Инструменты и расчетыНад самым высоким из заполненных энергетических уровней существует еще
множество уровней, отличающихся от него по энергии лишь незначительно. В
этой зоне электроны, называемые электронами проводимости, не связаны
заданным положением и могут переходить с одного уровня на другой,
поскольку это сопряжено лишь с незначительными изменениями энергии.
Утверждение, что солнечную энергию можно применять для охлаждения, на
первый взгляд кажется странным. Но именно благодаря использованию
солнечной энергии для приведения в действие холодильных установок
удается получать охлаждение там, где это особенно необходимо. В странах с
жарким климатом охлаждение не только обеспечивает соответствующие
условия работы и жизни людей, но и помогает продолжительное время
сохранять скоропортящиеся продукты питания.
При фокусировке солнечных лучей с помощью параболического концентратора
можно получить очень высокие температуры. Хотя при одних и тех же
размерах плоского и параболического отражателей принимаемая ими энергия
солнечной радиации одинакова, но во втором случае' благодаря ее
концентрации машина получает возможность работать при более высокой
температуре и, следовательно, с более высоким к. п. д.
Мы видели, что взаимодействие между падающим фотоном и электроном
происходит лишь в том случае, если энергия фотона точно соответствует
значению энергии, необходимой для перехода электрона на другую
допустимую орбиту. В этом случае говорят, что атом обладает дискретным
поглощением, то есть из всего спектра длин воли поглощаются лишь те,
которые соответствуют квантовым числам. Однако в твердом теле число
допустимых энергетических уровней значительно больше, чем в
изолированном атоме.
На протяжении столетий человек использовал тепловое действие солнечных
лучей в различных областях своей деятельности, многие из которых имеют
важное экономическое и социальное значение в развитии общества.
Например, для получения соли путем выпаривания ее из морской воды или
сушки таких пищевых продуктов, как фрукты и рыба.
Чтобы преодолеть силы притяжения, действующие со стороны молекул
жидкости, и присоединиться к молекулам пара, молекула жидкости должна
получить определенную кинетическую энергию. При данной температуре не
все молекулы жидкости имеют достаточную для этого скорость (кинетическую
энергию). С повышением температуры средняя энергия молекул возрастает,
но всегда существуют молекулы, энергия которых больше или меньше этого
среднего значения.
Ограничимся предположением, что в условиях сухого климата интенсивность
длинноволнового атмосферного излучения в два раза ниже интенсивности
излучения черного тела при температуре окружающей среды. Хотя по своей
конструкции он напоминает солнечный нагреватель, все процессы
осуществляются в нем в противоположном направлении.
Общее количество излучаемой черным телом энергии получают, суммируя
вклад всех длин волн, который мы можем оценить из графика. Энергия
излучения на какой-либо длине волны пропорциональна, однако суммарное
излучение во всем диапазоне длин волн, отнесенное к единице поверхности,
то есть интенсивность излучения, пропорционально абсолютной температуре
в четвертой степени.
Внутренняя энергия твердого тела складывается из энергии движения
электронов и энергии колебаний атомов и молекул. Удельная теплоемкость
вещества зависит от числа атомов в единице массы и числа возможных
направлений их колебаний.
Средняя производительность солнечной опреснительной установки
приравнивается к скорости выпадания осадков, последняя составляет 0,5 см
в день. Попытаемся обосновать это утверждение, проанализировав
работу стандартного опреснительного устройства.
|
|||