3 eksempler på varmeoverføring ved stråling
1. Forklar betydningen ved hjælp af eksempler varmeoverføring ved stråling ?
Diskussion
Strålingsvarmeoverføring er overførsel af varme i form af elektromagnetiske bølger. Et eksempel på strålingsvarmeoverføring er overførsel af varme fra solen til Jorden. Mellem Jorden og solen er et vakuum eller næsten vakuum, så varme, der kommer fra solen ved en højere temperatur til jorden ved en lavere temperatur, kan ikke passere gennem stof. Lys, der kommer fra solen til Jorden, er en elektromagnetisk bølge, ligesom flere andre elektromagnetiske bølger, så det kan konkluderes, at varme bevæger sig fra solen til Jorden i form af elektromagnetiske bølger.
2. Hvorfor føles kroppen varm og indelukket, når man har sort tøj på på en varm dag? Hvis ja, hvilken farve tøj er så passende at have på, når luften er meget varm, og når luften er meget kold?
Diskussion
Hver farve har en forskellig evne til at absorbere varme, der udsendes af andre genstande. Sort absorberer næsten al den varme, der falder på den, mens hvid reflekterer næsten al den varme, der falder på den. At have sort tøj på en varm dag kan få din krop til at føles varm, fordi sort absorberer næsten al den varme, der kommer fra solen eller luften.
Objekter med sorte overflader har en emissivitet tæt på 1, mens hvide objekter har en emissivitet tæt på 0. Emissiviteten har en værdi mellem 0 og 1. Jo større emissiviteten af et objekt er (e tæt på 1), desto mere varme udsender eller absorberer objektet. Omvendt, jo mindre emissiviteten af et objekt er (e tæt på 0), desto mindre varme udsender eller absorberer objektet.
Når luften er meget varm, bør tøjet være lyst (for eksempel hvidt), og når luften er meget kold, bør tøjet være mørkt (for eksempel sort).
3. Jordens radius er kendt til at være 149,6 x 106 km og jordens emissivitet er 0,95. Estimer varmeoverførselshastigheden ved stråling fra solen til jordens overflade i løbet af dagen, når solen er direkte over jorden!
Diskussion
Det er kendt, at:
Jordens radius (r) = 149,6 x 106 km = 149,6 x 109 meter
Jordens overfladeareal (A) = π r2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
Jordens emissivitet = 0,95
Spurgte: Solstrålingshastighed (Q/t)
Svar:
Formel for solstrålingshastighed:
Q/t = (1000 W/m²2) e A cos θ
Information :
Q/t = solstrålingshastighed, 1000 W/m²2 = solkonstant, e = emissivitet, A = objektets overfladeareal, θ = vinklen dannet mellem solens stråler og normalen til jordens overflade.
Når solen er direkte over jorden, er sollyset vinkelret på jordens overflade. Når det er vinkelret på jordens overflade, danner sollyset en vinkel på 0°.o med en normallinje vinkelret på jordoverfladen.
Q/t = (1000 W/m²2) e A cos θ
Q/t = (1000 W/m²2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(cos 0o)
Q/t = (1000 W/m²2)(0,95)(7725 x 1018 m2) (1)
Q/t = (1000 W/m²2)(0,95)(7725 x 1018 m2) (1)
Q/t = 7.338.750 x 1018
Q/t = 7,34 x 1024 Joule/sekund
