3 Exemples de transferència de calor per radiació
1. Explica amb exemples el significat transferència de calor per radiació ?
Discussió
La transferència de calor per radiació és la transferència de calor en forma d'ones electromagnètiques. Un exemple de transferència de calor per radiació és la transferència de calor del sol a la Terra. Entre la Terra i el sol hi ha un buit o gairebé buit, de manera que la calor que prové del sol, a una temperatura més alta, a la Terra, a una temperatura més baixa, no pot passar a través de la matèria. La llum que prové del sol a la Terra és una ona electromagnètica, com ho són diverses altres ones electromagnètiques, de manera que es pot concloure que la calor es mou del sol a la Terra en forma d'ones electromagnètiques.
2. Per què el cos se sent calent i congestionat quan es porta roba negra en un dia calorós? Si és així, quin color de roba és adequat per portar quan l'aire és molt calent i quan l'aire és molt fred?
Discussió
Cada color té una capacitat diferent d'absorbir la calor emesa per altres objectes. El negre absorbeix gairebé tota la calor que hi incideix, mentre que el blanc reflecteix gairebé tota la calor que hi incideix. Portar roba negra en un dia calorós pot fer que el teu cos se senti escalfat perquè el negre absorbeix gairebé tota la calor que prové del sol o de l'aire.
Els objectes amb superfícies negres tenen una emissivitat propera a 1, mentre que els objectes blancs tenen una emissivitat propera a 0. L'emissivitat té un valor entre 0 i 1. Com més gran sigui l'emissivitat d'un objecte (e propera a 1), més calor emet o absorbeix l'objecte. Per contra, com més petita sigui l'emissivitat d'un objecte (e propera a 0), menys calor emet o absorbeix l'objecte.
Quan l'aire és molt calent, la roba que es porti ha de ser de color clar (per exemple, blanca) i quan l'aire és molt fred, la roba que es porti ha de ser de color fosc (per exemple, negra).
3. Se sap que el radi de la Terra és de 149,6 x 106 km i l'emissivitat de la Terra és de 0,95. Calcula la taxa de transferència de calor per radiació del sol a la superfície de la Terra durant el dia quan el sol està directament a sobre!
Discussió
Se sap que:
Radi de la Terra (r) = 149,6 x 106 km = 149,6 x 109 metre
Superfície terrestre (A) = π r2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
Emissivitat de la Terra = 0,95
Preguntat: Taxa de radiació solar (Q/t)
Resposta:
Fórmula de la taxa de radiació solar:
Q/t = (1000 W/m2) e A cos θ
Informació:
Q/t = taxa de radiació solar, 1000 W/m2 = constant solar, e = emissivitat, A = superfície de l'objecte, θ = angle format entre els raigs del sol i la normal a la superfície terrestre.
Quan el sol està directament a sobre, la llum solar és perpendicular a la superfície de la Terra. Quan és perpendicular a la superfície de la Terra, la llum solar forma un angle de 0°.o amb una línia normal perpendicular a la superfície terrestre.
Q/t = (1000 W/m2) e A cos θ
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(cos 0o)
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(1)
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(1)
Q/t = 7.338.750 x 1018
Q/t = 7,34 x 1024 Joule/segon
