De grootte van een ruimteschip.

[ArcherBarry]

[off-topic]
 

Men kan niet die extra warmte zomaar ergens voor gebruiken, was dat wel zo dan konden koelkasten met energie winst draaien.

 
Nou in de winter, dan hoef je je huis minder te stoken door de restwarmte van andere apparaten.
[/off-topic]
 
zal het niet zo zijn dat de warmte veroorzaakt door de bemanning en apparatuur in het niet zal gaan vallen bij de voortstuwing? hetzij verbranding, hetzij nucleair of iets anders, al die methoden wekken nogal wat warmte op.

[Bladerunner]

De aandrijving van welke soort dan ook zal ongetwijfeld voor de meeste warmte gaan zorgen. Maar een groot deel van die warmte/energie gaat gelijk het heelal in in de vorm van de stuwkracht. Verder zal het machinegedeelte duidelijk een eigen geïsoleerde sectie van het schip moeten zijn vanwege straling e.d. maar een deel van die energie zal voor de klimaatregeling e.d. zijn in de rest van het schip. De motoren zijn de primaire energie bron voor alle andere apparaten en voor het opladen van accu's voor als de motoren niet hoeven te werken omdat de vereiste snelheid is bereikt en voor noodgevallen.
Mogelijk kun je de motoren 'stationair' laten draaien voor constante stroomvoorziening.

[Benm]

Maar hoe weet je dat/of voortstuwing een proces is dat veel warmte produceert?
 
Hoe intererstellair transport eventueel zou kunnen werken is volledig onbekend. 
 
Stel dat we een realistischer doel willen bereiken, bijvoorbeeld een maan van jupiter, saturnus of iets dergelijks waar je ruim binnen de lichtsnelheid en een mensenleven kunt komen, wat gaat dan de aandrijving zijn?
 
Iets als een ionenmotor lijkt dan een redelijke keuze, maar die hebben op zich niet zoveel thermische problemen (vooral omdat je de ionen met nabij de lichtsnelheid eruit gooit en zo de meeste thermisch energie niet aan boord houdt). 
 
Daarnaast is het maximumformaat feitelijk een beetje een non-issue: als het onpraktisch groot begint te worden kun je gewoon meerdere kleinere schepen sturen. Het minimumformaat is mogelijk een lastiger probleem

[Marko]

Dat is niet zo.
 
Er wordt warmte geproduceerd, wordt daar niets mee gedaan dan blijft de temperatuur in het schip als geheel stijgen.
Dat een bemand ruimteschip op temperatuur moet blijven is duidelijk, maar heeft het eenmaal die temperatuur dan moet de rest worden afgevoerd anders wordt ze te hoger en hoger.
Er moet dus gewoon een evenwicht zijn tussen de ontwikkelde warmte en uitgestraald warmte.
 
Men kan niet die extra warmte zomaar ergens voor gebruiken, was dat wel zo dan konden koelkasten met energie winst draaien.

 
Nou ja, je zou een deel van de warmte kunnen gebruiken om de door mensen geproduceerde CO₂ en H₂O om te zetten in voeding en zuurstof.
 
De vergelijking met een koelkast gaat in zoverre niet op, dat het in een ruimteschip, in principe, een koud reservoir tot je beschikking hebt met een temperatuur van een paar kelvin. Iedere vorm van restwarmte zou, opnieuw in principe, kunnen worden omgezet in arbeid.

[Bladerunner]

Het een en ander hangt van de omstandigheden af. Het ISS bijvoorbeeld kent grote buitentemperatuur verschillen. Aan de schaduwzijde is het namelijk erg koud maar aan de zonzijde juist erg warm. Een slim klimaatsysteem zorgt er voor dat ze niet gebraden of bevroren worden en wordt overtollige hitte inderdaad naar buiten afgevoerd. Maar dit komt voornamelijk door de betrekkelijk kleine afmetingen van de verblijven en de nabijheid van de zon.
In een ruimteschip ver van de zon in een ijzige omgeving en met grotere afmetingen en verschillende secties heb je veel meer speelruimte en zul je eerder warmte willen opslaan in collectors dan dat je het gelijk afvoert.
 
Warmte opslaan kan overigens met de huidige technologie voor een beperkte tijd variërend van uren tot maanden. Het opslaan zou dus zo kunnen gebeuren dat de overtollige warmte productie in balans is met de opslagmethode zodat warmte afvoer naar buiten eerder een soort van onderhoudsbeurt is dan de noodzaak om een te hoge temperatuur tegen te gaan. Misschien enigszins te vergelijken met een (ouderwetse) onderzeeër die om de zoveel tijd naar boven moet om te ontluchten.

[Benm]

Voor iets als het ISS is de cyclus tussen licht en donker zondanig kort (orbits van ~90 minuten) dat daar inderdaad wel een oplossing voor is. 

[Bladerunner]

Als het ISS aan de zonzijde vliegt zijn er grote temperatuurverschillen tussen de overliggende wanden want net als de Maan draait het ISS één maal rond zijn as per rotatie rond de Aarde. Dat temperatuurverschil ontstaat heel snel binnen een halve omwenteling.

[tempelier]

 
Nou ja, je zou een deel van de warmte kunnen gebruiken om de door mensen geproduceerde CO₂ en H₂O om te zetten in voeding en zuurstof.

Dat proces kost extra energie dat weer meer warmte produceert, denk aan de entropie.

[Marko]

Dat kost inderdaad energie, die je zou kunnen halen uit de warmte die de mensen en de apparatuur produceren. Zie mijn opmerking over het koude reservoir. Het is niet zo dat de geproduceerde warmte per se als nutteloze thermische straling de ruimte in gestuurd moet worden, dat was een worst case scenario.
 
Het kan slimmer, je kunt het temperatuursverschil met de omgeving gebruiken om arbeid te genereren. En aangezien die omgeving zo koud is, nog aardig efficiënt ook.

[Bladerunner]

In een ruimteschip (en zeker als het een lange reis moet maken) zal men zo efficiënt mogelijk met de energie om willen gaan. En net als dat we afval recyclen voor hergebruik kunnen we dat ook doen met restwarmte. Dit is ook het geval met stadsverwarming waarbij warm water in een woning mogelijk wordt gemaakt zonder een cv ketel omdat men dan gebruik maakt van de restwarmte uit b.v. de industrie.
Dus in plaats van die warmte direct uit te stralen wordt het voor iets anders gebruikt.
 
In een ruimteschip met een onverwarmd deel (en dan bij voorkeur aan de buitenkant) kan dus de restwarmte geproduceerd in andere delen worden gebruikt om dit deel ook te verwarmen en heb je dan een balans gevonden dan zul je hooguit om die balans te waarborgen slechts zo nu en dan extra warmte moeten uitstralen. Dus zoals ik al zei: Je zult niet zonder meer alle extra warmte zomaar willen uitstralen en doe je dat wel dan zal dat in dit voorbeeld alleen het oppervlak zijn waar dat onverwarmde vertrek of vrachtruim zich bevindt en niet het totale oppervlak, althans niet overal tegelijk dan wel continue.
 
In je eerste post stel je dat als een ruimteschip groter wordt er steeds meer warmte moet worden afgevoerd, maar dat gaat alleen op als de hoeveelheid personen en apparatuur evenredig ook toeneemt. Dat zal lang niet altijd het geval zijn want het schip kan groter worden voor meer comfort voor ongeveer het zelfde aantal personen terwijl apparaten met een overcapaciteit het zelfde kunnen blijven maar nu efficiënter worden gebruikt.