Відрізняються по тепловіддачі дві батареї опалення, пофарбовані по-різному
Зазвичай батареї опалення (а також екрани до них) забарвлюють у світлі тони – білий, жовтий. Цікаво, якщо пофарбувати таку ж батарею в чорний матовий колір, чи зміниться нагрів приміщення цією батареєю? Хотілося б отримати хоча б грубу оцінку.
Довжина хвилі випромінювання нагрітої поверхні залежить від температури поверхні. Якщо фарби відрізняються тільки кольором, але не своїми теплоізоляційними властивостями або товщиною покриття, то температура поверхні шару фарби буде однакова. До речі, зараз є покриття з термоізолюючими властивостями, їх точно не потрібно застосовувати для фарбування батарей. Колір впливатиме на вторинне відображення теплового випромінювання, наприклад, від екрана чи інших поверхонь. Білі поверхні відображають більше, ніж поглинають, але в балансі тепла ця різниця невелика, не так багато відбитих променів повернеться на батарею. А для конвективного теплообміну колір не має жодного значення, там важлива швидкість циркуляції повітря.
Ближче за всіх до істини підійшов Білодєдов. Ось детальніша відповідь.
Батареї нагрівають прилегле до них повітря безпосередньо, а далеко тепле повітря йде в приміщення. Це конвекційне нагрівання. Але є й другий механізм нагріву – випромінювання нагрітим тілом електромагнітних хвиль в інфрачервоному діапазоні. Як показав згадуваний тут Кірхгоф, випромінювальна здатність будь-якого тіла пропорційна його здатності поглинати випромінювання. Найсильніше поглинає (і випромінює) "абсолютно чорне тіло" (термін придумав той самий Кірхгоф). Воно поглинає все випромінювання, тобто коефіцієнт поглинання ε = 1.
А ось ідеальне дзеркало взагалі не поглинає та не випромінює. Реальні тіла відносяться до "сірих". У сажі, наприклад, ε = 0,95. Приблизностільки ж у чорного чавуну. А ось у пофарбованого світлою фарбою ε
0,7, а у нікельованої поверхні – лише 0,06. Ще менше полірованих металів. Поліровані поверхні мало нагріваються, а й самі мало випромінюють. І навпаки, темні поверхні сильно нагріваються випромінюванням і добре випромінюють теплові промені. Чорний автомобіль на сонці нагріється набагато сильніше, ніж світлий. А в посрібленій колбі термоса випромінювання невелике, окріп у ньому остигає повільніше. А лід у ньому зберігатиметься довго: теплове випромінювання зовні мало його гріє (воно відбивається). У таких термосах (судинах Дьюара) зберігають рідкий азот та інші зріджені гази. До речі, якщо чайник блищить (наприклад, він нікельований), то остигати він за інших рівних умов буде повільніше.
Все це стосується і батареї опалення. Пофарбовані світлою фарбою випромінюють менше ніж пофарбовані темною фарбою. Прикинемо, наскільки. За законом Стефана-Больцмана випромінювання абсолютно чорного тіла пропорційно до абсолютної температури в 4-му ступені. Для реального "сірого" потрібно враховувати його випромінювальну здатність? Батарея і сама поглинає ІЧ-випромінювання з кімнати, й у підручниках наводиться відповідна формула, куди входять температури як батареї, і кімнати (у кельвінах 4-го ступеня). Легко показати, що якщо нагріти батарею від 20оС на 40 градусів, її випромінювання збільшиться в 81 раз. Розрахунок (приблизний, звісно) показує наступне. Нехай батарея площею 1 кв. м пофарбована коричневою олійною фарбою (для неї ε
0,8). Температура води в ній нехай буде 70°С, а кімнати – 20°С. Тоді потужність ІЧ-випромінювання такої батареї буде 300 Вт. Не так уже й мало. Ще сильніше грітиме батарея, пофарбована чорною матовою (не блискучою!) фарбою. А якщо фарба буде білою, потужністьвипромінювання буде менше. Але естетичні міркування зазвичай беруть гору, і батареї (відкриті) зазвичай фарбують світлими фарбами.