Физические свойства воздуха: плотность, вязкость, удельная теплоемкость

Содержание

Строительные компании нередко предлагают покупателям квартиры, в которых отсутствует разводка классического водяного отопления, предлагая решить этот вопрос самим владельцам жилья. Широкий ассортимент систем и отопительного оборудования позволяет решить возникшую проблему несколькими разными способами, в зависимости от того, в каких климатических условиях вы живете и какими возможностями в части источника энергии для обогрева располагаете.

Конечно, хорошо, когда есть возможность использовать для нагрева теплоносителя газ в силу его дешевизны. Но так как такая возможность есть далеко не везде, приходится рассматривать другие варианты, например, отопление приборами, работающими на электричестве: конвекторами, электрокаминами, системами теплого пола и так далее.

При выборе отопительной системы и приборов важнейшим вопросом является определение количества обогревателей и их мощности, необходимой для создания комфортного микроклимата в каждом из помещений. Займемся решением этого вопроса.

Система рекуперации

Прямой нагрев воздуха за счёт только энергии нагревательных элементов – это не самый экономичный и практичный вариант устройства отопления вентсистемы. Система рекуперации за счёт замкнутого цикла работы значительно снижает теплопотери. Её работа основана на теплоизбытках, а точнее — энергии отработанных воздушных масс.

Общая схема устройства выглядит так: приточка и вытяжка проходят через один блок, и тепловыделения от исходящих воздушных потоков частично передаются входящим. За счёт использования теплопритоков снижается нагрузка на остальные системы отопления.

Монтаж системы отопления с рекуперацией стоит дороже, чем аналогичный, но без неё. Затраты быстро окупаются в регионах, где отопление подвергается значительной тепловой нагрузке ввиду продолжительной зимы.

Что нужно учитывать

Когда передается заявление о проведении измерительных работ в квартире, оно должно быть переведено теплоснабжающей организации или работникам УК, которые имеют разрешение на выполнение такой услуги:

• Для замера должна быть создана комиссия, в которую включается представитель от УК или теплоснабжающей организации.
• Измерение проводится специальными сертифицированными приборами. Наличие сертификата обязательно, его следует проверить у работников, которые придут на объект.
• Комиссия прибывает к заявителю в уговоренное с ним время.
• На улице, если дело происходит зимой, не должно быть меньше пяти градусов мороза.
• В каждой комнате следует измерять температуру отдельно.

За счет чего нагревается воздух

Еще из уроков природоведения мы знаем, что прозрачные объекты пропускают через себя солнечные лучи, не нагреваясь. Проверить это достаточно легко. Когда солнце светит в окно, то очень скоро место на столе (или другом предмете), куда попадает солнце, нагревается, но если приложить руку к стеклу, через которое проходят солнечные лучи, то стекло будет прохладным. Как же тогда нагревается воздух, если он прозрачный и пропускает солнечные лучи сквозь себя, не нагреваясь?

Солнце прогревает земную поверхность, которая нагреваясь, отдает тепло воздуху. Именно этим объясняется тот факт, что чем дальше от земли, тем температура воздуха становится холоднее. Точного значения изменения этого показателя нет, но с каждым 1 км воздух холоднее примерно на 6 градусов.

Теперь, зная как прогревается воздух, легко объяснить почему суша и вода прогреваются неравномерно. Суша нагревается очень быстро, а значит быстрее и больше отдает тепла воздуху. Прогревание воды происходит гораздо медленнее, а значит и отдача тепла тоже снижена. Именно поэтому в жаркий день песок на пляже буквально раскален, а вода прохладная.

Расчет мощности калорифера

Для правильного расчета калорифера необходимо определиться с исходными данными: производительностью, плотностью воздуха, уличной и желаемой температурой в помещении. Последние показатели чрезвычайно важны, поскольку от них зависит количество тепла, затрачиваемого на нагрев 1 м3 воздуха. Часть данных можно узнать из специальных таблиц.

Водяной прибор

Расчет мощности исходя из уличных температур

Чтобы рассчитать площадь сечения водяного калорифера, применяют формулу Аф= L×ρ_ул/3600 (ϑρ). Используются значения:

• L – производительность, которая выражается в м3/ч или кг/ч;
• p_ул – плотность воздуха на улице по таблице;
• ϑρ – массовая скорость воздуха в сечении.

Получив результат, подбирают для системы вентиляции один калорифер стандартного размера или несколько приборов так, чтобы площадь или сумма площадей были равны или чуть больше расчетного значения.

Массовый расход воздуха в кг/ч вычисляют по формуле G=L×p_ср:

pср– плотность воздуха при средней температуре.

pср рассчитывают по формуле (t_ул+t_кон)/2:

• t_ул – уличная температура воздуха в самую холодную пятидневку года;
• t_кон – желаемая температура в помещении.

Потом для среднего показателя определяют плотность по таблице.

Вычисляют расход тепла для прогрева воздуха по формуле: Q (Вт) = G×c×(t_кон–t_ул)

Для примера будут рассчитаны данные, если известно:

• L – 10000 м3/ч (производительность указывается в документации);
• t_кон – 21°C;
• t_ул – –25°C.

pср =(–25°C +21°C)/2=–2°C

Плотность воздуха при этой температуре – 1,303.

Массовый расход воздушной массы равен G=10000 м3/ч×1,303 кг/м3=13030кг/ч

Отсюда Q=13030/3600×1011×(21-(-25))=168325 Вт.

К этой величине необходимо добавить 10-15% для запаса мощности.

Паровой калорифер

Мощность парового калорифера определяют тем же способом, только для расчета G используют формулу G=Q/r. r – удельная теплота, образующаяся при конденсации пара в кДж/кг.

Электрический калорифер

Формула расчета мощности калорифера

Для электрических приборов большую часть необходимых данных обычно указывает изготовитель, что значительно упрощает расчет нагрева воздуха и выбор калорифера. Несмотря на относительно низкую тепловую мощность, электрокалориферная система потребляет много электроэнергии, поэтому ее зачастую приходится подключать отдельным кабелем к щитку. Калориферы мощностью более 7 кВт запитывают от сети 380 В.

Потребляемый ток рассчитывают по формуле I=P/U, где P – мощность, а U – напряжение. Значение U зависит от особенностей подключения. Если подключение однофазное, U=220В, если трехфазное, U=660В.

Температуру нагрева рассчитывают по формуле T=2,98×P/L, где L – как и в других расчетах, производительность системы.

Как все работает

Воздушное отопление все чаще избирается при строительстве объектов недвижимости. Подобный тип обогрева используется в частных домах и коттеджах, торговых и производственных помещениях, на складах, сельскохозяйственных и спортивных сооружениях и пр.

Основным рабочим элементом воздушной отопительной системы является теплогенератор. Как правило, работает он на газе либо электричестве, реже – на дизельном или твердом топливе. Теплообменник и горелка, в свою очередь — главные детали самого генератора тепла.

Тепловой обменник обдувается внутри воздухом. В это же время через него проходят разогретые продукты сгорания (газы). Воздух, нагретый за счет них до +45/65°, поступает через воздуховодную систему в отапливаемые помещения. Там он отдает свой избыток тепла более прохладному окружающему аналогу, а затем, по обратным трубам воздуховода, возвращается для следующего нагревания в теплогенератор.

Следует отметить, что циркуляция воздушных потоков в подобной системе бывает двух типов:

• естественная, создающаяся вследствие температурного градиента;
• принудительная, в данной случае воздух должен нагнетаться вентилятором.

Водяной пар в атмосфере

Эту тему лучше прочитать вдумчиво, воображая происходящее

В атмосфере присутствует водяной пар (маленькие частички воды испарившиеся с поверхности водоемов и суши)

От чего зависит испарение:

1. Температура (чем выше температура, тем больше воды испариться, следовательно будет больше водяного пара в атмосфере)

2. Ветра (чем сильнее ветер, тем выше испарение)

3. Рельефа

Чем больше температура — тем больше абсолютная влажность (тем больше водяного пара)

Подсказка!

1. При равном значении температуры: растет относительная влажность и растет количество водяного пара

2. При равном значении водяного пара: растет температура, уменьшается относительная влажность.

3. При равном значении относительной влажности: растет количество водяного пара и растет температура.

Теплопроводность, температуропроводность, число Прандтля воздуха

В таблице представлены такие физические свойства атмосферного воздуха, как теплопроводность, температуропроводность и его число Прандтля в зависимости от температуры. Теплофизические свойства воздуха даны в интервале от -50 до 1200°С для сухого воздуха. По данным таблицы видно, что указанные свойства воздуха существенно зависят от температуры и температурная зависимость рассмотренных свойств этого газа различна.

Теплопроводность воздуха λ при повышении температуры увеличивается во всем диапазоне, достигая при 1200°С величины 0,0915 Вт/(м·град). Другие теплофизические свойства воздуха такие, как его температуропроводность a и число Прандтля Pr, по-разному реагируют на изменение температуры. Температуропроводность, как и вязкость воздуха сильно зависит от температуры и при нагревании, например с 0 до 1200°С, ее значение увеличивается почти в 17 раз.

Число Прандтля воздуха слабо зависит от температуры и при нагревании этого газа его величина сначала снижается до величины 0,674, а затем начинает расти, и при температуре 1200°С достигает значения 0,724.

Физические свойства атмосферного воздуха — таблица

t, °С	λ·102, Вт/(м·град)	а·106, м2/с	Pr	t, °С	λ·102, Вт/(м·град)	а·106, м2/с	Pr
-50	2,04	12,7	0,728	170	3,71	45,7	0,682
-40	2,12	13,8	0,728	180	3,78	47,5	0,681
-30	2,2	14,9	0,723	190	3,86	49,5	0,681
-20	2,28	16,2	0,716	200	3,93	51,4	0,68
-10	2,36	17,4	0,712	250	4,27	61	0,677
2,44	18,8	0,707	300	4,6	71,6	0,674
10	2,51	20	0,705	350	4,91	81,9	0,676
20	2,59	21,4	0,703	400	5,21	93,1	0,678
30	2,67	22,9	0,701	450	5,48	104,2	0,683
40	2,76	24,3	0,699	500	5,74	115,3	0,687
50	2,83	25,7	0,698	550	5,98	126,8	0,693
60	2,9	27,2	0,696	600	6,22	138,3	0,699
70	2,96	28,6	0,694	650	6,47	150,9	0,703
80	3,05	30,2	0,692	700	6,71	163,4	0,706
90	3,13	31,9	0,69	750	6,95	176,1	0,71
100	3,21	33,6	0,688	800	7,18	188,8	0,713
110	3,28	35,2	0,687	850	7,41	202,5	0,715
120	3,34	36,8	0,686	900	7,63	216,2	0,717
130	3,42	38,6	0,685	950	7,85	231,1	0,718
140	3,49	40,3	0,684	1000	8,07	245,9	0,719
150	3,57	42,1	0,683	1100	8,5	276,2	0,722
160	3,64	43,9	0,682	1200	9,15	316,5	0,724

Будьте внимательны! Теплопроводность воздуха в таблице указана в степени 102. Не забудьте разделить на 100! Температуропроводность воздуха указана в степени 106. Допускается интерполяция значений физических свойств воздуха в приведенных таблицах.

Суточный ход температур

Суточный ход температуры позволяет отслеживать какое время в сутках является наиболее холодным, а какое наиболее теплым. Есть несколько факторов, которые первостепенно влияют на этот показатель:

• Угол падения солнечных лучей на землю.
• Направление ветра.
• Облачность.

Все эти факторы важны, но ключевым является угол падения солнечных лучей на землю. Чем более отвесно падают лучи, те поверхность нагревается сильнее. Соответственно, чем угол наклона меньше, тем поверхность нагревается слабее. Этим объясняется и тот факт, что, например, утром земля нагревается не так интенсивно, как днём.

Здесь нужно сделать очень важное замечание. Все мы знаем, что солнце находится в зените в 12:00 дня, поэтому если рассматривать исключительно прогрев земной поверхности, то максимальная температура должна приходиться также на 12:00

Однако если исследовать суточный ход температуры воздуха, то становится понятным, что наиболее жаркое время — период с 14:00 до 15:00. Связано это с тем, что солнце пригревает не воздух, а поверхность земли, которая в свою очередь уже пробивает воздух. На это нужно время. Поэтому в любых географических изучение нужно понимать, что между прогреванием/охлаждением земной поверхности и прогреванием/охлаждением температуры воздуха должно пройти некоторое время. Также одним из примеров этого — наиболее прохладное время суток приходится на период с 5:00 до 6:00 утра. Летом это время рассвета, но несмотря на то, что солнце уже светит и прогревает земную поверхность, температура воздуха всё ещё прохладная.

Амплитуда температуры

Одним из важнейших метеорологических показателей при исследовании температуры воздуха является амплитуда. В простейшем смысле амплитуда представляет собой разницу между самой высокой и самой низкой суточной температурой воздуха. Максимальная температура замеряется в 14:00 дня, а минимальная в 6:00 утра. Связанно это с тем, о чем мы говорили выше.

В приведённом примере очевидно, что амплитуда суточной температуры воздуха составляет на третьем рисунке 18 градусов.

Среднесуточная температура

Выше уже отмечалось, что на метеорологических станциях температура воздуха измеряется 8 раз в сутки. Поэтому сравнение различных дней по температуре воздуха между собой достаточно трудоемкий процесс. Чтобы упростить, в географии используются такое понять как средняя температура воздуха. Простейшие выражение заключается в определении среднесуточной температурой воздуха. В основе определения этого показателя лежит простое арифметическое среднее. Расчеты производятся на основании входных параметров, которые могут быть двух типов:

• С разными знаками. Это означает, что максимальная температура выше нуля, а минимальная температура ниже нуля. В этом случае отдельно суммируются плюсовые показатели температуры и отдельно суммируются минусовые показателе температуры по абсолютному значению. Затем от наибольшего числа отнимается меньше, и происходит деление на количество замеров.
• С одним знаком. В данном случае и максимальная и минимальная температура находится обоюдно либо выше нуля либо ниже нуля. В этом случае все показатели суточной температуры суммируются и делится на количество замеров.

По опыту известно, что на начальном этапе обучения географии, наибольшие проблемы вызывает определение среднесуточной температурой воздуха по показателям с разными знаками. Давайте рассмотрим пример. За сутки было произведено 8 изомеров и известны следующие их показатели: -2, +3, +6, +9, +7, +2, -3, -4. Нужно произвести следующие действия:

• Находим сумму всех температуру, которые выше нуля. В данном случае это 27 градусов (3 + 6 + 9 + 7 + 2).
• Находим сумму всех температур с отрицательным знаком, но по абсолютному значению. В данном случае это 9 градусов (2 + 3 + 4).
• От большего значения вычитаемое меньшее и делим на количество замеров. Следовательно 27 — 9 = 18 / 8 = 2,25. Значит среднесуточная температура воздуха по приведенным данным составляет +2,25 градусов.

Если большую сумму дают показатели выше нуля, то конечная среднесуточная температура воздуха будет положительной. Если большую сумму дают показатели ниже нуля, только конечный результат будет отрицательным.

Аналогичным образом происходит измерение среднемесячной и среднегодовой температуры воздуха.

Основные виды подобных систем

Как показано на фото, воздушный обогрев, по принципу его работы, разделяется на три вида:

• полностью рециркуляционная система;
• аналог с частичной рециркуляцией;
• прямоточное обогревание.

Рециркуляционное отопление

В подобной конструкции осуществляется постоянная циркуляция и нагревание воздуха в помещениях. Вентиляция, при этом, может быть как естественной, так и принудительной. В последнем случае понадобится дополнительное оборудование.

Обычно, подобное обогревание монтируется на базе свободно рассеивающих нагревателей. Следует отметить, что собираемые при этом вентиляция и отопление совершенно не зависят друг от друга.

Также есть возможность смонтировать рециркуляционную воздушную систему на основе канальных генераторов тепла.

Отопление, имеющее частичный приток

Такое отопление использует исключительно канальные нагреватели воздуха. Основное его отличие от вышеописанного варианта — это соединение воздушного обогрева и приточной вентиляции. В подобной системе на вытяжной (возвратной) ветке воздуховода монтируется ответвление, идущее за пределы постройки, необходимое для забора внешнего воздуха.

Первая вариация более рациональна, так как дает возможность не применять дополнительный кулер при монтаже отопления. Это значительно уменьшает нагрузки на основной вентилятор.

Однако есть системы, где смешивание воздуха происходит за нагревателем. При таком варианте, разогретый до высокой температуры воздух помещений перемешивается с приточным холодным. При этом получается смесь заданной температуры. Летом подобная конструкция может играть роль приточной вентиляции. А если установить дополнительные приспособления, то она будет увлажнять и охлаждать помещения.

Приточный вариант воздушного обогревания

В такой системе осуществляется нагревание только наружного воздуха. Как указывает любая инструкция, при монтаже подобного обогрева нужно обязательно спроектировать мощную вытяжную вентиляцию.

Следует сказать, что своими руками легче всего и дешевле сделать отопление на основе рециркуляции воздуха в помещениях. Но использовать такое обогревание не всегда удается, исходя из санитарных требований, а также строительных норм.

Обогревать помещение прибором, который для этого не предназначен, может быть смертельно опасным. Короткие замыкание в домах, электричество, утечка газа – вот далеко не полный список проблем, которые могут возникнуть и привести к большим трудностям.

Нагревание воздуха и его температура

Источником тепла на планете считается энергия Солнца, которая поглощается землей, а та осуществляет нагревание воздуха.

Попав в воздушную оболочку, часть тепла поглощается ею, немного рассеивается, а другая отражается земной поверхностью и облаками.

Нагревание атмосферного воздуха происходит от поверхности планеты. Низкие облака уменьшают излучение Земли, они препятствуют ее остыванию и способствуют нагреванию воздуха. Безоблачное небо, наоборот, способствует сильному излучению, при котором происходит нагревание значительной массы воздуха. Температура воздуха определяется многими факторами, разберем основные.

На протяжении суток температура сильно колеблется, соответственно нагревание и охлаждение воздуха находятся в зависимости от угла падения солнечных лучей. Угол 90, предполагает значительное количество тепла, прибывающее на землю. Объясняется все это осевым вращением планеты. Вспомнить о нем можно в курсе 5 класса урок 3 «Земля во Вселенной».

Изменение температуры происходит также и по сезонам года, что является результатом вращения Земли вокруг Солнца.

Для характеристики климата некоторой местности важны средние месячные и годовые данные температуры воздуха за длительный период (30-50 лет). На метеостанциях измеряют температуру воздуха четыре раза в сутки: в 1 час, 7, 13 и 19. Показания термометра складывают и делят на четыре. Так получают среднюю суточную температуру.

Для получения средней месячной температуры складывают среднесуточные температуры и сумму делят на число дней в месяце.

Средняя годовая температура высчитывается путем нахождения суммы всех средних месячных температур и деления ее на 12.

Для характеристики сезонов особенно важны средние температуры января и июля, как самого холодного и самого теплого месяца в северном полушарии. Одним из существенных показателей является годовая амплитуда температуры воздуха, которая показывает разницу средней температуры двух месяцев. Давайте разберемся, как вычислить такую амплитуду температур. Для этого возьмем данные из предыдущей таблицы среднемесячных показателей Москвы в 2008 году. Холодным месяцем будет январь с показателем -10,3С, теплым – июль с 18,5С. Найдем разницу этих двух показателей.

18,5+(-10,3)= 8,2С

Таким образом, годовая амплитуда температур Москвы в 2008 году составила 8,2С.

Разница между высокой и низкой температурой суток дает суточную амплитуду.

Летом, в ясную погоду, суточная амплитуда бывает наибольшая, в пасмурную — наоборот. В местах, лишенных сплошного растительного покрова, суточная амплитуда температур больше, потому что почва без растительности лучше прогревается, но также быстро остывает.

Графическое изображение распределения тепла на Земле осуществляется изотермами температур. Изотермы – это линии, соединяющие места со схожей температурой за конкретный промежуток времени.

Например, на климатической карте Австралии показаны январские и июльские изотермы. Черным цветом обозначена январская изотерма, и составляет она в центре материка +30С, а ближе к побережью +20С. Июльские изотермы обозначены красным цветом и на юго-востоке составляют +10С, а на севере — +20С.

Способы промывки радиаторов и новые методы очистки внутренней поверхности ↑

В процессе эксплуатации внутренняя поверхность системы отопления покрывается ржавчиной, солевым налетом, и другими примесями. Все это затрудняет циркуляцию горячей воды и заметно снижает температуру воздуха в квартире. Регулярная прочистка батарей отопления устраняет засоры и восстанавливает нормальную циркуляцию теплового носителя.

Прочистить теплообменник, оснащенный кранами на выход и вход, допускается даже в тот период, когда центральное отопление уже работает, но при горячем стояке батареи остаются холодными. В первую очередь оба крана перекрывают, затем снимают радиатор при помощи подходящего гаечного ключа и разделяют его на секции. Следующая часть работы не требует особых навыков – каждый элемент хорошо промывают под сильной струей воды. Если внутри скопилось много накипи и осадок просто так не удаляется, придется бороться с ним с помощью химических средств. После просушки вся конструкция собирается в первоначальный вид, а все стыки тщательно заделываются.

Тяжелые батареи, которые невозможно снять, промывают прямо на месте. Для этого удаляют одну заглушку, а затем наливают внутрь, желательно под напором, горячую воду, в которую добавлен химический растворитель, например, кальцинированная сода. В таком состоянии отопительный элемент оставляют на пару часов, затем раствор сливают и под напором наливают чистую воду. Желательно сделать несколько полосканий, а при необходимости можно повторить химическую обработку. Для усиления эффекта по отсекам можно слегка постучать перед тем, как будет заливаться вода, это поможет налету отойти от стенок.

Для теплообменников, которые проблематично отключить и промыть, существуют профессиональное оборудование, позволяющее точечно удалять отложения в любой сезон, включая отопительный. Результат достигается посредством высокого давления, сжатого воздуха и ударных волн. Такое оборудование позволяет прочистить не только радиаторы, но и трубы.

Как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха

Калорифер обеспечивает и поддерживает желаемый температурный режим в помещении. Он устанавливается в систему приточной вентиляции, кондиционирования и отопления, способен обогревать значительные площади, поскольку отличается большой мощностью и производительностью. Чтобы прибор функционировал корректно, необходимо выполнить расчет мощности калорифера до его приобретения.

1. Классификация калориферов
2. Водяные
3. Паровые
4. Электрические
5. Достоинства и недостатки
6. Конструкция калориферов разных видов
7. Водяные и паровые калориферы
8. Расчет мощности калорифера
9. Водяной прибор
10. Паровой калорифер
11. Электрический калорифер

Особенности обогрева помещений воздухом

Подобные системы имею массу преимуществ, основные из них таковы.

Плюсы воздушного отопления

Вследствие самого принципа работы, такое отопление имеет очень высокую надежность. В частности, отсутствует опасность замораживания трубопровода, протечек и пр.

• Система экономична, так как универсальна. Есть возможность совместить обогревание помещений с их кондиционированием, вентиляцией, увлажнением и очищением воздуха. Все эти инженерные коммуникации станут использовать одну и ту же воздуховодную систему. Благодаря этому, цена работ резко снизится, так как вы сэкономите на стройматериалах и монтаже.
• Отсутствие тепловых энергозатрат на нагревание ).
• Если использовать не только обыкновенные фильтры, но и дополнительно – угольные, это будет устранять все посторонние запахи.
• Воздушное обогревание имеет высокий коэффициент полезного действия — до 90%.
• Отопление теплым воздухом автоматизировано. Система сама подстраивается на вырабатывание нужного количества тепла. В то время, пока вы будете отсутствовать, можно снизить обогревание всех помещений до +6/7 градусов. Это не даст жилищу остыть, при этом — значительно сэкономит энергоресурсы.
• Помещения быстро нагреваются до необходимого режима температур. В зависимости от свойств смонтированной системы, а также объема комнаты, нагреть ее можно за полчаса/час.
• Несложная и быстрая сборка такого отопления.
• Простое текущее обслуживание.
• Срок эксплуатации достаточно продолжителен – около 30 лет.

Минусы подобного отопления

1. Может возникать незначительный шум
   в обогреваемых помещениях.
2. Если на воздуховодные выходы не поставить особые противопылевые фильтры
   , то вместе с нагретым воздухом по помещениям будет перемещаться и пыль.

Зависимость температуры воздуха от географической широты

Мы уже отметили, что распределение солнечной радиации по территории Земли определяется многими факторами. Температура воздуха может меняться на протяжении суток и по сезонам года, а также она зависит от географической широты территории.

Рассмотреть изменение температуры с широтой мы можем с помощью ниже приведенной карты.

По карте хорошо видно, что температура на разных широтах различается. От полюсов к экватору наблюдается уменьшение среднегодовых температур. Изображенные среднегодовые изотермы не совмещаются с параллелями. Например, изотерма 0С достигает над сушей широты 40С, образуя «волны холода», а над океанами заходит за полярный круг, образуя «волны тепла». Почему же так получается, что на одной широте разные температуры?

Такое отклонение изотерм вызвано неодинаковыми условиями прогрева и охлаждения суши и моря, влияниями различных течений и господствующими ветрами.

В любом случае можно проследить определенную зависимость температуры от географической широты. В области экватора наблюдаются высочайшие температуры, для умеренных широт характерны средние значения от +10С до -10С. Температура на полюсах очень низкая от -10С до -40С.

Солнечная радиация неравномерно распределяется по территории Земли, что связано с ее вращением вокруг своей оси и вокруг Солнца. Следствием этого является различие температуры воздуха по широтам. Там где поступает большое количество тепла, например область экватора, характерны высокие температуры и наоборот. Поэтому принято выделять пояса освещенности.

Пояса освещенности Земли 

Внимательно изучив карту, мы можем сказать – сколько поясов освещённости можно выделить.

Существует семь поясов освещенности: жаркий, два умеренных, два холодных и два вечного мороза. Границы поясов освещенности проходят по параллелям.

В области экватора простирается жаркий пояс освещенности, который захватывает и тропические широты. С обеих сторон проходят изотермы +20С.

Выделяют по обеим сторонам от экватора – умеренные пояса освещенности. По тропикам проходит изотерма +20С, а по полярным кругам +10С.

Холодными поясами принято считать области за полярным кругом, расположенные между изотермами +10С и 0С. На суше это зоны тундры.

Какие пояса освещенности считаются наиболее холодными? Это две области вечного мороза, расположенные на полюсах.

Для каждого пояса освещенности существует свой температурный режим. Все это определяет различие природных условий между поясами.

За что наградили Джорджо Паризи?

Область его исследований охватывает практически любые неупорядоченные системы.

Примерно в 1980 году Паризи представил своё объяснение того, как очевидно случайные явления следуют скрытым правилам.

Так, он обнаружил паттерны (упорядоченные структуры) в неупорядоченных сложных материалах, таких как спиновые стёкла.

Последние интересны тем, что у них отсутствует так называемый дальний порядок, но вместе с тем беспорядок в них не меняется со временем.

Попробуем пояснить на пальцах. Газ – это облако из огромного количества отдельных частиц. Можно пытаться спрогнозировать поведение облака, подсчитав каким будет поведение каждой частицы, составляющей облако. Но это очень затратно и долго. Не проще ли описать поведение облака, вычислив средний вклад каждой отдельной частицы?

Перевод Вести.Ru.

Также мы знаем, что частицы в газе можно рассматривать как крошечные шарики. Повышение температуры заставляет их увеличивать скорость хаотичного движения в пространстве.

Когда температура падает или давление увеличивается, шарики в газе сначала конденсируются в жидкость, а затем упаковываются в твёрдое тело (например, кристалл). В кристалле такие шарики расположены в определённом порядке. Совсем не так хаотично, как в облаке или в жидкости.

Однако, если температура упала быстро или быстро поднялось давление, шарики могут «сложиться» в неправильный узор, который не меняется даже при дальнейшем охлаждении или сжатии.

Если эксперимент повторить, то шары примут новый узор (новый хаос), несмотря на то, что изменение происходит точно так же. Нечто похожее происходит и в спиновых стёклах. Хаотичная на первый взгляд система подчиняется определённому порядку.

Перевод Вести.Ru.

Работа Паризи позволила спрогнозировать изменение таких систем, несмотря на весь хаос. Сегодня она считается одним из самых важных вкладов в теорию сложных систем

При этом неважно, о каких системах идёт речь. Работа Паризи позволяет понять и описать множество систем и явлений не только в физике, но и в других, очень разных областях, таких как математика, биология, нейробиология и машинное обучение

Таким образом, Паризи заложил основу изучения сложных неупорядоченных систем. А Манабэ и Хассельманн заложили физическую основу для наших знаний о климате Земли.

Осталось всего ничего, попытаться сдержать нагрев атмосферы.

Перевод Вести.Ru.

На пресс-конференции профессора Паризи спросили, чем он занимается сегодня. Он ответил, что продолжает изучать физику стёкол и анализирует большие данные, чтобы лучше понять пандемию новой коронавирусной инфекции.

Также его спросили, как он отметит эту награду? «Ещё не думал, – ответил нобелевский лауреат. – Но из-за ковида, большое празднование закатить не удастся».

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».