Основные термодинамические процессы в зимнем клубе пчел

Основы пчеловодства / Зимовка пчел / Основные термодинамические процессы в зимнем клубе пчел

Страница 1

Известно, что зимний клуб пчел образуется при осеннем стабильном понижении внешней температуры до 6— 8 °C. Во время зимовки пчелы, находящиеся в клубе, потребляют мед, являющийся источником жизненной энергии, которая позволяет поддерживать в зимнем клубе необходимые температуры. Так, в центре клуба может поддерживаться температура 28-30 °C, а к периферии она падает и на внешней стороне (корке) клуба может составлять 6— 10 °C. Если внешняя температура поднимется выше 8—10 X, то клуб распадется. Следовательно, условием существования клуба является наличие за пределами клуба внешней температуры ниже температуры корки клуба. Коль скоро это так, то существующий клуб всегда будет являться источником тепла, находящимся во внутриульевом пространстве. А как этот источник тепла будет влиять на температуру самого внутриульевого пространства?

В соответствии с законами физики явление теплообмена, т.е. передачи тепла, осуществляется посредством процесса теплопроводности, процесса конвекции либо лучистым теплообменом.

Явление теплопроводности возникает при наличии разности температур в разных точках объема. В общем случае количество тепла, передаваемого за счет явления теплопроводности, зависит от свойств среды, через которую этот процесс проходит. Количественной характеристикой способности среды передавать тепло за счет ее теплопроводности является коэффициент теплопроводности. В нашем случае передача тепла от корки клуба происходит равнонаправленно во все стороны через воздух. Однако известно, что неподвижный воздух является одним из лучших теплоизоляторов, так как коэффициент теплопроводности у него очень низкий. По этой причине отбор тепла от зимнего клуба за счет явления теплопроводности через воздух будет незначительным. Учитывая, что клуб при оптимальных условиях зимовки является маломощным источником тепла (2—5 Вт), и все сказанное выше, можно прийти к выводу, что нагрева внутриульевого пространства зим- ним клубом за счет теплопроводности воздуха фактически не будет происходить.

Лучистый теплообмен (тепловое излучение) возникает у любого тела, температура которого выше температуры абсолютного нуля. По закону физики, мощность теплового излучения пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры излучающего тела. Применительно к нашему анализу это означает, что чем выше будет температура корки клуба относительно температуры внешней среды, тем сильнее клуб будет излучать тепло. При наружной температуре, равной температуре корки клуба, тепловые излучения клуба и внешнего пространства одинаковы. По мере понижения внешней температуры тепловой контраст клуба будет возрастать, и будет увеличиваться мощность теплового излучения. Однако, как показывают исследования, на тепловое излучение клуба даже при низких внешних температурах расходуется мощность не более 2—4 Вт (Трифонов А. Д., 1991). Поскольку тепловое излучение нагретого тела происходит равнонаправленно во все стороны, то рассеяние тепловой мощности при этом осуществляется в сфере объема пространства, следовательно, рассеиваемая мощность на нагрев пространства будет резко падать (обратно третьей степени расстояния) по направлению от источника теплового излучения. По этой причине, а также из-за малой мощности тепловой энергии, расходуемой клубом на тепловое излучение, Нагрев внутриульевого пространства будет ограничиваться несколькими сантиметрами пространства вокруг корки клуба. За счет теплового излучения вокруг клуба будет возникать так называемая «тепловая сорочка» толщиной в несколько сантиметров, за пределами которой во всем остальном объеме внутриульевого пространства температура практически будет мало отличаться от наружной. Следует заметить, что за счет теплового излучения в пространство передается сухое тепло, не связанное с влагой воздуха. В таком аспекте это тепло является желательным для поддержания оптимального микроклимата в зимнем клубе. Это как раз то тепло, за которым «охотятся» пчеловоды, сильно сокращая гнездо. Однако «добыча» в этом случае никогда не может быть большой, а вот негативные последствия такого сокращения часто могут быть значительными, о чем более подробно будем говорить дальше.