3 Siltuma pārneses piemēri ar starojumu
1. Izmantojot piemērus, paskaidrojiet nozīmi siltuma pārnešana ar starojumu ?
Diskusija
Radiācijas siltuma pārnešana ir siltuma pārnešana elektromagnētisko viļņu veidā. Radiācijas siltuma pārneses piemērs ir siltuma pārnešana no Saules uz Zemi. Starp Zemi un Sauli atrodas vakuums vai gandrīz vakuums, tāpēc siltums, kas nāk no Saules augstākā temperatūrā uz Zemi zemākā temperatūrā, nevar iziet cauri matērijai. Gaisma, kas nāk no Saules uz Zemi, ir elektromagnētiskais vilnis, tāpat kā vairāki citi elektromagnētiskie viļņi, tāpēc var secināt, ka siltums pārvietojas no Saules uz Zemi elektromagnētisko viļņu veidā.
2. Kāpēc karstā dienā, valkājot melnas drēbes, ķermenim ir karsti un smacīgs gaisa daudzums? Ja tā, kāda krāsas apģērbs ir piemērots valkāšanai ļoti karstā un ļoti aukstā gaisā?
Diskusija
Katrai krāsai ir atšķirīga spēja absorbēt citu objektu izstaroto siltumu. Melna krāsa absorbē gandrīz visu uz to krītošo siltumu, savukārt baltā krāsa atstaro gandrīz visu uz to krītošo siltumu. Melna apģērba valkāšana karstā dienā var izraisīt ķermeņa karstuma sajūtu, jo melna krāsa absorbē gandrīz visu no saules vai gaisa nākošo siltumu.
Objektiem ar melnām virsmām emisijas spēja ir tuvu 1, savukārt baltiem objektiem emisijas spēja ir tuvu 0. Emisijas spējas vērtība ir no 0 līdz 1. Jo lielāka ir objekta emisijas spēja (e tuvu 1), jo vairāk siltuma tas izstaro vai absorbē. Un otrādi, jo mazāka ir objekta emisijas spēja (e tuvu 0), jo mazāk siltuma tas izstaro vai absorbē.
Kad gaiss ir ļoti karsts, jāvalkā gaišas krāsas apģērbs (piemēram, balts), bet, kad gaiss ir ļoti auksts, jāvalkā tumšas krāsas apģērbs (piemēram, melns).
3. Ir zināms, ka Zemes rādiuss ir 149,6 x 106 km, un Zemes emisijas koeficients ir 0,95. Novērtējiet siltuma pārneses ātrumu ar Saules starojumu uz Zemes virsmu dienas laikā, kad Saule atrodas tieši virs galvas!
Diskusija
Ir zināms, ka:
Zemes rādiuss (r) = 149,6 x 106 km = 149,6 x 109 metrs
Zemes virsmas laukums (A) = π r2 = (3,14)(49,6 × 109 m)2 = (3,14)(2460,16 × 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
Zemes emisijas spēja = 0,95
Jautāja: Saules starojuma ātrums (Q/t)
Atbilde:
Saules starojuma ātruma formula:
Q/t = (1000 W/m²2) e A cos θ
Informācija:
Q/t = saules starojuma ātrums, 1000 W/m²2 = Saules konstante, e = emisijas spēja, A = objekta virsmas laukums, θ = leņķis, kas veidojas starp saules stariem un Zemes virsmas normāli.
Kad saule atrodas tieši virs galvas, saules gaisma ir perpendikulāra Zemes virsmai. Kad tā ir perpendikulāra Zemes virsmai, saules gaisma veido 0 ° leņķi ar normāli, kas ir perpendikulāra Zemes virsmai.
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 Džouls/sekundē
