Hast du gedacht, du könntest es knacken?
Zuvor habe ich ein Rätsel vorgestellt, wie Sie verhindern können, dass sich Ihr Zuhause während einer Hitzewelle in einen Ofen verwandelt. Das Szenario ist einfach. Die Physik wird jedoch etwas knifflig. Hier ist die Lösung.
Stellen Sie sich einen Raum mit nur einer Schicht vor: Vorhängen. Wenn die Sonne untergeht, trifft diese Energie auf das Fenster. Die Vorhänge absorbieren es. Sie werden heiß. Schließlich erreichen sie ein Gleichgewicht. Sie strahlen Wärme im gleichen Maße ab, wie sie sie absorbieren. Die Hälfte dieser Wärme entweicht wieder aus dem Fenster. Die andere Hälfte schleicht sich in den Raum.
Eine einzelne Schicht blockiert also 50 % der Sonnenenergie. Ganz einfach.
Fügen Sie nun eine zweite Ebene hinzu. Setzen Sie Rollos auf das Glas und hängen Sie Vorhänge darüber. Sie haben jetzt zwei unterschiedliche Schutzebenen. Wie viel Sonnenenergie gelangt dieses Mal tatsächlich in den Raum?
Wir ignorieren das Glas, die Farbe des Materials und die Form des Raumes. Gehen Sie von homogenen Materialien und thermischem Gleichgewicht aus.
Wie lautet die Nummer?
33 Prozent.
Das ist die Antwort.
Die Mathematik aufschlüsseln
Schauen wir uns an, warum die Zahl so dramatisch sinkt.
Wir müssen den Wärmefluss verfolgen, sobald sich alles beruhigt hat. Der Vorhang strahlt Energie sowohl nach innen als auch nach außen ab. Nennen wir diesen Betrag h.
Wenn der Vorhang h in beide Richtungen ausstrahlt, strahlt er insgesamt 2h aus. Diese Energie kommt von dem Blinden, der direkt dahinter sitzt. Die Jalousie muss also 2h in Richtung des Vorhangs und 2h zurück in Richtung Fenster strahlen.
Aber der Blinde arbeitet nicht alleine. Es empfängt auch das h, das vom Vorhang ausstrahlt.
Wie hoch ist also die Gesamtstrahlung der Blindstrahlung? Es strahlt 4h. Zwei Teile gehen zum Vorhang. Zwei Teile gehen aus dem Fenster. Aber nur drei dieser Teile (3h ) stammen tatsächlich von der ursprünglichen Sonne. Der vierte Teil ist lediglich recycelte Wärme aus dem Vorhang selbst.
Wenn die Sonne 3h spendet und nur h den ganzen Weg in den Raum schafft, ist die Rechnung einfach.
h dividiert durch 3h ergibt ungefähr 33 Prozent.
Zwei Schichten funktionieren besser als eine. Nicht 50-50, was man erwarten würde. 33.
Die Lektion? Doppelverglasung der Fensterverkleidung funktioniert. Es ist keine Zauberei. Es ist nur Thermodynamik.
Vielen Dank an Alan Williams-Key für die Lösung des Rätsels. Ich melde mich in zwei Wochen mit der nächsten Herausforderung zurück.
