3 Példák a sugárzásos hőátadásra
1. Példákkal magyarázd el a jelentést hőátadás sugárzással ?
Vita
A sugárzásos hőátadás a hő elektromágneses hullámok formájában történő átadása. A sugárzásos hőátadás egyik példája a hő átadása a Naptól a Földre. A Föld és a Nap között vákuum vagy közel vákuum van, így a Napból a Földre magasabb hőmérsékleten érkező hő nem tud áthaladni az anyagon. A Napból a Földre érkező fény elektromágneses hullám, ahogy számos más elektromágneses hullám is, így arra lehet következtetni, hogy a hő elektromágneses hullámok formájában jut el a Naptól a Földre.
2. Miért érződik a test forrónak és fülledtnek, ha fekete ruhát viselünk egy forró napon? Ha igen, milyen színű ruhát érdemes viselni, amikor nagyon meleg, és milyen színűt, amikor nagyon hideg a levegő?
Vita
Minden színnek más a képessége a más tárgyak által kibocsátott hő elnyelésére. A fekete szinte az összes ráeső hőt elnyeli, míg a fehér szinte az összes ráeső hőt visszaveri. A fekete ruha viselése egy forró napon felmelegedést okozhat, mivel a fekete szinte az összes napból vagy a levegőből érkező hőt elnyeli.
A fekete felületű tárgyak emisszióképessége közel 1-hez, míg a fehér tárgyak emisszióképessége közel 0-hoz tartozik. Az emisszióképesség értéke 0 és 1 között van. Minél nagyobb egy tárgy emisszióképessége (e közel 1-hez), annál több hőt bocsát ki vagy nyel el. Fordítva, minél kisebb egy tárgy emisszióképessége (e közel 0-hoz), annál kevesebb hőt bocsát ki vagy nyel el.
Amikor nagyon meleg a levegő, a ruháknak világos színűeknek (például fehéreknek) kell lenniük, amikor nagyon hideg a levegő, a ruháknak sötét színűeknek (például feketéknek) kell lenniük.
3. A Föld sugara köztudottan 149,6 x 106 km, a Föld emisszióképessége pedig 0,95. Becsülje meg a napsugárzás hőátadási sebességét a Föld felszínére nappal, amikor a nap közvetlenül a fejünk felett van!
Vita
Köztudott, hogy:
A Föld sugara (r) = 149,6 x 106 km = 149,6 x 109 méter
A Föld felszíne (A) = π⁻¹⁸2 = (3,14)(49,6 × 109 m)2 = (3,14)(2460,16 × 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
A Föld emisszióképessége = 0,95
Kérdezte: Napsugárzási ráta (Q/t)
Válasz:
Napsugárzási sebesség képlete:
Q/t = (1000 W/m²2) e A cos θ
Információ:
Q/t = napsugárzási ráta, 1000 W/m²2 = napállandó, e = emisszióképesség, A = a tárgy felülete, θ = a napsugarak és a földfelszínre merőleges vonal által bezárt szög.
Amikor a Nap közvetlenül a fejünk felett van, a napfény merőleges a Föld felszínére. Amikor merőleges a Föld felszínére, a napfény 0°-os szöget zár be vele.o a földfelszínre merőleges normálvvel.
Q/t = (1000 W/m²2) e A cos θ
Q/t = (1000 W/m²2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(koszin 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/másodperc
