Можно ли нагреть воду до 400 градусов от солнца используя линзу? используя линзу?

Answer 1

Во первых нужен очень прочный сосуд, вода занимает полный объём сосуда, и 1 линзой тут не обойдёшься, тут нужна система линз, чтобы сузить световой пучок, тоньше волоса, я полагаю. Если градусы по Кельвину.

Answer 2

Уважаемые эксперты совершенно справедливо указали критическую точку воды 374 Цельсия.
Однако, следует отметить, что утверждения какой величины температуру можно получить - голословны и не опираются на численные оценки.
Про 6000 градусов в тропосфере - это вобще не из "этой оперы".
 
Простые оценки показывают, что металлический контейнер с водой можно разогреть до температуры
1) без линзы - примерно до 800-900 цельсия
2) с линзой - до 4 500
Поскольку у вольфрама Т плавления 3 700 К - металл для контейнера не подойдет.
 
А теперь подробности.
1) Чтобы достичь высокой температуры убираем основной источник охлаждения - воздух. Помещаем "сосуд с водой" в откачанный кварцевый стакан.
2) Теперь у нас один источник потерь тепла - тепловое излучение
Температура сосуда будет определяться балансом
Мощность поглощения Солнечного излучения = Мощность Теплового излучения с поверхности сосуда
 
Вариант без линзы
На границе атмосферы Земли плотность излучения 1 370 Вт/м2.
В ясную (безоблачную) погоду "по дороге" теряем около 30% на рассеяние и поглощение в атмосфере. В итоге на поверхности имем примерно 1000 Вт/м2.
 
Мощность излучения с ед. поверхности Абс. Черного Тела (АЧТ)
W/S = (пост. Стефана-Больцмана) х Т^4
При 300 К (27 Цельсия) это 81 Вт/м2
 
Дале учтем
а) тело грется с одной стороны - излучает со всей поверхности.
Учтем это в виде коэффициента 2 (плоский сосуд и поправкой на площадь торца можно пренебречь)
Отсюда получаем температуру
Т = 300 корень 4-ой (1000/81 х 1/2) = 473 К = 200 С
б) Важно, что мощность излучения реальных тел меньше, чем у АЧТ.
Есть поправочный коэффициент меньший единицы - коэффициент серости.
Для черной поверхности Ксер=0, 98-0, 95.
Белый лист бумаги Ксер=0, 90
Зеркальная металлическая поверхность Ксер=0, 02-0, 05
По сути это (1-коэф. отражения) поверхности.
Для коэффициента Ксер=0, 02 (золото) имем
Т = 1260 К = 990 С
Это всего на 100 град меньше температуры плавления золота. Естественно возникает вопрос о величине отражения при таких температурах. Поэтому "от балды" снизим температуру на 100-200 градусов.
 
А теперь взяли линзу. С помощью линзы вполне можно рассчитывать поднять плотность мощности за счет фокусировки в 10 000 раз.
Угловые размеры Солнца 32 угл мин = 0, 009 рад = 0, 01 рад
Отношение поперечного размера линзы (со сферическими поверхностями) к фокусному расстоянию, когда геометрические аберации невелики F = D - 2D. С учетом того, что линзу можно изготовить и боле "хитрую" - асферическую - вполне можно обеспечить F/D=1.
Диаметр фокального пятна = F х (угловой размер солнца) = F/100
Отсюда - отношение площадей (площадь апертуры линзы к площ. фокуса)
10 000.
Извлекая корень 4-ой получаем 10. Во столько раз температура поверхности может быть увеличена при использовании линзы (смотри вариант без линзы)
Ясно, что 1200 К для зеркальной поверхности (без линзы) тупо умножить на 10 нельзя - при 12 000 любой металл не только потеряет зеркальные свойства, но и расплавиться.
А вот результат для хорошо поглощающей поверхности вполне можно умножить на 10
Получаем 4 700 К.

Answer 3

Закипать-то вода закипает при 100 градусах Цельсия, но только при нормальном (атмосферном) давлении. С ростом давления температура кипения растет, и наоборот, при снижении давления - падает. Где-то читал, что на вершине Эвереста вода закипает при температуре около 70 градусов . ) Чтобы нагреть воду до 374 градусов, предельной температуры, при которой вода может находиться в жидком состоянии, придется обеспечить давление почти в 220 атмосфер, а это чудовищное давление, редкий сосуд его выдержит. Можно нагреть и сильне, это будет так называемая "сверхкритическая вода", но это уже не совсем вода, все её свойства, химические, физические, электрические, даже внутрення структура от обычной воды сильно отличаются. Так что теоретически нагреть можно, практически - очень и очень сложно.

Answer 4

интересно, в каком сосуде это удастся сделать?
особенно, если учесть, что при ста градусах она переходит в паробразное состояние.

Answer 5

Если только нагревать в сосуде который выдержит такое давление что-б вода не испарялась при 400 градусах)
Можно можно.

Answer 6

насколько я помню - вода закипает при 100 градусах, а при 400 там и смотреть неначто будет