длина шланга позволяет подсоединять его непосредственно к сантехническим приборам без промежуточных соединений.

Производительность такой системы зависит от длины шланга. При его диаметре в 2,5 см и температуре воздуха не менее +25С, один метр шланга нагревает 3,5 литра воды до +45С.

Выходит, что в солнечный день к вечеру 10 метров «выдадут» вам 280 литров горячей воды. Система работает при понижении температуры до +8С.

Как происходит процесс нагрева воды

Солнечные лучи попадают на спираль через стекло и нагревают спираль. Нагретая вода становится источником длинноволнового излучения, которое отражается от стекла. Т.е., солнечные лучи оказываются в своеобразной тепловой «ловушке».

  1. Для создания этого обогревательного устройства понадобится ящик, куда будет помещаться спираль из шланга чёрного цвета, использование других оттенков приведет к потере 5% тепла. Он может быть резиновым или из ПВХ. Диаметр – не менее 1,9 см, толщина стенок не более 2,5 мм.
  2. Шланг присоединятся к бойлеру, который должен быть выше спирали. Дно ящика необходимо утеплить пенопластом, окрашенным в чёрный цвет.
  3. Сам ящик сверху закрывается оконным стеклом (органическое не подойдёт из-за того, что плохо удерживает солнечное излучение).
  4. Между стеклом и ящиком необходимо установить резиновую прокладку.

Получить горячую воду, а также отопить помещение вам поможет печь с водяным контуром. Очень подходит для дач и небольших загородных домиков.

Прежде чем вы решитесь на покупку водонагревателя, почитайте отзывы и изучите основные преимущества и недостатки. Информацию по наливным водонагревателям для дачи можно найти по адресу: https://obogreem.net/otopitel-ny-e-pribory/vodonagrevateli/nalivnoj-vodonagrevatel-dlya-dachi.html.

Водонагреватель из бутылок ПЭТ

Мысль в том, чтобы сначала создать модули (по 3 бутылки, можно и 4, 5), затем каждый из них подсоединить к пластиковой трубе, которая подключается с одной стороны к источнику холодной воды, с другой – выдаёт горячую жидкость. Лучше всего использовать бутылки ёмкостью в 2-2,5 литра. Соединять их надо по принципу «горлышко в дно».

  • Для этого в дне вырезается отверстие под горлышко диаметром 26 мм. Отверстие должно быть расположено строго по центру. Поэтому сначала наметьте центр, просверлив дырку сверлом 3-6 мм.
  • Чтобы обеспечить герметизацию, резьбу на горлышке смажьте герметиком и оставьте конструкцию в неподвижном состоянии на 2-3 дня. На дне верхней бутылки сделайте отверстие!
  • Модуль из трёх бутылок таким же способом (можете придумать и какой-то другой) присоединяются к пластиковой трубе, в один конец которой входит холодная вода.

Число модулей может быть и большим. Для получения 200 л горячей воды надо где-то 110 бутылок – это три квадратных метров площади.

  • Получившийся блок разместите в ящике, закрытом оконным стеклом. Угол наклона – от 10-ти до 30-ти градусов.

Получившаяся система гораздо эффективнее чёрной бочки с водой, установленной на крыше.

Большинство самодельных конструкций по нагреву воды солнцем летом дают экономию 70-80% энергии, растрачиваемой на нагревание. Осенью, весной – до 40%. При этом за год у светила «забирается» до 400 кВт/ч на человека! Есть о чём подумать.

Источник

Adblock
detector