3 dæmi um varmaflutning með geislun
1. Útskýrðu með dæmum merkinguna varmaflutningur með geislun ?
Umræða
Geislunarvarmaflutningur er flutningur varma í formi rafsegulbylgna. Dæmi um geislunarvarmaflutning er flutningur varma frá sólinni til jarðar. Milli jarðar og sólarinnar er lofttæmi eða næstum því lofttæmi, þannig að hiti sem kemur frá sólinni, við hærra hitastig, til jarðar, við lægra hitastig, getur ekki farið í gegnum efni. Ljós sem kemur frá sólinni til jarðar er rafsegulbylgja, eins og nokkrar aðrar rafsegulbylgjur, þannig að hægt er að álykta að hiti færist frá sólinni til jarðar í formi rafsegulbylgna.
2. Hvers vegna verður líkaminn heitur og loftkenndur þegar maður er í svörtum fötum á heitum degi? Ef svo er, hvaða litur á fötum hentar til að vera í þegar loftið er mjög heitt og þegar loftið er mjög kalt?
Umræða
Hver litur hefur mismunandi getu til að taka í sig hita sem aðrir hlutir gefa frá sér. Svartur gleypir næstum allan hita sem fellur á hann, en hvítur endurkastar næstum öllum hita sem fellur á hann. Að klæðast svörtum fötum á heitum degi getur valdið því að líkaminn hitnar þar sem svartur gleypir næstum allan hita sem kemur frá sólinni eða loftinu.
Hlutir með svart yfirborð hafa ljósgeislun nálægt 1, en hvítir hlutir hafa ljósgeislun nálægt 0. Ljósgeislun hefur gildi á milli 0 og 1. Því meiri sem ljósgeislun hlutar er (e nálægt 1), því meiri hita gefur hann frá sér eða gleypir hann. Aftur á móti, því minni sem ljósgeislun hlutar er (e nálægt 0), því minni hita gefur hann frá sér eða gleypir hann.
Þegar loftið er mjög heitt ættu fötin sem eru í ljósum litum (til dæmis hvít) og þegar loftið er mjög kalt ættu fötin sem eru í notkun að vera dökk (til dæmis svört).
3. Radíus jarðar er þekktur sem 149,6 x 106 km og geislun jarðar er 0,95. Metið hraða varmaflutnings með geislun frá sólinni til yfirborðs jarðar á daginn þegar sólin er beint fyrir ofan!
Umræða
Það er vitað að:
Radíus jarðar (r) = 149,6 x 106 km = 149,6 x 109 metra
Yfirborðsflatarmál jarðar (A) = π r2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
Útgeislun jarðar = 0,95
Spurði: Sólgeislunarhraði (Q/t)
Svar:
Formúla fyrir sólargeislunarhraða:
Q/t = (1000 W/m²2) e A cos θ
Upplýsingar:
Q/t = sólargeislunarhraði, 1000 W/m²2 = sólarstuðull, e = útgeislunarstuðull, A = yfirborðsflatarmál hlutarins, θ = hornið sem myndast milli sólargeislanna og lóðlínunnar að yfirborði jarðar.
Þegar sólin er beint fyrir ofan jörðina er sólarljósið hornrétt á yfirborð jarðar. Þegar sólarljósið er hornrétt á yfirborð jarðar myndar það 0 ° horn við lóðlínuna sem er hornrétt á yfirborð jarðar.
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 Júl/sekúnda
