Охота на самородки - страница 9

Из-за различий в теплоемкости материалов, процесс охлаждения при обдуве потоком воздуха приводит к неравномерному уменьшению температуры объектов.

Материалы с более высокой теплоемкостью могут сохранять более высокую температуру дольше, чем объекты с более низкой теплоемкостью.

Таким образом, различия в теплоемкости материалов приводят к неравномерному охлаждению объектов при обдуве потоком воздуха, и более высокая теплоемкость может привести к сохранению более высокой температуры объектов в процессе охлаждения.

Рассмотрим влияние отношения поверхности к объему исследуемого объекта на нагрев и охлаждение.

Да, отношение поверхности охлаждаемой частицы к ее объему может повлиять на процесс охлаждения. Этот параметр называется поверхностно-объемный коэффициент (отношение поверхности к объему) и может иметь важное значение при охлаждении или нагревании объектов. Влияние этого коэффициента на процесс охлаждения в вашем случае можно объяснить следующим образом.

У частиц с большим отношением поверхности к объему (например, минералы, которые обычно имеет более сложную и многоугольную структуру, чем кварцевый песок) имеется большая поверхность, через которую может осуществляться теплообмен с окружающей средой.

Благодаря более большой поверхности, охлаждение объекта происходит быстрее за счет увеличенной площади контакта с воздухом.

У частиц с меньшим отношением поверхности к объему (например, кварцевый песок, состоящий из шарообразных частиц) поверхность, через которую может происходить теплообмен, ограничена. Из-за более маленькой поверхности для теплообмена, процесс охлаждения может занимать больше времени, так как ограничены контактные поверхности с окружающим воздухом.

Таким образом, поверхностно-объемный коэффициент оказывает влияние на процесс охлаждения объектов, где объекты с более высоким отношением поверхности к объему могут охлаждаться быстрее из-за более эффективного теплообмена с окружающим воздухом, в то время как объекты с меньшим отношением поверхности к объему могут охлаждаться медленнее из-за ограниченного контакта с воздухом.

Рисунок 18. Термограмма двух навесок: кварцевого песка (0,5 мм) и алмазного песка (0,5 мм), лежащих на подоконнике слева на право соответственно и обдуваемых воздушным потоком из окна.

Рисунок 19. Кварцевый песок (слева) и алмазный песок(справа) в видимом диапазоне электромагнитных волн, термограмма которых показана рисунке 18.

Кимберлитовый песок и алмазный песок

Если распознавать алмазы в реальных условиях, то следует их сравнить по охлаждению с кимберлитом. Для этого был проведен следующий эксперимент. Как и в предыдущем эксперименте сравнивались две одинаковые (близкие по объему) навески: кимберлитовый безалмазный песок (средний размер 0,5 мм) и навеска мелких алмазов (0,5 мм).

Навески, лежащие тонкими слоями на бумажной подложке (книга) на подоконнике, обдувались потеком воздуха (20 ^>оС) из окна с улицы. Производилась съемка тепловизором Testo 875. Была получена термограмма (рисунок 20). На рисунке 21 навески показаны в видимом диапазоне электромагнитных волн.

Как и в предыдущем эксперименте алмазы оказались более холодными (минимальная температура 19,8 ^>оС), а кимберлитовый песок, имеющий удельную теплоемкость 800 Дж/ (кг·К) и низкую теплопроводность был с температурой чуть ниже комнатной (24 ^>оС).

Рисунок 20. Термограмма кимберлитового безалмазного песка (лежит слева) и мелких алмазов (справа), лежащий на бумажной подложке и обдуваемых воздухом из окна.