3 Exempel på värmeöverföring genom strålning
1. Förklara med hjälp av exempel innebörden värmeöverföring genom strålning ?
Diskussion
Strålningsvärmeöverföring är överföring av värme i form av elektromagnetiska vågor. Ett exempel på strålningsvärmeöverföring är överföring av värme från solen till jorden. Mellan jorden och solen finns ett vakuum eller nästan vakuum, så värme som kommer från solen, vid en högre temperatur, till jorden, vid en lägre temperatur, kan inte passera genom materia. Ljus som kommer från solen till jorden är en elektromagnetisk våg, liksom flera andra elektromagnetiska vågor, så man kan dra slutsatsen att värme rör sig från solen till jorden i form av elektromagnetiska vågor.
2. Varför känns kroppen varm och kvav när man har svarta kläder på sig en varm dag? Om så är fallet, vilken färg på kläderna är lämplig att bära när luften är mycket varm och när luften är mycket kall?
Diskussion
Varje färg har en annan förmåga att absorbera värme som avges av andra föremål. Svart absorberar nästan all värme som faller på den, medan vitt reflekterar nästan all värme som faller på den. Att bära svarta kläder på en varm dag kan göra att din kropp känns varm eftersom svart absorberar nästan all värme som kommer från solen eller luften.
Objekt med svarta ytor har en emissivitet nära 1, medan vita objekt har en emissivitet nära 0. Emissiviteten har ett värde mellan 0 och 1. Ju högre emissiviteten hos ett objekt är (e nära 1), desto mer värme avger eller absorberar objektet. Omvänt, ju mindre emissiviteten hos ett objekt är (e nära 0), desto mindre värme avger eller absorberar objektet.
När luften är mycket varm bör kläderna vara ljusa (till exempel vita) och när luften är mycket kall bör kläderna vara mörka (till exempel svarta).
3. Jordens radie är känd för att vara 149,6 x 106 km och jordens emissivitet är 0,95. Uppskatta värmeöverföringshastigheten genom strålning från solen till jordytan under dagen när solen står rakt ovanför!
Diskussion
Det är känt att:
Jordens radie (r) = 149,6 x 106 km = 149,6 x 109 Mätaren
Jordens yta (A) = π r2 = (3,14)(49,6 x 109 m)2 = (3,14)(2460,16 x 1018 m2) = 7725 x 1018 m2
Jordens emissivitet = 0,95
Frågade: Solstrålningshastighet (Q/t)
Jawab:
Formel för solstrålningshastighet:
Q/t = (1000 W/m²2) e A cos θ
Sammanfattning:
Q/t = solstrålningshastighet, 1000 W/m²2 = solkonstant, e = emissivitet, A = objektets yta, θ = vinkeln som bildas mellan solens strålar och normalen till jordytan.
När solen är rakt ovanför är solljuset vinkelrätt mot jordytan. När det är vinkelrätt mot jordytan bildar solljuset en 0 ° vinkel med normalen som är vinkelrät mot jordytan.
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 Joule/sekund
