ОСНОВНІ ТЕРМОДИНАМІЧНІ ПРОЦЕСИ В ЗИМОВОМУ КЛУБІ БДЖІЛ

ОСНОВНІ ТЕРМОДИНАМІЧНІ ПРОЦЕСИ В ЗИМОВОМУ КЛУБІ БДЖІЛ

Відомо, що зимовий клуб бджіл утвориться при осіннім стабільному зниженні зовнішньої температури до 6— 8 °С. Під час зимівлі бджоли, що перебувають у клубі, споживають мед, що є джерелом життєвої енергії, що дозволяє підтримувати в зимовому клубі необхідні температури. Так, у центрі клубу може підтримуватися температура 28-30 °З, а до периферії вона падає й на зовнішній стороні (кірці) клубу може становити 6— 10 °С. Якщо зовнішня температура підніметься вище 8-10 X, то клуб розпадеться. Отже, умовою існування клубу є наявність за межами клубу зовнішньої температури нижче температури кірки клубу. Як тільки це так, то існуючий клуб завжди буде джерелом тепла, що перебуває у внутриульевом просторі. А як це джерело тепла буде впливати на температуру самого внутриульевого простору?.
Відповідно до законів фізики явище теплообміну, тобто передачі тепла, здійснюється за допомогою процесу теплопровідності, процесу конвекції або променистим теплообміном.
Явище теплопровідності виникає при наявності різниці температур у різних крапках обсягу. У загальм.випадку кількість тепла, переданого за рахунок явища теплопровідності, залежить від властивостей середовища, через яку цей процес проходить. Кількісною характеристикою здатності середовища передавати тепло за рахунок її теплопровідності є коефіцієнт теплопровідності. У нашім випадку передача тепла від кірки клубу відбувається равнонаправленно в усі сторони через повітря. Однак відомо, що нерухливе повітря є одним із кращих теплоизоляторов, тому що коефіцієнт теплопровідності в нього дуже низький. Із цієї причини добір тепла від зимового клубу за рахунок явища теплопровідності через повітря буде незначним. З огляду на, що клуб при оптимальних умовах зимівлі є малопотужним джерелом тепла (2-5 Вт), і все сказане вище, можна дійти висновку, що нагрівання внутриульевого простору зим- їм клубом за рахунок теплопровідності повітря фактично не буде відбуватися.
Променистий теплообмін (теплове випромінювання) виникає в будь-якого тіла, температура якого вище температури абсолютного нуля. За законом фізики, потужність теплового випромінювання пропорційна четвертого ступеня абсолютної температури випромінюючого тіла. Стосовно до нашого аналізу це означає, що чим вище буде температура кірки клубу щодо температури зовнішнього середовища, тим сильніше клуб буде випромінювати тепло. При зовнішній температурі, рівній температурі кірки клубу, теплові випромінювання клубу й зовнішнього простору однакові. У міру зниження зовнішньої температури тепловий контраст клубу буде зростати, і буде збільшуватися потужність теплового випромінювання. Однак, як показують дослідження, на теплове випромінювання клубу навіть при низьких зовнішніх температурах витрачається потужність не більше 2-4 Вт (Трифонов А.Д., 1991). Оскільки теплове випромінювання нагрітого тіла відбувається равнонаправленно в усі сторони, то розсіювання теплової потужності при цьому здійснюється в сфері обсягу простору, отже, що розсіюється потужність на нагрівання простору буде різко падати (назад третього ступеня відстані) по напрямку від джерела теплового випромінювання. Із цієї причини, а також через малу потужність теплової енергії, що витрачається клубом на теплове випромінювання, Нагрівання внутриульевого простори буде обмежуватися декількома сантиметрами простору навколо кірки клубу. За рахунок теплового випромінювання навколо клубу буде виникати так звана «теплова сорочка» товщиною в кілька сантиметрів, за межами якої у всьому іншому обсязі внутриульевого простору температура практично буде мало відрізнятися від зовнішньої. Варто помітити, що за рахунок теплового випромінювання в простір передається сухе тепло, не повязане з вологою повітря. У такому аспекті це тепло є бажаним для підтримки оптимального мікроклімату в зимовому клубі. Це саме те тепло, за яким «полюють» бджолярі, сильно скорочуючи гніздо. Однак «видобуток» у цьому випадку ніколи не може бути великий, а от негативні наслідки такого скорочення часто можуть бути значними, про що більш докладно будемо говорити далі.
Явище конвекції полягає в тому, що нагрітий джерелом тепла повітря, як більше легкий, завжди буде підніматися нагору в навколишньому його більше холодному повітрі. Це повною мірою ставиться й до зимового клубу, з якого за рахунок явища конвекції тепле повітря буде спрямовуватися нагору по всій поверхні, за винятком його нижньої частини. Це тепло буде вносити свій внесок у підтримку «теплової сорочки» у верхній частині клубу. Треба мати на увазі, що за рахунок явища конвекції із клубу виділяється вологе тепло, оскільки видихуваний бджолами тепле повітря завжди має високу вологість. Із цієї причини це вологе тепло бажано із клубу видаляти, тому що зайва вологість при зимівлі гірше сухого холоду.
Що ж стосується обігріву внутриульевого простору за рахунок явища конвекції, те тут треба мати на увазі, що на нагрівання за рахунок конвекції витрачається майже така ж теплова потужність, як і на теплове випромінювання (Трифонов А.Д., 1991). Але при цьому конвективное вологе тепло поширюється тільки нагору. При наявності гарної висхідної вентиляції більша частина цього тепла разом із зайвою вологою буде йти в зовнішній простір через верх вулика. У цьому випадку говорити про обігрів внутриульевого простору конвективным теплом не доводиться.
Якщо висхідна вентиляція слабка або її зовсім ні, то конвективное тепло у вигляді вологого теплого повітря буде «розтікатися» по стелі. При цьому буде відбуватися охолодження вологого теплого повітря, у результаті чого почнеться конденсація вологи на стелі й стінках у вигляді крапель або паморозі. У цій ситуації якась частина внутриульевого простору, що перебуває під стелею, буде мати температуру трохи вище зовнішньої. Інше внутриульевое простір конвективным теплом.
обігріватися не буде. Таким чином, через названі причини за рахунок конвективного тепла може обігріватися тільки та частина внутриульевого простору, що безпосередньо примикає до верхньої частини клубу.
Із усього сказаного треба, що зимовий клуб бджіл дуже слабко впливає на температуру внутриульевого простору. Численними дослідженнями встановлено, що під час зимівлі бджоли підтримують позитивні температури тільки усередині клубу й на його поверхні. Температура повітря усередині вулика не набагато відрізняється від зовнішньої температури.
Висновки.
1.
Теплова енергія зимового клубу бджіл за рахунок явищ теплового випромінювання й конвекції утворить навколо клубу «теплову сорочку» товщиною всього кілька сантиметрів.
2.
За межами «теплової сорочки» температура внутриульевого простору мало відрізняється від зовнішньої температури. Отже, зимовий клуб бджіл, через свою теплову малопотужність, не здатний обігрівати всі внутриульевое простір.
3.1.3.