А. Панов - Большой космический обман США. Часть 20. Аэродинамический нагрев и «космические» капсулы НАСА

Велюров об уничтожении спускаемого аппарата температурой в ударной волне: «2. Правда ли, что спускаемый аппарат сгорает при торможении в атмосфере из-за слишком высокой температуры воздуха в ударной волне?

Нет, не правда. Например, температура пламени горелки газовой плиты вдвое превышает температуру плавления алюминия, из которого делается кухонная посуда, например, кастрюли, те же алюминиевые чайники. Но чайнику это ровным счетом ничем не грозит, пока в нем налита вода. Поэтому, сама по себе температура газа не является единственным определяющим фактором». [2] Пламя может не достигать температуры плавления железа, но при этом идет размягчение сварочных швов. Если пайка элементов, составляющих чайник, осуществлялась при помощи олова, то разрушение чайника будет очень быстрым, когда кончится вода и температура дна чайника приблизится к температуре пламени.

Велюров о чайнике для «чайников». Автор объясняет, почему чайник не плавится при длительном нагревании:

3. Почему сгорает чайник?

Это тот редкий случай, когда любая домохозяйка даст фору даже доктору наук. Элементарно! Потому что в чайнике нет воды! Теперь переведем данный ответ на язык физики. Все, что нужно знать из курса термодинамики – это то, что тепло передается исключительно от горячего тела холодному, но никак не наоборот! При этом теплообмен пропорционален разности температур двух тел, а не абсолютной температуре как таковой. Нагревание чайника на газовой плите хорошо описывается законом Ньютона-Рихмана:

dQ = α· (tг – tст) ·dS·dt

Здесь: tст и tг – температура стенки и температура газа; α – коэффициент теплоотдачи; dS – поверхность теплообмена; dt – время теплообмена

4. Что происходит с пустым чайником на огне?

Наличие позитивной разницы температур между пламенем и чайником (tг – tст)> 0 формирует конвективный теплообмен dQ от пламени на стенку чайника. Поскольку чайник пуст, то дальше передать полученную теплоту некуда. Поэтому полученное от пламени тепло идет на повышение внутренней энергии металла – на его нагрев. Можно, конечно, сделать чайник исключительно толстостенным, чтобы нагрев металла длился как можно дольше. Но такой чайник будет очень тяжелым и дорогим, а значит – никому не нужным.

5. До каких пор будет нагреваться чайник?

Пока будет положительной разница температур пламени и стенки (tг – tст)> 0 будет конвективный теплообмен, т.е. будет нагрев чайника. Чайник всегда стремится достичь температуры пламени: tст → tг. Поэтому пустой алюминиевый чайник «сгорит» при любой температуре пламени, будь то 1000°С, 2000°С или 5000°С. Просто с разной скоростью…

6. Что надо сделать, чтобы чайник не сгорел?

Элементарно! Налить в него воды!

7. Что происходит с полным чайником на огне?

Из-за позитивной разницы температур между пламенем и стенкой (tг – tст)> 0, тепло огня dQ передается стенке чайника. Далее, тонкая стенка чайника передает тепло dQ воде по точно такому же закону Ньютона-Рихмана, только с другим коэффициентом α. Поскольку масса воды значительно больше массы чайника, то чайник греется медленно. Но, вот мы доходим до отметки, когда температура воды составит ровно 100°С. Что будет дальше? Дальше будет происходить самый удивительный процесс – фазовый переход молекул Н2О из жидкой фазы в газовую, именуемый в простонародье – кипение. Главная особенность фазового перехода (кипения) – оно происходит при постоянной температуре tж=const и сопровождается очень большим поглощением теплоты. Это означает, что до тех пор, пока в чайнике остается запас воды, он будет «термостатирован» – температура воды никогда не превысит 100°С (при атмосферном давлении), сколько бы вы этот чайник ни грели!

На рисунке: кипячение воды в чайнике». [2] Принцип кипячения воды в чайнике используется в специальных кастрюлях для варки молочной каши. Молоко не пригорает, пока в промежутке между стенками специальной кастрюли, есть вода. Стенки такого приспособления не нагреваются выше температуры кипения. Пока вода в чайнике есть, и она кипит, температура стенки чайника не будет превышать температуры кипения воды. Вода испаряется и начинается увеличение температуры материала чайника. Начинают разрушаться сварные швы.

Может отпасть носик чайника и днище чайника, если он сварен из металлических элементов, которых в таком столовом приборе три штуки: корпус, днище и носик. Температура не достигает температуры плавления металла, а все разрушается – корпус отдельно, днище чайника отдельно, носик отваливается.