3 voorbeelden van warmteoverdracht door straling
1. Leg aan de hand van voorbeelden de betekenis uit warmteoverdracht door straling ?
Discussie
Warmteoverdracht door straling is de overdracht van warmte in de vorm van elektromagnetische golven. Een voorbeeld van warmteoverdracht door straling is de overdracht van warmte van de zon naar de aarde. Tussen de aarde en de zon bevindt zich een vacuüm of bijna een vacuüm, waardoor warmte die van de zon (met een hogere temperatuur) naar de aarde (met een lagere temperatuur) komt, niet door materie heen kan dringen. Licht dat van de zon naar de aarde komt, is een elektromagnetische golf, net als verschillende andere elektromagnetische golven. Hieruit kan worden geconcludeerd dat warmte van de zon naar de aarde wordt overgedragen in de vorm van elektromagnetische golven.
2. Waarom voelt het lichaam warm en benauwd aan in zwarte kleding op een warme dag? Welke kleur kleding is dan geschikt om te dragen bij zeer hoge temperaturen en welke bij zeer lage temperaturen?
Discussie
Elke kleur heeft een ander vermogen om warmte te absorberen die door andere objecten wordt afgegeven. Zwart absorbeert bijna alle warmte die erop valt, terwijl wit bijna alle warmte reflecteert. Het dragen van zwarte kleding op een warme dag kan ervoor zorgen dat je het warm krijgt, omdat zwart bijna alle warmte van de zon of de lucht absorbeert.
Objecten met een zwart oppervlak hebben een emissiviteit dicht bij 1, terwijl witte objecten een emissiviteit dicht bij 0 hebben. Emissiviteit heeft een waarde tussen 0 en 1. Hoe groter de emissiviteit van een object (e dicht bij 1), hoe meer warmte het object uitstraalt of absorbeert. Omgekeerd geldt dat hoe kleiner de emissiviteit van een object (e dicht bij 0), hoe minder warmte het object uitstraalt of absorbeert.
Bij zeer warm weer is het aan te raden lichte kleding te dragen (bijvoorbeeld wit), en bij zeer koud weer is het aan te raden donkere kleding te dragen (bijvoorbeeld zwart).
3. De straal van de aarde is bekend en bedraagt 149,6 x 10⁶.6 De straal van de aarde is 0,95 km en de emissiviteit van de aarde is 0,95. Schat de snelheid waarmee warmte door straling van de zon naar het aardoppervlak wordt overgedragen gedurende de dag, wanneer de zon recht boven ons staat!
Discussie
Het is bekend dat:
De straal van de aarde (r) = 149,6 x 106 km = 149,6 x 109 meter
Het aardoppervlak (A) = π r²2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
De emissiviteit van de aarde is 0,95.
Gevraagd: Zonnestralingssnelheid (Q/t)
Antwoord :
Formule voor de zonnestralingssnelheid:
Q/t = (1000 W/m2) e A cos θ
Informatie :
Q/t = zonnestralingsintensiteit, 1000 W/m²2 = zonneconstante, e = emissiviteit, A = oppervlakte van het object, θ = hoek gevormd tussen de zonnestralen en de normaal op het aardoppervlak.
Wanneer de zon recht boven je staat, valt het zonlicht loodrecht op het aardoppervlak. Wanneer het zonlicht loodrecht op het aardoppervlak valt, vormt het een hoek van 0°.o met een normale lijn loodrecht op het aardoppervlak.
Q/t = (1000 W/m2) e A cos θ
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2)(cos 0o)
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2) (1)
Q/t = (1000 W/m2)(0,95)(7725 x 1018 m2) (1)
Q/t = 7.338.750 x 1018
Q/t = 7,34 x 1024 Joule/second
