۳ نمونه از انتقال گرما از طریق تابش
۱. با استفاده از مثال، معنی را توضیح دهید انتقال حرارت به روش تابش ?
پمباهاسان
انتقال حرارت تابشی، انتقال حرارت به شکل امواج الکترومغناطیسی است. نمونهای از انتقال حرارت تابشی، انتقال حرارت از خورشید به زمین است. بین زمین و خورشید خلأ یا تقریباً خلأ وجود دارد، بنابراین گرمایی که از خورشید، با دمای بالاتر، به زمین، با دمای پایینتر، میآید، نمیتواند از ماده عبور کند. نوری که از خورشید به زمین میآید، مانند چندین موج الکترومغناطیسی دیگر، یک موج الکترومغناطیسی است، بنابراین میتوان نتیجه گرفت که گرما به شکل امواج الکترومغناطیسی از خورشید به زمین حرکت میکند.
۲. چرا با پوشیدن لباس مشکی در یک روز گرم، بدن احساس گرما و گرفتگی میکند؟ اگر چنین است، چه رنگ لباسی برای پوشیدن در زمانی که هوا خیلی گرم است و چه زمانی که هوا خیلی سرد است، مناسب است؟
پمباهاسان
هر رنگ توانایی متفاوتی در جذب گرمای ساطع شده از اشیاء دیگر دارد. رنگ مشکی تقریباً تمام گرمایی را که به آن میرسد جذب میکند، در حالی که رنگ سفید تقریباً تمام گرمایی را که به آن میرسد منعکس میکند. پوشیدن لباس مشکی در یک روز گرم میتواند باعث شود بدن شما احساس گرما کند زیرا رنگ مشکی تقریباً تمام گرمای خورشید یا هوا را جذب میکند.
اجسام با سطوح سیاه، ضریب گسیلندگی نزدیک به ۱ دارند، در حالی که اجسام سفید، ضریب گسیلندگی نزدیک به ۰ دارند. ضریب گسیلندگی مقداری بین ۰ و ۱ دارد. هرچه ضریب گسیلندگی یک جسم بیشتر باشد (e نزدیک به ۱)، جسم گرمای بیشتری ساطع یا جذب میکند. برعکس، هرچه ضریب گسیلندگی یک جسم کمتر باشد (e نزدیک به ۰)، جسم گرمای کمتری ساطع یا جذب میکند.
وقتی هوا خیلی گرم است، لباسهای پوشیده شده باید رنگ روشن (مثلاً سفید) و وقتی هوا خیلی سرد است، لباسهای پوشیده شده باید رنگ تیره (مثلاً مشکی) داشته باشند.
۳. شعاع زمین ۱۴۹.۶ × ۱۰^۱۰ است.6 کیلومتر و ضریب گسیلندگی زمین 0,95 است. نرخ انتقال گرما از طریق تابش از خورشید به سطح زمین را در طول روز، زمانی که خورشید مستقیماً بالای سر است، تخمین بزنید!
پمباهاسان
معلوم است که:
شعاع زمین (r) = 149,6 x 106 کیلومتر = ۱۴۹.۶ × ۱۰9 متر
مساحت سطح زمین (A) = π r2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = ۲ × ۱۰18 m2
ضریب گسیلندگی زمین = ۰.۹۵
پرسیده شد: نرخ تابش خورشیدی (Q/t)
جواب:
فرمول نرخ تابش خورشیدی:
Q/t = (1000 وات بر متر مربع)2) e A cos θ
اطلاعات:
Q/t = نرخ تابش خورشیدی، 1000 وات بر متر مربع2 = ثابت خورشیدی، e = ضریب گسیلندگی، A = مساحت سطح جسم، θ = زاویه تشکیل شده بین پرتوهای خورشید و خط عمود بر سطح زمین.
وقتی خورشید مستقیماً بالای سر است، نور خورشید عمود بر سطح زمین است. وقتی عمود بر سطح زمین باشد، نور خورشید با خط عمود بر سطح زمین زاویه ۰ درجه تشکیل میدهد.
Q/t = (1000 وات بر متر مربع)2) e A cos θ
Q/t = (1000 وات بر متر مربع)2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(cos 0o)
Q/t = (1000 وات بر متر مربع)2)(0,95)(7725 x 1018 m2) (1)
Q/t = (1000 وات بر متر مربع)2)(0,95)(7725 x 1018 m2) (1)
Q/t = 7.338.750 x 1018
Q/t = 7,34 x 1024 ژول/ثانیه
