15. Випромінювання

Зміст

Контрольні запитання

1. Чому енергія від Сонця до Землі не може передаватися завдяки конвекції та теплопровідності?

Бо між Сонцем і Землею майже порожній космос, у якому немає речовини для перенесення теплоти конвекцією чи теплопровідністю; ці способи потребують середовища, а у вакуумі працює лише випромінювання.

2. Що таке випромінювання?

Це спосіб передавання енергії електромагнітними хвилями, який відбувається навіть у вакуумі, без матеріального середовища.

3. Тіла якого кольору краще поглинають тепло? Опишіть дослід на підтвердження вашої відповіді.

Краще поглинають темні (особливо чорні) тіла; дослід: поставити на сонці два однакові циліндри, пофарбовані в чорний і білий, з термометрами всередині — чорний нагріється швидше й до вищої температури.

4. Чи існують умови, за яких тіло не випромінює і не поглинає енергію?

Так, у тепловій рівновазі з оточенням тіло має однакові потоки поглинання й випромінювання, тому чистий обмін нульовий; повної відсутності випромінювання для реальних тіл немає, окрім неможливої абсолютної нульової температури.

5. Що відбувається з температурою тіла, коли це тіло випромінює енергії більше, ніж поглинає?

Температура зменшується, бо тіло втрачає внутрішню енергію.

Вправа 15

1. Чому опалювальні батареї краще фарбувати в темний колір?

Темна поверхня краще випромінює тепло, тож батарея активніше віддає енергію кімнаті.

2. У який колір краще фарбувати фургони рефрижераторів?

У світлий або сріблястий колір, бо світлі поверхні гірше поглинають випромінювання і менше нагріваються на Сонці.

3. Чому навесні забруднений сніг тане швидше, ніж чистий?

Бруд затемнює сніг, і темніша поверхня поглинає більше сонячної енергії, тому танення пришвидшується.

4. Узимку в неопалюваному приміщенні з південними вікнами досить тепло. Коли таке може бути? Чому?

Це можливо в сонячний день, коли сонячні промені проникають через вікна. Сонячне випромінювання нагріває предмети всередині приміщення, які потім віддають тепло повітрю через конвекцію та теплопровідність.

5. Види теплопередачі у випадку електрочайника (визначальні):

а) корпус чайника — теплопровідність через стінки від гарячої води.

б) вода — конвекція, бо нагрів знизу створює природні потоки й перемішування рідини.

в) повітря над чайником — конвекція підйомом гарячого повітря та пари вгору.

г) повітря поряд із чайником — випромінювання (тепло випромінюється від стінок чайника).

6. Заповніть таблицю (Т — теплопровідність, К — конвекція, В — випромінювання):

У вакуумі можливе лише випромінювання, оскільки немає речовини для теплопровідності та конвекції. У рідинах та газах відбуваються всі три види теплопередачі. У твердих тілах можлива теплопровідність та випромінювання, але не конвекція.

7. Навіщо в термосі вакуум і дзеркальна колба?

Відкачане повітря (вакуум) між стінками запобігає теплопередачі через теплопровідність і конвекцію, оскільки в вакуумі немає речовини-переносника. Дзеркальна поверхня відбиває теплове випромінювання назад, мінімізуючи втрати тепла через випромінювання.

8. Чому нагрівається атмосфера і від чого залежить ступінь нагріву?

Атмосферне повітря нагрівається від поверхні Землі, яка поглинає сонячне випромінювання і нагрівається. Нагріта поверхня передає тепло повітрю через теплопровідність (контакт) та конвекцію (підйом теплого повітря). Ступінь нагріття залежить від температури поверхні, типу підстилаючої поверхні (темна чи світла), кута падіння сонячних променів та тривалості сонячного освітлення.