Излучение

На прошлых уроках вы познакомились с такими видами теплопередачи, как тепловодность и конвекция. И в первом, и во втором случае перенос энергии происходил за счет движения частиц или их групп. Значит, если нет вещества, то эти виды теплопередачи невозможны.

Основной источник тепла на нашей планете — это Солнце. Оно находится от нас на расстоянии $15 \cdot 10^7 \space км$. Это пространство содержит очень разреженное вещество, оно близко к вакууму. В такой ситуации невозможна ни конвекция, ни теплопроводность. Каким образом тогда передается тепло от Солнца?

Изучение — вот ответ на наш вопрос. На данном уроке мы познакомимся с процессом излучения на опыте, узнаем его свойства и применение.

Выявление процесса излучения

Рассмотрим следующий опыт (рисунок 1). У нас есть жидкостный манометр и теплоприемник. Соединим их резиновой трубкой между собой.

Нагреем до высокой температуры небольшой кусок металла. С помощью пинцета аккуратно поднесем его к темной стороне теплоприемника (рисунок 1, а). 

Уровень жидкости в колене, соединенном с теплоприемником, снизился. Это значит, что воздух в теплоприемнике нагрелся и расширился.

Мы не воздействовали на теплоприемник никаким другим образом. Очевидно, что ему была передана энергия от нагретого куска металла.

Теплопроводность? Нет. Ведь мы не докасались куском металла до теплоприемника. Конвекция? Тоже нет. Нагретое тело находилось рядом с теплоприемником, но не под ним. Передача энергии в данном случае осуществлялась путем излучения.

Излучение — это вид теплопередачи, при котором перенос энергии происходит преимущественно без переноса вещества.

Этот перенос энергии осуществляется посредством электромагнитных волн. Об этом понятии вы подробнее узнаете в уроках для 9 класса.

{"questions":[{"content":"Излучение, в отличие от конвекции и теплопроводности, может происходить[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["при непосредственном соприкосновении тел","при перемещении групп частиц вещества","в вакууме"],"answer":[2]}},"hints":[]}]}

Свойства излучения

• Передача энергии путем излучения отличается от других видов теплопередачи.

Излучение может осуществляться в полном вакууме.

• Все тела излучают энергию: и сильно нагретые, и слабо.

Чем выше температура тела, тем больше энергии оно передаёт путем излучения.

• Излучаемая энергия частично поглощается окружающими телами и частично отражается
• При поглощении энергии тела будут нагреваться по-разному. Это зависит от их поверхности. 

Вернемся к нашему опыту (рисунок ). Сначала мы повернули теплоприемник к куску металла темной стороной. Теперь повернем его светлой стороной (рисунок 1, б). Теперь столбик жидкости в колене манометра повысился.

Тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию, чем тела со светлой поверхностью.

{"questions":[{"content":"Внутренняя поверхность стенок термоса покрыта блестящим металлическим слоем. Это сделано для того, чтобы[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["уменьшить передачу энергии путем теплопроводности","уменьшить передачу энергии путем конвекции","увеличить передачу энергию путем излучения","уменьшить передачу энергии путем излучения"],"answer":[3]}},"hints":[]}]}

• Тела, которые излучают энергию, охлаждаются тоже по-разному. 

Тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой поверхностью.

Например, в белом чайнике горячая вода дольше сохранит высокую температуру, чем в черном.

Применение

Солнечное излучение используют для того, чтобы добыть использовать солнечную энергию. Солнечные батареи (рисунок 3) позволяют аккумулировать солнечную энергию, преобразовывать ее для дальнейшего использования человеком.

Крылья самолетов, поверхности воздушных метеозондов красят серебристой краской (рисунок 4). Так используют способность тел по-разному поглощать энергию. Делают это для того, чтобы уменьшить нагрев.

Излучение применяют для сушки и нагрева материалов, в приборах ночного видения, в медицине. Далее во время обучения вы более подробно рассмотрите природу этого явления.