1 градус в сутки - это о чем?
Многие и наверняка не раз слышали, что термос (вагон или контейнер) теряет якобы 1 (один) градус в сутки. Услышать это можно от вполне авторитетных людей в нашей отрасли. Поговаривают даже, что автором этого утверждения является одна из моих коллег.
Тем не менее, это утверждение неверно не только формально, но и по существу. То есть дело даже не в том, 1, 2 или 3 градуса в сутки теряется. Такая оценка в принципе неверна, когда речь идёт о темпе изменения температуры груза внутри транспортного средства без задействования термического оборудования.
Для начала представим упрощённую модель процесса (сегодня все действия будем совершать умственно, а кому хочется разобраться с режимом "термос" более основательно - читаем тут). Имеем термодинамическую систему "наружный воздух - кузов транспортного средства - груз" и теплоемкость груза - константу во всем диапазоне допустимых требований к температурам транспортирования груза. Заметим, это типичная ситуация для груза с невозможностью фазового перехода, то есть без замораживания/размораживания и т.п. процессов, связанных с изменением его агрегатного состояния.
Напомню также, что теплоемкость груза характеризует количество тепла, которое необходимо подвести или отвести от единицы массы груза, чтобы его температура изменилась на один градус. Таким образом, чтобы температура груза изменялась линейно (то есть чтобы было верно утверждение типа "термос теряет столько-то градусов в сутки"), необходимо, чтобы количество тепловой энергии, проникающей через ограждения грузового помещения транспортного средства, всегда было постоянным.
Однако это не так. Количество тепловой энергии, проникающей через ограждения кузова транспортного средства, будет определяться перепадом температур внутри и снаружи кузова:
Q = K * F * ∆T,
гдеK - значение общего коэффициента теплопередачи кузова, Вт/(м^2*K);F - средняя площадь подверженности кузова, м^2;∆T - перепад средних температур внутри и снаружи кузова (в нашей упрощённой модели можно считать это переводом между стеной температурой наружного воздуха и средней температурой груза), гр. Цельсия.
Нетрудно заметить, что по мере изменения температуры груза, ∆T будет уменьшаться и, следовательно, будет уменьшаться количество тепла, проникающее через ограждения кузова транспортного средства.
Таким образом, исходное утверждение, что груз теряет столько-то градусов в сутки, неверно по сути. В начале перевозки темп этих потерь будет значительно выше, чем в конце перевозки. И поскольку речь не о случайных колебаниях температуры, а о направленном процессе, оперировать средней величиной потерь тут также в корне неверно.
Напоследок небольшое упражнение для мозгов. Усложним нашу расчетную модель процесса изменения температуры груза внутри транспортного средства без задействования термического оборудования. Пусть теплоемкость груза не константа. Это также можно часто наблюдать на практике при перевозках замороженных грузов или сложных масложировых продуктов (например, смесей жиров, таких как заменитель молочного жира (ЗМЖ) - график изменения теплоемкости можно посмотреть на рисунке ниже). Теплоемкость этих продуктов в диапазоне температур их хранения/транспортирования изменяется, и это изменение может достигать кратной величины. Потому игнорировать эту особенность перевозимого груза не правильно.
Каким образом такие изменения теплоемкости будут влиять на темп изменения температуры груза? Мало того, что основной влияющий фактор (изменяющийся перепад температур внутри и снаружи кузова транспортного средства) базовой модели остается и в новых условиях, изменение температуры груза из логарифмической кривой трансформируется в более сложную кривую. Там, где теплоемкость груза растет, темп изменения температуры груза будет пропорционально замедляться. И наоборот.
Описанный нюанс можно наблюдать в реальной природе. Многие наверное обращали внимание, что осенью при понижении температуры она словно бы упирается в нулевую отметку и, как правило, с первого раза никогда ее устойчиво не пробивает. Температура словно топчется около нуля, порой продолжительное время. И связано это как раз с фазовым переходом жидкой воды (в почве, воздухе) в состояние льда. Данный переход характеризуется значительной скрытой теплотой образования льда, которая зависит от количества вымороженной влаги и может быть включена в общую кривую теплоемкости, приводя к ее описанным характерным особенностям.
Аналогичные вещи, только в обратном направлении, можно наблюдать весной при таянии снега. Температура растет с увеличением продолжительности светового дня, но словно бы упирается в ноль. В течение какого-то времени лед и снег тают, и все это время температура как правило болтается около нуля. Как основная масса льда растает, температуру сразу вышвыривает в плюсовую область и она быстро достигает устойчивых положительных значений (если в середине апреля как правило бывает все еще около нуля, то на майские мы все уже ходим в футболках). Разумеется, год на год не приходится и все определяется конкретными местными условиями. Но в целом физика процесса именно такова.
Вместо послесловия
Данная статья написана мною как иллюстрация того подхода, к которому я стремлюсь в рамках данного канала. Да, популяризация научных знаний, образование и просвещение - с этим никто не спорит. Как и с тем, что популяризация это всегда некоторое упрощение знания, чтобы сделать его доступным для восприятия менее подготовленной публики. Иначе не бывает. И это понимает каждый популяризатор науки и научное сообщество ему это, как правило, прощает.
Но тут важно не перегнуть палку. Популяризация не должна искажать знание настолько, чтобы терялось правильное понимание физики излагаемых процессов. А утверждение про 1 градус в сутки - это как раз пример неправильной популяризации, когда искажается сам научный фундамент знания, что превращает его в выхолощенную догму. К тому же неверную.
Надеюсь, говоря теперь про 1 градус в сутки все будут понимать, что это не более чем фигура речи. А ещё лучше не говорить этих глупостей вообще 😏
