Введение
На данном уроке речь пойдет еще об одном способе теплопередачи, который называется излучением. Излучение – это явление передачи энергии, наряду с теплопроводностью и конвекцией (Рис. 1).
Рис. 1. Виды теплопередачи
Иными словами, излучение – это процесс испускания и распространения энергии в виде электромагнитных волн. Солнечные батареи преобразуют энергию солнечного излучения в постоянный электрический ток (Рис. 2).
Рис. 2. Солнечные батареи
Излучение играет огромную роль в нашей жизни, так как все топливо, которым пользуется человечество, запасено в результате действия солнечной энергии. Она попадает на Землю с помощью излучения.
Топливо – вещество или несколько веществ, из которых с помощью определенной реакции может быть получена тепловая энергия.
Между Солнцем и Землей нет вещества (т.е. вакуум), поэтому энергия передается с помощью электромагнитных волн (Рис. 3), которые являются одним из видов излучения.
Рис. 3. Передача энергии от Солнца Земле
Если дома зажечь настольную лампу и сесть рядом, то через некоторое время можно ощутить тепло, которое исходит от лампочки (Рис. 4).
Рис. 4. Излучение тепла от лампы
Откуда берется это тепло, если воздух, являясь газом, имеет низкую теплопроводность (Рис. 5)?
Рис. 5. Коэффициент теплопроводности различных веществ
Это тепло связано со световым излучением и другими видами излучения, которые человек довольно хорошо воспринимает (Рис. 6).
Рис. 6. Спектр электромагнитного излучения
Демонстрация передачи тепла с помощью излучения
Пронаблюдаем действие излучения с помощью установки (Рис. 7).
Рис. 7. Установка для наблюдения излучения
Она состоит из теплоприемника (1), у которого одна сторона блестящая, другая сторона затемнена, жидкостного манометра (2), который соединен с теплоприемником шлангом, а также из осветительного фонаря (3), который находится напротив теплоприемника.
Манометр – это прибор, позволяющий измерять давление жидкости или газа. Изменение давления приводит к изменению уровня жидкости в манометре (Рис. 8).
Рис. 8. Измерение давления с помощью манометра
Жидкость в манометре (вода с марганцовкой) изначально находится на одном уровне (Рис. 9), то есть давление выровнено.
Рис. 9. Начальный уровень жидкости в манометре
Напротив теплоприемника располагается осветительный фонарь, для того чтобы можно было пронаблюдать действие излучения на теплоприемник. Для наблюдения эксперимента развернем теплоприемник зачерненной стороной к фонарю и включим свет. От фонаря пойдет довольно интенсивное световое излучение. Достаточно быстро на манометре уровень жидкости будет меняться (Рис. 10). Это происходит из-за того, что воздух в правом колене манометра расширяется из-за нагревания.
Рис. 10. Изменение уровня жидкости в манометре при включении света
Теперь развернем теплоприемник к фонарю блестящей стороной (вторая часть эксперимента). При включении света уровень жидкости в обоих коленах манометра практически не изменяется (Рис. 11), по крайней мере меняется намного медленнее, чем в первой части опыта.
Рис. 11. Уровень жидкости в обоих коленях манометра практически не изменяется
Это означает, что темная часть теплоприемника воспринимает излучение лучше, чем светлая (Рис. 12).
Рис. 12. Поглощение излучения
Итоги
На предыдущих уроках, а также на данном уроке были рассмотрены три способа передачи теплоты – теплопроводность, конвекция и излучение. Обычно все эти три способа теплопередачи работают одновременно. Теплопередача редко осуществляется каким-то одним способом. Принцип уменьшения теплопередачи каждым из способов положен в основу работы термоса (Рис. 13).
Рис. 13. Устройство термоса
Домашнее задание
- Что такое излучение?
- Какие еще виды теплопередачи вы знаете?
- Чем отличается излучение от теплопроводности?
- Почему, когда мы чувствуем тепло от лампочки, мы делаем вывод, что энергия передается через излучение?
- В какой одежде ярким летним днем приятнее ходить – в светлой или темной? И почему?
Список рекомендованной литературы:
- Соколович Ю.А., Богданова Г.С Физика: Справочник с примерами решения задач. – 2-е издание передел. – X.: Веста, 2005.
- Перышкин А.В. Физика 8 кл.: учеб. для общеобразоват. учр. М.: Дрофа, 2013.
Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
- Интернет портал «class-fizika.narod.ru» (Источник)
- Интернет портал «scienceland.info» (Источник)
- Интернет портал «edu.glavsprav.ru» (Источник)
