Podařilo se vám tento problém vyřešit?
Dříve jsem nabízel hádanku, jak zajistit, aby se váš dům během vlny veder nezměnil v troubu. Scénář je jednoduchý, ale fyzika procesu je trochu matoucí. Tady je řešení.
Představte si místnost s jedinou vrstvou: závěsy. Když slunce svítí oknem, jeho energie dopadá na látku. Závěsy jej pohltí, zahřejí a nakonec dosáhnou tepelné rovnováhy. V tomto stavu vydávají teplo stejnou rychlostí, jakou ho absorbují. Polovina tohoto tepla jde zpět oknem a druhá polovina proniká do místnosti.
Jedna vrstva tedy blokuje 50 % sluneční energie. Je to docela jednoduché.
Nyní přidáme druhou vrstvu. Umístěte rolety na sklo a zavěste na ně běžné. Nyní máme dvě vrstvy ochrany. Kolik sluneční energie tentokrát pronikne do místnosti?
Ignorujeme vlastnosti skla, barvu materiálů a tvar místnosti. Předpokládáme homogenní materiály a dosažení tepelné rovnováhy.
Jaké je konečné procento?
33 procent.
Toto je odpověď.
Rozbití matematiky
Podívejme se, proč sazba tak výrazně klesá.
Musíme sledovat tok tepla poté, co se vše uklidní. Závěs vyzařuje energii uvnitř i vně místnosti. Nazvěme tuto veličinu h.
Pokud clona vyzařuje h v obou směrech, její celkové vyzařování je 2h. Tato energie pochází z rolet umístěných přímo za nimi. Rolety by proto měly vyzařovat 2h směrem k látce a další 2h zpět k oknu.
Ale rolety nefungují samy. Ze záclon také získávají h energii.
Jaká je tedy celková emise rolet? Je 4h. Dvě části jdou k závěsům, dvě k oknu. Ale pouze tři z těchto částí (3h ) pocházejí z původního slunečního světla. Čtvrtá část je jednoduše recyklované teplo ze samotných závěsů.
Pokud slunce dodá 3h, ale do místnosti pronikne pouze h, matematika je jednoduchá:
h děleno 3h se rovná přibližně 33 procentům.
Dvě vrstvy fungují lépe než jedna. To ale není očekávaných 50 %, konkrétně 33 %.
Klíčové shrnutí: Účinné jsou dvojité okenní kryty. Není zde žádná magie – pouze termodynamika.
Děkuji Elaně Williams-Xie za nastolení tohoto problému. Vrátím se za dva týdny s novou výzvou.
