Ре­ше­ние.

Теп­ло­вая труб­ка ра­бо­та­ет сле­ду­ю­щим об­ра­зом. Тем­пе­ра­ту­ру ки­пе­ния жид­ко­сти сле­ду­ет по­до­брать так, чтобы она имела про­ме­жу­точ­ное зна­че­ние между тем­пе­ра­ту­рой устрой­ства и тем­пе­ра­ту­рой окру­жа­ю­щей среды. Тогда между де­та­лью и ки­пя­щей жид­ко­стью идет теп­ло­об­мен. Бла­го­да­ря по­ступ­ле­нию тепла жид­кость вы­ки­па­ет, пар под­ни­ма­ет­ся вверх, кон­так­ти­ру­ет с окру­жа­ю­щей сре­дой, от­да­ет ей энер­гию и кон­ден­си­ру­ет­ся в верх­ней части труб­ки. Затем под дей­стви­ем силы тя­же­сти скон­ден­си­ро­вав­ша­я­ся жид­кость с тем­пе­ра­ту­рой окру­жа­ю­щей среды опус­ка­ет­ся вниз, снова на­гре­ва­ет­ся за счет теп­ло­об­ме­на с го­ря­чим устрой­ством, вы­ки­па­ет и т. д. Эф­фек­тив­ность охла­жде­ния с по­мо­щью теп­ло­вых тру­бок свя­за­на с тем, что при не­боль­ших пе­ре­па­дах тем­пе­ра­тур еди­ни­ца массы теп­ло­но­си­те­ля спо­соб­на при­нять го­раз­до мень­шее ко­ли­че­ство теп­ло­ты для на­гре­ва­ния (на эту ве­ли­чи­ну), чем для ис­па­ре­ния. На­при­мер, для воды При По­это­му при малых (а при охла­жде­нии ма­те­рин­ской платы ком­пью­те­ра эта ве­ли­чи­на по­ряд­ка 30°) нужно обес­пе­чить боль­шой поток теп­ло­но­си­те­ля. Оце­нить этот поток можно так. Если труб­ка в еди­ни­цу вре­ме­ни пе­ре­но­сит тепла, то такое же ко­ли­че­ство тепла можно пе­ре­дать с по­мо­щью обыч­но­го теп­ло­пе­ре­но­са для сле­ду­ю­щей массы теп­ло­но­си­те­ля :

где   — раз­ность тем­пе­ра­тур между устрой­ством и теп­ло­но­си­те­лем, ко­то­рая по по­ряд­ку ве­ли­чи­ны близ­ка к раз­но­сти тем­пе­ра­тур между устрой­ством и окру­жа­ю­щей сре­дой. От­сю­да по­лу­ча­ем

Т. е. для осу­ществ­ле­ния такой же теп­ло­пе­ре­да­чи, как у теп­ло­вой труб­ки не­об­хо­ди­мо про­пус­кать около охла­жда­е­мо­го устрой­ства в 20 раз боль­ше теп­ло­но­си­те­ля, чем его вы­ки­па­ет в труб­ке.

Для ра­бо­ты труб­ки в го­ри­зон­таль­ной ори­ен­та­ции (и даже с на­кло­ном вниз) не­об­хо­ди­мо пред­ло­жить ме­ха­низм воз­вра­та жид­ко­сти назад (ис­па­рив­ший­ся го­ря­чий пар будет «ухо­дить») в любом на­прав­ле­нии, бла­го­да­ря дав­ле­нию). Такой ме­ха­низм могут обес­пе­чить ка­пил­ляр­ные силы. Внут­рен­ние по­верх­но­сти тру­бок, ра­бо­та­ю­щих в го­ри­зон­таль­ной ори­ен­та­ции по­кры­ва­ют гиг­ро­ско­пи­че­ским ма­те­ри­а­лом (ор­га­ни­че­ской тка­нью или по­ри­стой ке­ра­ми­кой). Жид­кость, скон­ден­си­ро­вав­шись на хо­лод­ном конце труб­ки пе­ре­ме­ща­ет­ся в сто­ро­ну го­ря­че­го конца бла­го­да­ря ка­пил­ляр­ным силам.

В ка­че­стве теп­ло­но­си­те­ля в су­ще­ству­ю­щих теп­ло­вых труб­ках ис­поль­зу­ют воду с при­ме­сью ам­ми­а­ка и спир­та (меняя их кон­цен­тра­ции, можно ме­нять тем­пе­ра­ту­ру ки­пе­ния жид­ко­сти в труб­ке), а также такие «эк­зо­ти­че­ские ма­те­ри­а­лы» как ртуть и индий при пе­ре­да­чах тепла при вы­со­ких тем­пе­ра­ту­рах.

 

Ответ: см. опи­са­ние.