Охота на самородки - страница 8

Рисунок 17. Термограмма стеклянной чашки с кимберлитовым песком, галькой и утопленным в песок золотым кольцом с бриллиантом, обдуваемые вентилятором холодным воздухом из окна.

Кварцевый песок и алмазный песок

В эксперименте две одинаковые (близкие по объему) навески кварцевого песка (0,5 мм) и мелких алмазов (0,5 мм) располагались тонкими слоями на подоконнике (рисунок 19) и обдувались вялым потоком воздуха (11 ^>оС) из окна с улицы. Производилась съемка тепловизором Testo 875. Была получена термограмма (рисунок 18).

Полученная ИК-картинка показывает, что алмазная навеска охладилась до 13,5 ^>оС и явно отличается в представленной палитре: алмазы – фиолетово синие, а подоконник и кварцевый песок – оранжево-красные.

Алмазный песок, не смотря на наличие воздушных прослоек в нём, характеризуется более высокой теплопроводностью по сравнению с кварцевым песком. Воздушные прослойки между частиц алмазного песка снижают теплопроводность, но не на столько, чтобы теплопроводность алмазного песка стала близкой к теплопроводности кварцевого песка и подоконника.

Поскольку алмазный песок обладает высокой теплопроводностью, он быстрее и эффективнее отводит тепло при обдуве воздухом, чем кварцевый песок и подоконник.

Это приводит к более сильному охлаждению алмазного песка и, следовательно, к его минимальной температуре в 13,5°C.

Кварцевый песок и подоконник обладают более низкой теплопроводностью по сравнению с алмазным песком.

Из-за более низкой теплопроводности, кварцевый песок и подоконник менее эффективно отводят тепло при обдуве потоком воздуха.

Это приводит к меньшему изменению их температур, чем у алмазного песка, и к более высокой температуре в 19,5°C.

Таким образом, разные теплофизические свойства материалов (теплопроводность) приводят к различиям в изменении температуры объектов при обдуве потоком воздуха. Результирующие температуры объясняются разной способностью материалов отводить тепло и реагировать на воздействие внешних факторов.

Когда материалы имеют различные теплоемкости, процесс охлаждения или нагревания объектов при обдуве потоком воздуха становится более сложным и требует дополнительных объяснений.

Рассмотрим влияние теплоемкости на нагрев и охлаждение исследуемых минералов.

Теплоемкость материала определяет количество теплоты, необходимое для изменения его температуры на один градус Цельсия. Минералы с более высокой теплоемкостью требуют большего количества тепла для нагревания и, наоборот, отдают большее количество тепла при охлаждении.

В процессе охлаждения более низкая теплоемкость алмазного песка, равная 502 Дж/(кг·К), означает, что он будет обладать меньшим запасом тепла и будет охлаждаться быстрее при обдуве воздухом.

Кварцевый песок и подоконник, с более высокой тепловой емкостью (теплоёмкость кварца=750 Дж/ (кг·К)), охлаждаются медленнее при обдуве воздухом из-за большего количества теплоты, которое им необходимо отдать для снижения температуры.

Это может привести к более высокой температуре кварцевого песка и подоконника (19,5°C), по сравнению с алмазным песком (13,5°C), который остается более холодным из-за более низкой теплоемкости.