Интиқоли гармӣ тавассути радиатсия

1. Таърифи интиқоли гармӣ тавассути радиатсия

Агар шумо дар рӯзи гарм либоси сиёҳ пӯшед, ё кай дар давоми рӯз машқ мекунед, чӣ эҳсос мекунед? Бо вақте ки либоси сафед мепӯшед, муқоиса кунед? Агар шумо дар давоми рӯз либоси сиёҳ пӯшед, пас шумо худро гарм ҳис мекунед. Чаро? Масофаи байни Офтоб ва Замин дар субҳ қариб ба масофаи байни Офтоб ва Замин дар давоми рӯз ва шом баробар аст. Пас, чаро субҳҳо ва шомҳо дар давоми рӯз сардтар ва гармтаранд? Ҷавобҳо ба ин саволҳо бо интиқоли гармӣ тавассути радиатсия алоқаманданд.

Интиқоли гармӣ тавассути радиатсия интиқоли гармӣ дар шакли мавҷҳои электромагнитӣ мебошад. Мисолҳои интиқоли гармӣ тавассути радиатсия гармии бадани шумо ҳангоми наздик буданатон ба кӯра ва интиқоли гармӣ аз офтоб ба Замин мебошанд. Офтоб ҳарорати баландтар дорад (тақрибан 6000 Келвин), дар ҳоле ки Замин ҳарорати пасттар дорад. Тафовути ҳарорат байни Офтоб ва Замин боиси интиқоли гармӣ аз Офтоб (ҳарорати баландтар) ба Замин (ҳарорати пасттар) мегардад. Агар интиқоли гармӣ аз Офтоб ба Замин ба миёнарав ё васила ниёз дошта бошад, зеро интиқоли гармӣ тавассути гузаронандагӣ ва конвексия, гармӣ наметавонад ба Замин расад; гармӣ бояд аз вакуум (ё қариб холӣ) гузарад. Агар гармӣ аз Офтоб набошад, ҳаёт дар Замин ҳеҷ гоҳ вуҷуд нахоҳад дошт, зеро ҳаёт ба энергия аз Офтоб ниёз дорад.

Мисоли дигари интиқоли гармӣ тавассути радиатсия гармие мебошад, ки ҳангоми наздик будан ба аланга эҳсос мешавад. Гармие, ки мо ҳис мекунем, аз ҳавои аз ҳад зиёд гармшуда дар натиҷаи аланга ба вуҷуд намеояд. Тавре ки қаблан шарҳ дода шуда буд, ҳавои гарм васеъ мешавад ва зичии он кам мешавад. Дар натиҷа, ҳавои камшуда ба самти амудӣ ба боло ҳаракат мекунад, на ба самти уфуқӣ ба сӯи мо. Бадани мо ҳангоми наздик будан ба аланга гарм ё гарм ҳис мекунад, зеро гармӣ тавассути радиатсия аз аланга (ҳарорати баландтар) ба бадани мо (ҳарорати пасттар) ҳаракат мекунад.

Интиқоли гармӣ тавассути радиатсия дар муқоиса бо интиқоли гармӣ тавассути гузаронандагӣ ва конвексия каме фарқ мекунад. Интиқоли гармӣ тавассути гузаронандагӣ ва конвексия вақте ба амал меояд, ки ашёе, ки фарқияти ҳарорат доранд, ба якдигар ламс мекунанд. Аз тарафи дигар, интиқоли гармӣ тавассути радиатсия метавонад бидуни ламс ба амал ояд.

2. Муодилаи интиқоли гармӣ тавассути радиатсия

Суръати интиқоли гармӣ тавассути радиатсия ба масоҳати объект ва ҳарорати мутлақи объект (Шкалаи Келвин) мутаносиб аст. Объектҳое, ки масоҳати сатҳи калонтар доранд, нисбат ба объектҳое, ки масоҳати сатҳи хурдтар доранд, суръати интиқоли гармии баландтар доранд.

Ба ҳамин монанд, масалан, ашёе, ки ҳарорати онҳо 2000 дараҷа Келвин аст, суръати интиқоли гармии 2 доранд.⁴ = 16 маротиба аз объектҳое, ки ҳарорати онҳо 1000 Келвин аст, бузургтар аст. Ин натиҷаро Йозеф Стефан соли 1879 кашф карда, аз ҷиҳати назариявӣ тақрибан панҷ сол пас аз он Людвиг Болтсман ба даст овардааст.

Q = гармӣ, t = вақт, A = масоҳати сатҳи ашё (м²), T = ҳарорати мутлақи объект (K) e = эмиссия (адади беандоза, ки андозаи он аз 0 то 1 аст), σ = 5.67 x 10^-8 В / м².K⁴ (Доими универсалӣ. Инчунин доимии Стефан-Болтсман номида мешавад), Q/t = суръати интиқоли гармӣ тавассути радиатсия

Ашёҳое, ки сатҳҳои торик доранд (сиёҳ), эмиссияи наздик ба 1 доранд, дар ҳоле ки ашёҳое, ки ранги равшан доранд, эмиссияи наздик ба 0 доранд. Ҳар қадар эмиссияи ашё зиёд бошад (e ба 1 наздик мешавад), ҳамон қадар суръати гармии аз ҷониби ашё хориҷшаванда зиёдтар мешавад. Баръакс, ҳар қадар эмиссияи ашё хурдтар бошад (e ба 0 наздик мешавад), суръати гармии хориҷшаванда камтар мешавад. Мо метавонем бигӯем, ки ашёҳои ранги тира (сиёҳ) одатан нисбат ба ашёҳои ранги равшан (сафед) гармии бештар хориҷ мекунанд.

Миқдори партовҳо на танҳо қобилияти объектро барои паҳн кардани гармӣ, балки қобилияти объектро барои фурӯ бурдани гармии аз ҷониби дигар объектҳо хориҷшаванда муайян мекунад. Объектҳое, ки партовҳои онҳо ба 1 наздиканд (объектҳои ранги тира), қариб тамоми гармии аз онҳо хориҷшавандаро фурӯ мебаранд. Танҳо як қисми ночиз инъикос мешавад. Баръакс, объектҳое, ки партовҳои онҳо ба 0 наздиканд (объектҳои ранги равшан), каме гармии аз онҳо хориҷшавандаро фурӯ мебаранд. Қисми зиёди гармӣ аз ҷониби объект инъикос мешавад. Объекте, ки тамоми гармии аз он хориҷшавандаро фурӯ мебарад, партовҳои онҳо = 1 дорад. Ин намуди объект ҳамчун "объекти сиёҳ" маълум аст. Истилоҳи объекти сиёҳ маънои сиёҳ будани объектҳоро надорад, балки қобилияти объектҳоро барои фурӯ бурдани тамоми гармии аз онҳо хориҷшавандаро шарҳ медиҳад.

3. Суръати гармии аз офтоб паҳншуда

Бар асоси ҳисобҳо (мувофиқи воқеият), муайян карда шуд, ки гармии 1350 Ҷоул дар як сония дар як метри мураббаъ аз Офтоб ба Замин интиқол ёфтааст. Дар рӯзи равшан (бе абр), гармии 1000 Ҷоул дар як сония дар як метри мураббаъ ба сатҳи Замин мерасад. Дар рӯзи офтобӣ (абрҳои зиёд), тақрибан 70% гармӣ аз ҷониби атмосфераи Замин ҷаббида мешавад, танҳо 30% гармӣ ба сатҳи Замин мерасад. Миқдори гармие, ки дар атмосфераи Замин нопадид мешавад, аз абрҳои зиёд ё кам вобаста аст. Миқдори гармии 1350 Ҷоул дар як сония дар як метри мураббаъ ҳамчун ... маълум аст. доимии офтобӣАзбаски Ҷоул дар як сония (Ҷ/с) = Ватт, мо метавонем онро аз нав нависем. доимии офтобӣ то 1350 Ватт дар як метри мураббаъ = 1350 Вт/м²

Вақте ки гармии аз офтоб хориҷшаванда ба сатҳи Замин мерасад, гармӣ аз ҷониби Замин ва ашёи рӯи Замин фурӯ бурда мешавад. Суръати ҷабби гармӣ аз эмиссия (e)-и ашё, масоҳати сатҳи ашё ва кунҷи аз нури офтоб бо хати амудӣ ба сатҳи ашё ба вуҷуд омада вобаста аст.

Маълумот:
Q/t = суръати ҷабби гармӣ, 1000 Вт/м² = доимии офтобӣ, e = эмиссияи объект, A = масоҳати сатҳи объект, θ = кунҷе, ки аз нури офтоб бо хатҳои амудӣ ба сатҳи объект ба вуҷуд омадааст,

A cos θ = майдони муассир (масоҳати сатҳи ҷузъи ашёе, ки ба нури офтоб амудӣ аст)

Дар давоми рӯз, нурҳои офтоб бо хати амудӣ ба сатҳи Замин мувозӣ ё ҳамҷоя мешаванд (кунҷи ташаккулёфта = 0).

Қисми поёнии ташаккулёфта = 0^oаз ин рӯ, суръати азхудкунии гармӣ чунин аст:

Суръати ҷабби гармӣ (Q/t) ҳадди аксар аст, агар кунҷи аз нури офтоб бо хати амудӣ ба сатҳи Замин ба вуҷуд омада = 0 бошад.^o (cos 0 = 1). Одатан, ин дар давоми рӯз рух медиҳад, ки дар он ҷо Офтоб ба сатҳи Замин амудӣ аст. Аз ин рӯ, агар рӯшноии рӯз нисбат ба субҳ ё шом гармтар бошад, ҳайрон шудан лозим нест. Дар субҳ ва шом кунҷи ба вуҷуд омада ба 90 наздик аст.^o.

Агар кунҷи ҳосилшуда 80 бошад^o, пас суръати азхудкунии гармӣ чунин аст:

Суръати ҷабби гармӣ (Q/t) субҳ ва шом ҳадди ақал аст, зеро cos θ ба сифр наздик аст. Ҳар қадар cos θ хурдтар бошад, ҳамон қадар суръати ҷабби гармӣ камтар мешавад.

Ҳангоми ғуруби офтоб дар уфуқи ғарбӣ ё наздик ба тулӯъ дар уфуқи шарқӣ, кунҷи ба вуҷуд омада = 90^o.

Азбаски кунҷи ҳосилшуда 90 аст^o, суръати азхудкунии гармӣ чунин аст:

Суръати ҷабби гармӣ (Q/t) ҳангоми ғуруби офтоб ё наздик ба тулӯи офтоб = 0.