Radyasyon bir tür ısı transferidir.
Örneğin, gezegenimiz Dünya, ısısının çoğunu radyasyon yoluyla alır. Dünya, Güneş'e yaklaşık 15*10^7 km uzaklıkta yer almaktadır. Dünya atmosferinin dışındaki tüm bu alan çok nadir madde içerir. Bu nedenle ısı iletim veya konveksiyon yoluyla aktarılamaz.
Deneysel radyasyon
Belirli bir örnek kullanarak bu enerji aktarım yöntemini daha ayrıntılı olarak ele alalım.
Deney için bir sıvı basınç ölçere ihtiyacımız olacak. Kauçuk bir tüp kullanarak onu soğutucuya bağlıyoruz. Şimdi, yüksek sıcaklığa ısıtılan bir cismi soğutucuya getirirseniz (ancak ona dokunmayın), o zaman ısı emiciye bağlı olan manometre tüpündeki sıvı seviyesi azalacaktır. Bunun nedeni, soğutucudaki havanın ısınması ve genişlemeye başlaması olacaktır. Havanın ısınması ancak enerjinin ısıtılan gövdeden ısı alıcıya aktarılmasıyla açıklanabilir.
Isı emiciye ısıtılmış bir gövdeyle dokunmadığımız ve hava zayıf bir ısı iletkeni olduğundan, termal iletkenlik seçeneği atılabilir. Isı emici, ısıtılmış gövdenin üstüne değil, yanına yerleştirildiğinden, konveksiyon seçeneği de hariç tutulabilir.
- İÇİNDE bu durumda Radyasyon yoluyla enerji aktarımı gerçekleşir.
Radyasyonu diğer tüm ısı transferi türlerinden ayıran temel özelliği, boşlukta bile meydana gelebilmesidir.
Enerji emisyonu
Enerji etrafımızdaki tüm cisimler tarafından yayılır. Bazıları daha güçlü, bazıları daha zayıf. Vücut sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, bu vücut o kadar fazla enerji yayar. Bir cisim tarafından yayılan enerjinin bir kısmı diğer cisimler tarafından emilir, bir kısmı da yansıtılır.
Farklı vücutlar enerjiyi farklı şekillerde emer. Örneğin, ısı emicinin bir tarafı beyaza, diğer tarafı koyuya boyanmışsa, ısıtılan gövde ısıtıldığında karanlık taraf, o zaman sıvı sütunu, bu ısıtılmış gövdeyi parlak tarafa getirdiğimizden daha fazla düşecektir. Yani, karanlık yüzeye sahip cisimler, açık yüzeye sahip cisimlere göre enerjiyi daha iyi emer. Aşağıdaki şekil bu deneyimi göstermektedir.
Ancak öte yandan, koyu yüzeye sahip cisimler, açık yüzeye sahip cisimlere göre daha hızlı soğur.
Bedenlerin bu yeteneği pratikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin uçak kanatları boyanıyor hafif boya böylece güneş tarafından ısıtılmazlar.
Dünyadaki ana ısı kaynağının Güneş olduğunu çok iyi biliyorsunuz. Güneş'ten ısı nasıl aktarılır? Sonuçta, Dünya ondan 15 10 7 km uzaklıkta bulunuyor. Atmosferimizin dışındaki tüm bu alan çok nadir madde içerir.
Bilindiği gibi boşlukta ısı iletimi yoluyla enerji aktarımı mümkün değildir. Konveksiyon nedeniyle de oluşamaz. Bu nedenle başka bir tür ısı transferi vardır.
Bu tür ısı transferini deney yoluyla inceleyelim.
Sıvı basınç göstergesini kauçuk bir boru kullanarak soğutucuya bağlayalım (Şek. 12).
Yüksek sıcaklığa ısıtılmış bir metal parçasını soğutucunun karanlık yüzeyine getirirseniz, soğutucuya bağlı manometre dirseğindeki sıvı seviyesi azalacaktır (Şekil 12, a). Açıkçası, soğutucudaki hava ısındı ve genişledi. Soğutucudaki havanın hızlı bir şekilde ısınması ancak enerjinin ısıtılan gövdeden ona aktarılmasıyla açıklanabilir.
Pirinç. 12. Enerjinin radyasyon yoluyla transferi
Bu durumda enerji termal iletkenlik yoluyla aktarılmadı. Sonuçta, ısıtılan gövde ile ısı emici arasında zayıf bir ısı iletkeni olan hava vardı. Isı emici, ısıtılan gövdenin üstünde değil yanında bulunduğundan, burada da konveksiyon gözlemlenemez. Buradan, bu durumda enerji transferi şu şekilde gerçekleşir:radyasyon.
Radyasyonla enerji transferi diğer ısı transferi türlerinden farklıdır. Tam bir vakumda gerçekleştirilebilir.
Tüm cisimler enerji yayar: hem güçlü hem de zayıf ısıtılmış olanlar, örneğin insan vücudu, fırın, elektrik ampulü vb. Ancak vücut sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, vücut ısısı da o kadar yüksek olur. daha fazla enerji radyasyon yoluyla yayılır. Bu durumda enerji çevredeki cisimler tarafından kısmen emilir, kısmen de yansıtılır. Enerji emildiğinde, yüzeyin durumuna bağlı olarak cisimler farklı şekilde ısınır.
Isı alıcısını ısıtılmış metal gövdeye önce koyu, sonra açık tarafıyla çevirirseniz, ısı alıcısına bağlı manometre dirseğindeki sıvı kolonu ilk durumda azalacaktır (bkz. Şekil 12, a) ve ikincisinde (Şekil 12, b) yükselecektir. Bu şunu gösteriyor: karanlık yüzey enerjiyi hafif yüzeye sahip cisimlerden daha iyi emer.
Aynı zamanda karanlık yüzeye sahip cisimler, açık yüzeye sahip cisimlere göre radyasyon yoluyla daha hızlı soğur. Örneğin hafif bir çaydanlıkta sıcak su daha uzun sürer Yüksek sıcaklık karanlıktan daha.
Vücutların radyasyon enerjisini farklı şekilde absorbe etme yeteneği pratikte kullanılmaktadır. Böylece hava meteoroloji balonlarının ve uçak kanatlarının yüzeyi boyanır. gümüş boya böylece güneş tarafından ısıtılmazlar. Tam tersi kullanılması gerekiyorsa Güneş enerjisiörneğin yapay Dünya uyduları üzerine kurulan cihazlarda, aletlerin bu kısımları koyu renkle boyanmıştır.
Sorular
- Enerjinin radyasyonla aktarımı deneysel olarak nasıl gösterilir?
- Hangi cisimler radyasyon enerjisini daha iyi, hangisi daha kötü emer?
- Bir kişi, vücutların radyasyon enerjisini absorbe etme konusundaki farklı yeteneklerini pratikte nasıl hesaba katar?
Alıştırma 5
- Yaz aylarında binadaki hava ısıtılarak enerji alınır. Farklı yollar: duvarların içinden, içinden açık pencere Güneş enerjisini ileten camdan sıcak havanın girdiği yer. Her durumda ne tür bir ısı transferi ile uğraşıyoruz?
- Karanlık yüzeye sahip cisimlerin radyasyonla, açık yüzeye sahip cisimlere göre daha güçlü bir şekilde ısıtıldığını gösteren örnekler verin.
- Enerjinin Güneş'ten Dünya'ya konveksiyon ve termal iletim yoluyla aktarılamayacağı neden tartışılabilir? Nasıl bulaşır?
Egzersiz yapmak
Dış mekan termometresi kullanarak, önce evin güneşli tarafının, ardından gölgeli tarafının sıcaklığını ölçün. Termometre okumalarının neden farklı olduğunu açıklayın.
Bu ilginç...
Termos. Yiyecekleri sıcak veya soğuk tutmak çoğu zaman gereklidir. Vücudun soğumasını veya ısınmasını önlemek için ısı transferini azaltmanız gerekir. Aynı zamanda enerjinin herhangi bir ısı transferi yoluyla aktarılmamasını sağlamaya çalışırlar: termal iletkenlik, konveksiyon, radyasyon. Bu amaçlar için bir termos kullanılır (Şek. 13).
Pirinç. 13. Termos cihazı
Çift cidarlı 4 cam kaptan oluşur. Duvarların iç yüzeyi parlak metal bir tabaka ile kaplanır ve hava, kabın duvarları arasındaki boşluktan dışarı pompalanır. Havasız olan duvarlar arasındaki boşluk neredeyse hiç ısı iletmez. Yansıtan metal katman, enerjinin radyasyon yoluyla transferini önler. Camın hasar görmesini önlemek için termos özel bir metal veya plastik kasaya (3) yerleştirilir. Kap bir tıpa (2) ile kapatılır ve üstüne bir kapak (1) vidalanır.
Isı transferi ve flora. Doğada ve insan yaşamında bitki dünyası yalnızca rol oynuyor önemli rol. Su ve hava olmadan yeryüzündeki tüm canlıların yaşamı mümkün değildir.
Dünyaya ve toprağa bitişik hava katmanlarında sürekli sıcaklık değişiklikleri meydana gelir. Toprak gün içerisinde enerjiyi emdiği için ısınır. Geceleri ise tam tersine soğuyarak enerji açığa çıkarır. Toprak ve hava arasındaki ısı alışverişi, hava koşullarının yanı sıra bitki örtüsünün varlığından da etkilenir. Bitki örtüsüyle kaplı toprak radyasyonla yeterince ısıtılmaz. Açık, bulutsuz gecelerde toprağın kuvvetli soğuması da gözlenir. Topraktan gelen radyasyon serbestçe uzaya gider. Erken ilkbaharda Böyle gecelerde don olayları yaşanıyor. Bulutlu dönemlerde radyasyon nedeniyle toprak enerjisi kaybı azalır. Bulutlar perde görevi görüyor.
Seralar toprak sıcaklığını arttırmak ve bitkileri dondan korumak için kullanılır. Cam çerçeveler veya filmden yapılmış olanlar iyi iletim sağlar Güneş radyasyonu(görünür). Gün boyunca toprak ısınır. Geceleri cam veya film topraktan görünmez radyasyonu daha az kolaylıkla iletir. Toprak donmaz. Seralar ayrıca sıcak havanın yukarı doğru hareketini - konveksiyonu da önler.
Sonuç olarak seralardaki sıcaklık çevreye göre daha yüksektir.
Dünyadaki ana ısı kaynağının Güneş olduğunu çok iyi biliyorsunuz. Güneş'ten ısı nasıl aktarılır? Sonuçta, Dünya ondan 15 10 7 km uzaklıkta bulunuyor. Atmosferimizin dışındaki tüm bu alan çok nadir madde içerir.
Bilindiği gibi boşlukta ısı iletimi yoluyla enerji aktarımı mümkün değildir. Konveksiyon nedeniyle de oluşamaz. Bu nedenle başka bir tür ısı transferi vardır.
Bu tür ısı transferini deney yoluyla inceleyelim.
Sıvı basınç göstergesini kauçuk bir boru kullanarak soğutucuya bağlayalım (Şek. 12).
Yüksek sıcaklığa ısıtılmış bir metal parçasını soğutucunun karanlık yüzeyine getirirseniz, soğutucuya bağlı manometre dirseğindeki sıvı seviyesi azalacaktır (Şekil 12, a). Açıkçası, soğutucudaki hava ısındı ve genişledi. Soğutucudaki havanın hızlı bir şekilde ısınması ancak enerjinin ısıtılan gövdeden ona aktarılmasıyla açıklanabilir.
Pirinç. 12. Enerjinin radyasyon yoluyla transferi
Bu durumda enerji termal iletkenlik yoluyla aktarılmadı. Sonuçta, ısıtılan gövde ile ısı emici arasında zayıf bir ısı iletkeni olan hava vardı. Isı emici, ısıtılan gövdenin üstünde değil yanında bulunduğundan, burada da konveksiyon gözlemlenemez. Buradan, bu durumda enerji transferi şu şekilde gerçekleşir:radyasyon.
Radyasyonla enerji transferi diğer ısı transferi türlerinden farklıdır. Tam bir vakumda gerçekleştirilebilir.
Tüm cisimler enerji yayar: hem çok ısınmış hem de zayıf ısıtılmış olanlar, örneğin insan vücudu, soba, elektrik ampulü vb. Ancak bir cismin sıcaklığı ne kadar yüksekse, radyasyon yoluyla o kadar fazla enerji iletir. Bu durumda enerji çevredeki cisimler tarafından kısmen emilir, kısmen de yansıtılır. Enerji emildiğinde, yüzeyin durumuna bağlı olarak cisimler farklı şekilde ısınır.
Isı alıcısını ısıtılmış metal gövdeye önce koyu, sonra açık tarafıyla çevirirseniz, ısı alıcısına bağlı manometre dirseğindeki sıvı sütunu ilk durumda azalacaktır (bkz. Şekil 12, a) ve ikincisinde (Şekil 12, b) yükselecektir. Bu, koyu yüzeye sahip cisimlerin, açık yüzeye sahip cisimlere göre enerjiyi daha iyi emdiğini gösterir.
Aynı zamanda karanlık yüzeye sahip cisimler, açık yüzeye sahip cisimlere göre radyasyon yoluyla daha hızlı soğur. Örneğin, hafif bir su ısıtıcısında sıcak su, yüksek sıcaklığı karanlık olandan daha uzun süre korur.
Vücutların radyasyon enerjisini farklı şekilde absorbe etme yeteneği pratikte kullanılmaktadır. Böylece havadaki meteoroloji balonlarının ve uçak kanatlarının yüzeyi güneşten ısınmaması için gümüş boya ile boyanıyor. Aksine, örneğin yapay Dünya uydularına kurulan cihazlarda güneş enerjisinin kullanılması gerekiyorsa, cihazların bu kısımları koyu renkle boyanır.
Sorular
- Enerjinin radyasyonla aktarımı deneysel olarak nasıl gösterilir?
- Hangi cisimler radyasyon enerjisini daha iyi, hangisi daha kötü emer?
- Bir kişi, vücutların radyasyon enerjisini absorbe etme konusundaki farklı yeteneklerini pratikte nasıl hesaba katar?
Alıştırma 5
- Yaz aylarında binadaki hava ısıtılır ve çeşitli şekillerde enerji alınır: duvarlardan, sıcak havanın girdiği açık bir pencereden, güneş enerjisinin geçmesine izin veren camdan. Her durumda ne tür bir ısı transferi ile uğraşıyoruz?
- Karanlık yüzeye sahip cisimlerin radyasyonla, açık yüzeye sahip cisimlere göre daha güçlü bir şekilde ısıtıldığını gösteren örnekler verin.
- Enerjinin Güneş'ten Dünya'ya konveksiyon ve termal iletim yoluyla aktarılamayacağı neden tartışılabilir? Nasıl bulaşır?
Egzersiz yapmak
Dış mekan termometresi kullanarak, önce evin güneşli tarafının, ardından gölgeli tarafının sıcaklığını ölçün. Termometre okumalarının neden farklı olduğunu açıklayın.
Bu ilginç...
Termos. Yiyecekleri sıcak veya soğuk tutmak çoğu zaman gereklidir. Vücudun soğumasını veya ısınmasını önlemek için ısı transferini azaltmanız gerekir. Aynı zamanda enerjinin herhangi bir ısı transferi yoluyla aktarılmamasını sağlamaya çalışırlar: termal iletkenlik, konveksiyon, radyasyon. Bu amaçlar için bir termos kullanılır (Şek. 13).
Pirinç. 13. Termos cihazı
Çift cidarlı 4 cam kaptan oluşur. Duvarların iç yüzeyi parlak metal bir tabaka ile kaplanır ve hava, kabın duvarları arasındaki boşluktan dışarı pompalanır. Havasız olan duvarlar arasındaki boşluk neredeyse hiç ısı iletmez. Yansıtan metal katman, enerjinin radyasyon yoluyla transferini önler. Camın hasar görmesini önlemek için termos özel bir metal veya plastik kasaya (3) yerleştirilir. Kap bir tıpa (2) ile kapatılır ve üstüne bir kapak (1) vidalanır.
Isı transferi ve flora. Doğada ve insan yaşamında bitki dünyası son derece önemli bir rol oynar. Su ve hava olmadan yeryüzündeki tüm canlıların yaşamı mümkün değildir.
Dünyaya ve toprağa bitişik hava katmanlarında sürekli sıcaklık değişiklikleri meydana gelir. Toprak gün içerisinde enerjiyi emdiği için ısınır. Geceleri ise tam tersine soğuyarak enerji açığa çıkarır. Toprak ve hava arasındaki ısı alışverişi, hava koşullarının yanı sıra bitki örtüsünün varlığından da etkilenir. Bitki örtüsüyle kaplı toprak radyasyonla yeterince ısıtılmaz. Açık, bulutsuz gecelerde toprağın kuvvetli soğuması da gözlenir. Topraktan gelen radyasyon serbestçe uzaya gider. İlkbaharın başlarında bu tür gecelerde don olayları meydana gelir. Bulutlu dönemlerde radyasyon nedeniyle toprak enerjisi kaybı azalır. Bulutlar perde görevi görüyor.
Seralar toprak sıcaklığını arttırmak ve bitkileri dondan korumak için kullanılır. Cam çerçeveler veya filmden yapılmış olanlar güneş ışınımını (görünür) iyi iletir. Gün boyunca toprak ısınır. Geceleri cam veya film topraktan görünmez radyasyonu daha az kolaylıkla iletir. Toprak donmaz. Seralar ayrıca sıcak havanın yukarı doğru hareketini - konveksiyonu da önler.
Sonuç olarak seralardaki sıcaklık çevreye göre daha yüksektir.
RADYASYONLA ENERJİNİN TRANSFERİ
Yönlü camı ısıtın. Öncelikle camın içini beyaz ve siyah kağıt şeritlerle kapatın. Cam zebra gibi çizgili hale geldi!
Bu bardağa bir mum koymanız gerekiyor, böylece tam ortada duracak. Bunu yapmak için, camın içine sığacak çapta birkaç karton daire hazırlayın. Her dairenin ortasında mum büyüklüğünde yuvarlak bir delik açın. Deliklerin tam ortada olması için dairenin çevresini çizdiğiniz merkezden pergelle çizilmeleri gerekir.
Karanfilleri camın dışına stearinle yapıştırın. Karanfillerin her iki yanında. Ve her şey aynı yükseklikte. Kenarın 2 cm altını diyelim. Camı sol elinizde yatay tutarak ve sağ elinizle stearine batırılmış bir çiviyi her seferinde üst kenara uygulayarak yapıştırmak uygundur.
Kaç tane çivi yapıştırdığınızı sayın. Genellikle bir camın sekiz tarafı vardır, bu da sekiz çivi olacağı anlamına gelir.
Başlamak!
Bardağı bir tabağa yerleştirin, içine karton kupalar yerleştirin ve fitil camın kenarına ulaşmayacak kadar yüksekliğe dikkatlice bir parça mum yerleştirin.
Her şey sessiz. Ama sonra - tıklayın! Tabağa ilk karanfil düştü. Tık Tık! İkinci ve üçüncü. Tıklamak! Dördüncü.
Yeter, mumu söndür. Tırnakların yarısı camın üzerinde kaldı ve soyulması için zaman olmadı. Ve bakın ne kadar ilginç: hepsi beyaz kenarlarda kaldı. Ve siyahlardan uzaklaştılar!
Neden?
Buradaki mum, camı, uzun bir çiviyi ısıttığından farklı şekilde ısıtıyordu. Önceki deneyim. Alevler camı yalamadı. Cam, mumun ışınlarının üzerine düşmesi nedeniyle ısındı.
Bu sayede örneğin Güneş gezegenimizi ısıtır. Ve yaz aylarında, güneş ışınlarının en çok vurduğu zamanda size şunu söylerler: Beyaz giyin! Siyah kıyafetler giymeyin, onlar daha sıcaktır! Beyaz renkÜzerine düşen ışınları yansıtır. Ve siyah olan onları emer. Bu yüzden siyah kenarlar daha hızlı ısınıyor ve çiviler ilk önce onlardan çıkıyor
GÜNEŞ ENERJİSİ
Kömür, petrol ve diğer yakıt türleri biriken enerjilerini güneşe borçludur. Ancak insan bununla yetinmez, güneşin herhangi bir aracı olmadan, doğrudan enerji alınarak çalıştırılabileceğine inanır. Bilim insanları bu sorun üzerinde yoğun şekilde çalışıyor ve güneş enerjili kazanların yaratılmasında büyük ilerlemeler kaydetti.
Güneşin, eğer ışınlarını yakalayabilirseniz, bir buhar kazanının ateş kutusu olabileceğinden emin olmak için aşağıdaki çok basit ve görsel deneyleri yapın.
Deneyim 1
Güneşli bir yaz gününde, büyük bir bikonveks mercek alın ve odak noktasında güneşin nokta şeklinde küçük bir görüntüsü görünecek şekilde konumlandırın. Bir kağıt parçasına doğrultursanız aydınlanacaktır.
Deneyim 2
Düz, yuvarlak bir balmumu kavanozuna su dökün. Kavanozu bir kapakla kapatın ve suyun dışarı sızmasını önlemek için kenarlarını hamuru ile kapatın. Kapağı mat siyah boyayla boyayın. Daha sonra fotoğraf geliştirmek için derin bir tabak veya küçük bir küvet alın, biriken ısının kaçmaması için altına biraz pamuk koyun ve üzerine bir kavanoz su koyun. Tabağı bir parça temiz camla sıkıca kapatın, ancak kavanoza temas etmemelidir. Camla kaplı tabağı güneşe yerleştirin, tabağın altına açılı duracak bir şey yerleştirin ve böylece Güneş ışınları 90° açıyla cam kapağın üzerine düştü.
Güneş ışınları camdan geçer ve getirdikleri ısı bu camın altına sıkışmış gibi görünür. Kavanozun içindeki su çok ısınıyor.
İhtiyaçlara göre suyu ısıtan büyük ısıtma cihazları bu prensip üzerine inşa edilmiştir. Tarım, evsel amaçlar için vb. Dış havanın henüz yeterince sıcak olmadığı ilkbaharda bitki yetiştirmek için kullanılan seralar aynı prensip üzerine inşa edilir.
Yükleniyor...
