3 Primeri prenosa toplote s sevanjem
1. Z uporabo primerov razložite pomen prenos toplote s sevanjem ?
Razprava
Prenos toplote s sevanjem je prenos toplote v obliki elektromagnetnih valov. Primer prenosa toplote s sevanjem je prenos toplote s Sonca na Zemljo. Med Zemljo in Soncem je vakuum ali skoraj vakuum, zato toplota, ki prihaja s Sonca pri višji temperaturi na Zemljo pri nižji temperaturi, ne more preiti skozi snov. Svetloba, ki prihaja s Sonca na Zemljo, je elektromagnetno valovanje, tako kot številni drugi elektromagnetni valovi, zato lahko sklepamo, da se toplota premika s Sonca na Zemljo v obliki elektromagnetnih valov.
2. Zakaj se v vročem dnevu ob črnih oblačilih počutimo vroče in zadušljivo? Če je tako, kakšna barva oblačil je primerna za nošenje, ko je zrak zelo vroč in ko je zrak zelo hladen?
Razprava
Vsaka barva ima drugačno sposobnost absorbiranja toplote, ki jo oddajajo drugi predmeti. Črna absorbira skoraj vso toploto, ki pade nanjo, bela pa skoraj vso toploto, ki pade nanjo, odbija. Če na vroč dan nosite črna oblačila, se lahko vaše telo segreje, saj črna barva absorbira skoraj vso toploto, ki prihaja iz sonca ali zraka.
Predmeti s črnimi površinami imajo emisivnost blizu 1, medtem ko imajo beli predmeti emisivnost blizu 0. Emisivnost ima vrednost med 0 in 1. Večja kot je emisivnost predmeta (e blizu 1), več toplote predmet oddaja ali absorbira. Nasprotno, manjša kot je emisivnost predmeta (e blizu 0), manj toplote predmet oddaja ali absorbira.
Ko je zrak zelo vroč, naj bodo oblačila svetla (na primer bela), ko pa je zrak zelo hladen, naj bodo oblačila temna (na primer črna).
3. Polmer Zemlje je 149,6 x 106 km, emisivnost Zemlje pa je 0,95. Ocenite hitrost prenosa toplote s sevanjem sonca na zemeljsko površino podnevi, ko je sonce neposredno nad glavo!
Razprava
Znano je, da:
Zemljin polmer (r) = 149,6 x 106 km = 149,6 x 109 meter
Zemljina površina (A) = πr2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
Zemljina emisivnost = 0,95
Vprašano: Stopnja sončnega sevanja (Q/t)
Odgovor:
Formula za stopnjo sončnega sevanja:
Q/t = (1000 W/m2) e A cos θ
Informacije:
Q/t = stopnja sončnega sevanja, 1000 W/m2 = sončna konstanta, e = emisivnost, A = površina objekta, θ = kot med sončnimi žarki in normalo na zemeljsko površino.
Ko je sonce neposredno nad glavo, je sončna svetloba pravokotna na Zemljino površino. Ko je pravokotna na Zemljino površino, sončna svetloba tvori kot 0 ° z normalo, ki je pravokotna na Zemljino površino.
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 Džul/sekunda
