3 أمثلة على انتقال الحرارة بالإشعاع
1. اشرح المعنى باستخدام الأمثلة انتقال الحرارة بالإشعاع ?
مناقشة
انتقال الحرارة بالإشعاع هو انتقال الحرارة على شكل موجات كهرومغناطيسية. ومن أمثلة انتقال الحرارة بالإشعاع انتقال الحرارة من الشمس إلى الأرض. يوجد فراغ أو شبه فراغ بين الأرض والشمس، لذا لا تستطيع الحرارة القادمة من الشمس، ذات درجة الحرارة المرتفعة، إلى الأرض، ذات درجة الحرارة المنخفضة، اختراق المادة. الضوء القادم من الشمس إلى الأرض هو موجة كهرومغناطيسية، وكذلك العديد من الموجات الكهرومغناطيسية الأخرى، لذا يمكن الاستنتاج أن الحرارة تنتقل من الشمس إلى الأرض على شكل موجات كهرومغناطيسية.
2. لماذا يشعر الجسم بالحرارة والاختناق عند ارتداء ملابس سوداء في يوم حار؟ وإذا كان الأمر كذلك، فما لون الملابس المناسب للارتداء عندما يكون الجو حارًا جدًا وعندما يكون الجو باردًا جدًا؟
مناقشة
لكل لون قدرة مختلفة على امتصاص الحرارة المنبعثة من الأجسام الأخرى. يمتص اللون الأسود معظم الحرارة الساقطة عليه، بينما يعكس اللون الأبيض معظمها. لذا، قد تشعر بالحرارة عند ارتداء ملابس سوداء في يوم حار، لأن اللون الأسود يمتص معظم الحرارة القادمة من الشمس أو الهواء.
الأجسام ذات الأسطح السوداء لها معامل انبعاثية قريب من 1، بينما الأجسام البيضاء لها معامل انبعاثية قريب من 0. تتراوح قيمة معامل الانبعاثية بين 0 و1. كلما زاد معامل انبعاثية الجسم (أي اقترب من 1)، زادت كمية الحرارة التي يبعثها أو يمتصها. وعلى العكس، كلما قل معامل انبعاثية الجسم (أي اقترب من 0)، قلت كمية الحرارة التي يبعثها أو يمتصها.
عندما يكون الجو حارًا جدًا، يجب أن تكون الملابس التي يتم ارتداؤها فاتحة اللون (على سبيل المثال الأبيض) وعندما يكون الجو باردًا جدًا، يجب أن تكون الملابس التي يتم ارتداؤها داكنة اللون (على سبيل المثال الأسود).
3. من المعروف أن نصف قطر الأرض يبلغ 149,6 × 106 تبلغ المسافة كيلومترًا واحدًا، ومعامل انبعاث الأرض 0,95. قدّر معدل انتقال الحرارة بالإشعاع من الشمس إلى سطح الأرض خلال النهار عندما تكون الشمس عمودية تمامًا!
مناقشة
من المعروف أن:
نصف قطر الأرض (r) = 149,6 × 106 كم = 149,6 × 109 متر
مساحة سطح الأرض (A) = π r2 = (3,14)(49,6 × 109 m)2 = (3,14)(2460,16 × 1018 m2) = 7725 × 1018 m2
انبعاثية الأرض = 0,95
سأل: الإشعاع الشمسي (Q/t)
الجواب:
صيغة حساب معدل الإشعاع الشمسي:
Q/t = (1000 واط/م2) e A cos θ
المعلومات:
Q/t = معدل الإشعاع الشمسي، 1000 واط/م²2 = ثابت شمسي، e = انبعاثية، A = مساحة سطح الجسم، θ = الزاوية المتكونة بين أشعة الشمس والخط العمودي على سطح الأرض.
عندما تكون الشمس عمودية تمامًا فوق الرأس، يكون ضوء الشمس عموديًا على سطح الأرض. وعندما يكون عموديًا على سطح الأرض، يشكل ضوء الشمس زاوية صفر درجة مع الخط العمودي على سطح الأرض.
Q/t = (1000 واط/م2) e A cos θ
Q/t = (1000 واط/م2)(0,95)(7725 × 1018 m2)(cos 0o)
Q/t = (1000 واط/م2)(0,95)(7725 × 1018 m2) (1)
Q/t = (1000 واط/م2)(0,95)(7725 × 1018 m2) (1)
Q/t = 7.338.750 × 1018
Q/t = 7,34 × 1024 جول/ثانية
