3 דוגמאות להעברת חום באמצעות קרינה
1. הסבר באמצעות דוגמאות את המשמעות העברת חום באמצעות קרינה ?
דִיוּן
העברת חום קרינתית היא העברת חום בצורת גלים אלקטרומגנטיים. דוגמה להעברת חום קרינתית היא העברת חום מהשמש לכדור הארץ. בין כדור הארץ לשמש נמצא ואקום או כמעט ואקום, ולכן חום המגיע מהשמש, בטמפרטורה גבוהה יותר, לכדור הארץ, בטמפרטורה נמוכה יותר, אינו יכול לעבור דרך חומר. אור המגיע מהשמש לכדור הארץ הוא גל אלקטרומגנטי, כמו גם מספר גלים אלקטרומגנטיים אחרים, ולכן ניתן להסיק שחום נע מהשמש לכדור הארץ בצורת גלים אלקטרומגנטיים.
2. מדוע הגוף מרגיש חם ומחניק כשלביש בגדים שחורים ביום חם? אם כן, איזה צבע בגדים מתאים ללבוש כאשר האוויר חם מאוד וכאשר האוויר קר מאוד?
דִיוּן
לכל צבע יש יכולת שונה לספוג חום הנפלט מחפצים אחרים. שחור סופג כמעט את כל החום שנופל עליו, בעוד שלבן מחזיר כמעט את כל החום שנופל עליו. לבישת בגדים שחורים ביום חם עלולה לגרום לגוף להרגיש חם מכיוון ששחור סופג כמעט את כל החום שמגיע מהשמש או מהאוויר.
לעצמים בעלי משטחים שחורים יש יכולת פליטה קרובה ל-1, בעוד שלעצמים לבנים יש יכולת פליטה קרובה ל-0. ערך הפליטה נע בין 0 ל-1. ככל שקיבולת הפליטה של עצם גדולה יותר (e קרוב ל-1), כך הוא פולט או סופג יותר חום. לעומת זאת, ככל שקיבולת הפליטה של עצם קטנה יותר (e קרוב ל-0), כך הוא פולט או סופג פחות חום.
כאשר האוויר חם מאוד, הבגדים צריכים להיות בצבעים בהירים (לדוגמה לבן) וכאשר האוויר קר מאוד, הבגדים צריכים להיות בצבעים כהים (לדוגמה שחור).
3. רדיוס כדור הארץ ידוע כ-149,6 x 106 ק"מ ופליטת החום של כדור הארץ היא 0,95. הערך את קצב העברת החום על ידי קרינה מהשמש אל פני כדור הארץ במהלך היום כאשר השמש נמצאת ישירות מעל!
דִיוּן
ידוע כי:
רדיוס כדור הארץ (r) = 149,6 x 106 ק"מ = 149,6 x 109 מטר
שטח פני כדור הארץ (A) = π r2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = 7725 × 1018 m2
פליטת כדור הארץ = 0,95
נשאל: קצב קרינת השמש (Q/t)
תשובה:
נוסחת קצב קרינת השמש:
Q/t = (1000 וואט/מ"ר2) e A cos θ
מידע:
Q/t = קצב קרינת השמש, 1000 וואט/מ"ר2 = קבוע השמש, e = פליטת קרינה, A = שטח הפנים של העצם, θ = הזווית הנוצרת בין קרני השמש לקו הנורמלי לפני כדור הארץ.
כאשר השמש נמצאת ישירות מעל, אור השמש ניצב לפני כדור הארץ. כאשר הוא ניצב לפני כדור הארץ, אור השמש יוצר זווית של 0 מעלות עם קו הנורקל הניצב לפני כדור הארץ.
Q/t = (1000 וואט/מ"ר2) e A cos θ
Q/t = (1000 וואט/מ"ר2)(0,95)(7725 × 1018 m2)(קוס 0o)
Q/t = (1000 וואט/מ"ר2)(0,95)(7725 × 1018 m2)(1)
Q/t = (1000 וואט/מ"ר2)(0,95)(7725 × 1018 m2)(1)
Q/t = 7.338.750 x 1018
Q/t = 7,34 x 1024 ג'אול/שנייה
