Примеры на излучение: 3 примера излучения, конвекции и теплопроводности

Излучение

Как мы знаем, основным источником тепла для нашей планеты является Солнце.

Мы уже затрагивали тему о том, как передается тепло от Солнца. Оно передаётся посредством излучения. Основное отличие излучения от других способов теплопередачи, это то, что передача энергии излучением может происходить в полном вакууме. Все тела излучают энергию: Солнце, человек, электроприборы и так далее. Чем выше температура, тем больше энергии передается посредством излучения. Часть этой энергии поглощается другими телами, а часть — отражается. Процент поглощения энергии зависит от состояния поверхности тела, в частности от цвета. Наверное, все замечали, что предметы темного цвета больше нагреваются на солнце, чем светлые. Именно поэтому, в летний солнечный день в черной одежде значительно жарче, чем в белой.

Также, если черную и белую машины с закрытыми окнами на солнцепеке и сравнить температуру внутри через час, то температура в черной машине будет выше. Однако, темные тела сами излучают энергию быстрее, чем светлые. Подобных примеров существует великое множество. Рассмотрим, как знания об излучении применяются на практике.

Например, люди часто сушат бельё на солнце.

Или загорают. Лёжа на пляже, человек получает тепло с помощью излучения.

Правда сам загар появляется в результате воздействия ультрафиолетовых лучей, что является не только теплопередачей, но и облучением радиацией.

Наконец, существуют солнечные батареи, которые поглощают энергию солнечного излучения, чтобы потом преобразовать её в другие типы энергии.

Также, все знают, что находясь рядом с огнем, становится теплее. Если мы говорим о тепле над огнем, то мы наблюдаем явление конвекции. Однако, тепло распространяется от огня во все стороны. Это происходит в результате излучения.

Существует известная легенда о том, как Архимед сжег корабли римлян, используя зеркало.

Теперь мы знаем, что он использовал знания об излучении: серебристая поверхность зеркала отражает большую часть солнечного излучения. Этим он и воспользовался, направив огромное зеркало на корабли римлян. В результате, корабли получили большое количество теплоты и загорелись. Заметим, однако, что это только легенда, но она, несомненно, имеет под собой научную почву.

Наконец, существует лазерное излучение. В наши дни, лазер используют в медицине в области хирургии. Также, излучение лазера используется в экспериментах по оптике.

При достаточной концентрации энергии излучения с помощью линзы, например, есть возможность воспламенить тело. А это значит, что в перспективе, возможно изобретение лучевого оружия. Его принцип действия будет основан на мгновенной передаче большого количества энергии на расстояние, в результате чего цель будет воспламеняться или взрываться.

Подведем небольшой итог в разделе о теплопередаче. Рассмотрим наглядный пример из повседневной жизни, который объединяет все способы теплопередачи. Для того чтобы сохранить пищу или напиток горячим, люди придумали термос.

Чтобы максимально снизить потери тепла, нужно препятствовать всем способам теплопередачи. Термос имеет двойные стенки. Из пространства между этими стенками выкачан воздух (а освобожденное пространство обладает нулевой теплопроводностью). Горлышко термоса закупоривается пробкой, чтобы предотвратить конвекцию. Наконец, внутренняя поверхность стенок покрыта блестящим металлическим слоем, чтобы отразить максимальную часть излучения (а, значит, поглотить минимальную).

Урок в 8 классе Излучение. Примеры теплопередачи в природе и технике.

Урок 6 (8класс)

Тема: Излучение. Примеры теплопередачи в природе и технике.

Эпиграф к уроку

«Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик,-

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык»

Цель: дать понятия об излучении как виде теплопередачи, примерах теплопередачи в природе и технике.

Углубить понятия об излучении, о примерах теплопередачи.

Воспитание самостоятельных работ на уроках.

Оборудование:

Исп. литература:

Вид урока

Ход урока:

1. Орг.момент.

2. Опрос домашнего задания.

3. Изучение нового материала.

4. Закрепление нового материала.

5. Задание на дом.

1. Орг.момент. Здравствуйте. Перекличка.

2. Опрос домашнего задания: 3-4 учащиеся отвечают устно у доски, а 3-4 отвечают письменно на карточки.

Что такое конвекция? Теплопроводность?

Рассказать виды теплопередачи? Вид теплопередач в агрегатных состояниях?

Что такое архимедова сила?

Конвекция в агрегатных состояниях?

3. Новый материал – основные вопросы:

Поглощением называется процесс превращения энергий излучения во внутреннюю энергию тела.

Теплоприемник – это прибор, представляющий собой плоскую круглую коробочку, одна сторона которой черная, а другая блестящая. Внутри него имеется воздух, который при нагреваний может расширяться и выходить наружу через отверстие.

Работа по рис.30, стр.36 из учебника→ демонстрация передачи теплоты от нагретого тела к теплоприемнику с помощью невидимым глазом тепловых лучей, такой вид теплопередачи называют излучением или лучистым теплообменом.

Виды электромагнитных волн

Радиоволны инфокрасные ультрафиолетовые

Рентгеновские световые

Излучением или лучистым теплообменом называется процесс передачи энергий от одного тела к другому с помощью электромагнитных волн.

Интенсивность излучения, чем больше, тем больше температура тела.

Белая поверхность хуже поглощает энергию, чем черная.

Тела с белой поверхностью излучают меньше энергий, чем черные, при равной температуре → подтверждается при помощи опыта на стр.37 из учебника.

Солнце – самый большой самоуправляемый источник огромной энергий.

Создавая тот или иной прибор или машину, нужно учитывать теплопроводность, конвекцию, излучение, чтобы действие машин было эффективным.

Примеры теплопередачи:

а) обогрев жилья при помощи системы центрального водяного отопления →мрис.32, стр.39 → происходит конвекция.

б) тепловая изоляция дома → используют пористые стенки, → происходит теплопроводность.

в) двойные рамы в окне → улучают изоляцию → теплопроводность.

г) «ветры эби» — холодные и сухие ветры.

4. Закрепление: упр.4 (1 – 8).

5. Задание на дом. § 7, 8.

Урок 02. теплопроводность. конвекция. излучение — Физика — 8 класс

Конспект объясняющего модуля

Цели урока:

– познакомить с тремя способами теплопередачи, сформировать представление о механизмах и особенностях передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;

– научить наблюдать, описывать и объяснять физические явления на основе представлений об изменении внутренней энергии при теплопередаче.

Планируемые результаты обучения учащегося:

– даёт определения теплопроводности, конвекции и излучения, приводит примеры передачи энергии перечисленными способами;

– демонстрирует знание механизмов и особенностей передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;

– сравнивает значения теплопроводности различных веществ;

– приводит примеры и объясняет физические явления на основе полученных знаний о различных способах теплопередачи.

В окружающем нас мире происходят различные физические явления, некоторые из них связаны с изменением внутренней энергии тел.

Внутреннюю энергию можно изменить за счет совершения механической работы и теплопередачи.

Рассмотрим способ изменения внутренней энергии тела путем теплопередачи. Введем определение. Теплопередача – это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

У теплопередачи есть три разновидности: теплопроводность, конвекция, излучение. Каждый вид теплопередачи имеет свои особенности, присущие только ему. Рассмотрим первый вид- теплопроводность.

Теплопроводность – это явление, при котором энергия передаётся от одной части тела к другой посредством движения частиц или при непосредственном контакте двух тел.

Разные тела обладают разной теплопроводностью, так как молекулярное строение и скорость движения молекул в разных веществах разная.

У металлов самая высокая (хорошая) теплопроводность, у жидкостей меньше, а у газов самая маленькая ( плохая) теплопроводность.

Важно отметить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества и если нет частиц, то нет теплопроводности. Следующий вид теплопередачи- конвекция.

Конвекция – это явление переноса энергии слоями жидкостей или газов.

Конвекция , что следует из определения, может быть только при наличии вещества, а конкретно — жидкости или газа, если же вещества нет, то и не имеет смысла говорить о явлении конвекции. Конвекцией, например, объясняются бризы — ночные и дневные ветры, возникающие на берегах морей и больших озер.

В летние дни суша прогревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух над сушей нагревается больше, чем над водой. При этом воздух над сушей расширяется, после чего его давление становится меньше давления более холодного воздуха над морем. В результате холодный воздух понизу с моря (где давление больше) перемещается к берегу (где давление меньше) -дует ветер. Это и есть дневной (или морской) бриз.

Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Теперь более высокое давление оказывается над сушей, и потому воздух начинает перемещаться от берега к морю. Это ночной (или береговой) бриз.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Естественная конвекция происходит сама по себе без внешнего воздействия.

В вынужденной перемещение вещества обусловлено действием внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Рассмотрим еще один вид теплопередачи- излучение, который может осуществляться в вакууме.

Под излучением, понимают перенос энергии в виде электромагнитных волн.

У излучения есть свои особенности- темные тела быстрее поглощают и излучают энергию, у светлых поглощение и испускание энергии происходит гораздо медленнее.

Кроме того, все нагретые тела, по сравнению с температурой окружающего пространства, испускают энергию. Чем сильнее нагрето тело, тем больше энергии оно испускает.

Это можно увидеть с помощью термоскопа.

теплопроводность, конвекция, излучение – FIZI4KA

1. Существуют три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность можно наблюдать на следующем опыте. Если к металлическому стержню с помощью воска прикрепить несколько гвоздиков (рис. 68), закрепить один конец стержня в штативе, а другой нагревать на спиртовке, то через некоторое время гвоздики начнут отпадать от стержня: сначала отпадет тот гвоздик, который ближе к спиртовке, затем следующий и т.д.

Это происходит потому, что при повышении температуры воск начинает плавиться. Поскольку гвоздики отпадали не одновременно, а постепенно, можно сделать вывод, что температура стержня повышалась постепенно. Следовательно, постепенно увеличивалась и внутренняя энергия стержня, она передавалась от одного его конца к другому.

2. Передачу энергии при теплопроводности можно объяснить с точки зрения внутреннего строения вещества. Молекулы ближнего к спиртовке конца стержня получают от неё энергию, их энергия увеличивается, они начинают более интенсивно колебаться и передают часть своей энергии соседним частицам, заставляя их колебаться быстрее. Те, в свою очередь передают энергию своим соседям, и процесс передачи энергии распространяется по всему стержню. Увеличение кинетической энергии частиц приводит к повышению температуры стержня.

Важно, что при теплопроводности не происходит перемещения вещества, от одного тела к другому или от одной части тела к другой передается энергия.

Процесс передачи энергии от одного тела к другому или от одной части тела к другой благодаря тепловому движению частиц называется теплопроводностью.

3. Разные вещества обладают разной теплопроводностью. Если на дно пробирки, наполненной водой, положить кусочек льда и верхний её конец поместить над пламенем спиртовки, то через некоторое время вода в верхней части пробирки закипит, а лёд при этом не растает. Следовательно, вода, так же как и все жидкости, обладает плохой теплопроводностью.

Ещё более плохой теплопроводностью обладают газы. Возьмём пробирку, в которой нет ничего, кроме воздуха, и расположим её над пламенем спиртовки. Палец, помещённый в пробирку, не почувствует тепла. Следовательно, воздух и другие газы обладает плохой теплопроводностью.

Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими — сильно разреженные газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.

4. Как известно, газы и жидкости плохо проводят теплоту. В то же время от батарей парового отопления нагревается воздух. Это происходит благодаря такому виду теплопроводности, как конвекция.

Если на дно колбы с водой аккуратно через трубочку опустить кристаллик марганцево-кислого калия и нагревать колбу снизу так, чтобы пламя касалось её в том месте, где лежит кристаллик, то можно увидеть, как со дна колбы будут подниматься окрашенные струйки воды. Достигнув верхних слоёв воды, эти струйки начнут опускаться.

Объясняется это явление так. Нижний слой воды нагревается от пламени спиртовки. Нагреваясь, вода расширяется, её объём увеличивается, а плотность соответственно уменьшается. На этот слой воды действует архимедова сила, которая выталкивает нагретый слой жидкости вверх. Его место занимает опустившийся вниз холодный слой воды, который, в свою очередь, нагреваясь, перемещается вверх и т.д. Следовательно, энергия в данном случае переносится поднимающимися потоками жидкости (рис. 69).

Подобным образом осуществляется теплопередача и в газах. Если вертушку, сделанную из бумаги, поместить над источником тепла (рис. 70), то вертушка начнёт вращаться. Это происходит потому, что нагретые менее плотные слои воздуха под действием выталкивающей силы поднимаются вверх, а более холодные движутся вниз и занимают их место, что и приводит к вращению вертушки.

Теплопередача, которая осуществляется в этом опыте и в опыте, изображенном на рисунках 69, 70, называется конвекцией.

Конвекция — вид теплопередачи, при котором энергия передаётся слоями жидкости или газа.

Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит.

5. Третий вид теплопередачи — излучение. Если поднести руку к спирали электроплитки, включённой в сеть, к горящей электрической лампочке, к нагретому утюгу, к батарее отопления и т.п., то можно явно ощутить тепло.

Если закрепить металлическую коробочку (теплоприёмник), одна сторона которой блестящая, а другая чёрная, в штативе, соединить коробочку с манометром, а затем налить в сосуд, у которого одна поверхность белая, а другая чёрная, кипяток, то, повернув сосуд к чёрной стороне теплоприёмника сначала белой стороной, а затем чёрной, можно заметить, что уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, понизится. При этом он сильнее понизится, когда сосуд обращён к теплоприёмнику чёрной стороной (рис. 71).

Понижение уровня жидкости в манометре происходит потому, что воздух в теплоприёмнике расширяется, это возможно при нагревании воздуха. Следовательно, воздух получает от сосуда с горячей водой энергию, нагревается и расширяется. Поскольку воздух обладает плохой теплопроводностью и конвекция в данном случае не происходит, т.к. плитка и теплоприёмник располагаются на одном уровне, то остаётся признать, что сосуд с горячей водой излучает энергию.

Опыт также показывает, что чёрная поверхность сосуда излучает больше энергии, чем белая. Об этом свидетельствует разный уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником.

Чёрная поверхность не только излучает больше энергии, но и больше поглощает. Это можно также доказать экспериментально, если поднести включённую в сеть электроплитку сначала к блестящей стороне тенлоприёмника, а затем к чёрной. Во втором случае жидкость в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, опустится ниже, чем в первом.

Таким образом, чёрные тела хорошо поглощают и излучают энергию, а белые или блестящие плохо испускают и плохо поглощают её. Они хорошо энергию отражают. Поэтому понятно, почему летом носят светлую одежду, почему дома на юге предпочитают красить в белый цвет.

Путём излучения энергия передаётся от Солнца к Земле. Поскольку пространство между Солнцем и Землёй представляет собой вакуум (высота атмосферы Земли много меньше расстояния от неё до Солнца), то энергия не может передаваться ни путём конвекции, ни путём теплопроводности. Таким образом, для передачи энергии путём излучения не требуется наличия какой-либо среды, эта теплопередача может осуществляться и в вакууме.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. В твёрдых телах теплопередача может осуществляться путём

1) конвекции
2) излучения и конвекции
3) теплопроводности
4) конвекции и теплопроводности

2. Теплопередача путём конвекции может происходить

1) только в газах
2) только в жидкостях
3) только в газах и жидкостях
4) в газах, жидкостях и твёрдых телах

3. Каким способом можно осуществить теплопередачу между телами, разделёнными безвоздушным пространством?

1) только с помощью теплопроводности
2) только с помощью конвекции
3) только с помощью излучения
4) всеми тремя способами

4. Благодаря каким видам теплопередачи в ясный летний день нагревается вода в водоёмах?

1) только теплопроводность
2) только конвекция
3) излучение и теплопроводность
4) конвекция и теплопроводность

5. Какой вид теплопередачи не сопровождается переносом вещества?

1) только теплопроводность
2) только конвекция
3) только излучение
4) только теплопроводность и излучение

6. Какой(-ие) из видов теплопередачи сопровождается(-ются) переносом вещества?

1) только теплопроводность
2) конвекция и теплопроводность
3) излучение и теплопроводность
4) только конвекция

7. В таблице приведены значения коэффициента, который характеризует скорость процесса теплопроводности вещества, для некоторых строительных материалов.

В условиях холодной зимы наименьшего дополнительного утепления при равной толщине стен требует дом из

1) газобетона
2) железобетона
3) силикатного кирпича
4) дерева

8. Стоящие на столе металлическую и пластмассовую кружки одинаковой вместимости одновременно заполнили горячей водой одинаковой температуры. В какой кружке быстрее остынет вода?

1) в металлической
2) в пластмассовой
3) одновременно
4) скорость остывания воды зависит от её температуры

9. Открытый сосуд заполнен водой. На каком рисунке правильно изображено направление конвекционных потоков при приведённой схеме нагревания?

10. Воду равной массы нагрели до одинаковой температуры и налили в две кастрюли, которые закрыли крышками и поставили в холодное место. Кастрюли совершенно одинаковы, кроме цвета внешней поверхности: одна из них чёрная, другая блестящая. Что произойдёт с температурой воды в кастрюлях через некоторое время, пока вода не остыла окончательно?

1) Температура воды не изменится ни в той, ни в другой кастрюле.
2) Температура воды понизится и в той, и в другой кастрюле на одно и то же число градусов.
3) Температура воды в блестящей кастрюле станет ниже, чем в чёрной.
4) Температура воды в чёрной кастрюле станет ниже, чем в блестящей.

11. Учитель провёл следующий опыт. Раскалённая плитка (1) размещалась напротив полой цилиндрической закрытой коробки (2), соединённой резиновой трубкой с коленом U-образного манометра (3). Первоначально жидкость в коленах находилась на одном уровне. Через некоторое время уровни жидкости в манометре изменились (см. рисунок).

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Передача энергии от плитки к коробке осуществлялась преимущественно за счёт излучения.
2) Передача энергии от плитки к коробке осуществлялась преимущественно за счёт конвекции.
3) В процессе передачи энергии давление воздуха в коробке увеличивалось.
4) Поверхности чёрного матового цвета по сравнению со светлыми блестящими поверхностями лучше поглощают энергию.
5) Разность уровней жидкости в коленах манометра зависит от температуры плитки.

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Внутреннюю энергию тела можно изменить только в процессе теплопередачи.
2) Внутренняя энергия тела равна сумме кинетической энергии движения молекул тела и потенциальной энергии их взаимодействия.
3) В процессе теплопроводности осуществляется передача энергии от одних частей тела к другим.
4) Нагревание воздуха в комнате от батарей парового отопления происходит, главным образом, благодаря излучению.
5) Стекло обладает лучшей теплопроводностью, чем металл.

Ответы

Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение

Теплопроводность. Просто о сложном.: Новости и статьи: Строительство и технологии: Разумная Недвижимость

Статья. 30.10.2019

При выборе качественного теплоизоляционного материала потребитель должен принимать во внимание целый ряд параметров, среди которых неизменно присутствует показатель теплопроводности. Высокой или низкой должна быть теплопроводность, что такое «лямбда», на какие показатели теплопроводности ориентироваться – ответы на эти и другие самые распространенные вопросы, возникающие при покупке утеплителя, вы найдете в данной статье.

Слово «теплопроводность» или еще более запутанное «лямбда» знакомо каждому школьнику из курса физики за восьмой класс. Однако со временем информация, которой мы не пользуемся, забывается. Попробуем освежить в памяти эти несложные и очень полезные знания.

Теплопроводность, как уже было сказано выше, — одно из ключевых понятий в современном строительстве, особенно когда речь заходит о теплоизоляционных материалах. От теплопроводности зависит толщина вашей стены или кровли, вес всего дома, а следовательно, и прочность (несущая способность) фундамента, долговечность конструкций и многое другое.

Современное определение теплопроводности – понятие комплексное. И состоит из нескольких составных частей, отвечающих за перенос тепла (теплообмен).

На первый взгляд формула кажется пугающей, но на самом деле все просто.

Суммарная или итоговая теплопроводность состоит из теплопроводности за счет конвекции, теплопроводности твердой и газообразной фазы, а также теплопроводности, учитывающей теплообмен за счет излучения.

Запутались еще сильнее? Тогда по порядку. Разберем каждый элемент этой формулы более подробно.

Теплообмен (или теплопередача) – это способ изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

Теплопередача всегда происходит в определенном направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.

Из курса физики нам известно, что теплообмен включает в себя три вида передачи тепла: теплопроводность, конвекцию и излучение.

Теплопроводность — явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их
непосредственном контакте.

Если вы опустите ложку в стакан с горячим напитком, нагреется не только та часть ложки, которая погружена в жидкость, но и та ее часть, которая находится над водой.

Теплопроводность различных веществ неодинакова, она может быть плохой (низкой) и хорошей (высокой). Хорошая теплопроводность у металлов. Плохая — у шерсти, дерева и пластиков. Самым плохим проводником тепла является вакуум.

Для примера вспомните кухонную посуду: кастрюли и сковородки. Вы вряд ли станете снимать металлическую кастрюлю, полную вкусного супа, с горячей плиты голыми руками, потому что существует реальная опасность обжечь руки. Вместо этого вы используете кухонное полотенце, силиконовые или тряпичные прихватки, то есть те материалы, которые плохо проводят тепло.

Именно поэтому «правильные» кастрюли и сковородки снабжены пластмассовыми или деревянными ручками, плохо проводящими тепло. Вспомнить хотя бы старую бабушкину сковородку с деревянной ручкой: сковородка горячая, а за ручку схватиться можно безо всяких прихваток.

Как объясняется это явление? Рассмотрим на примере нагревания металлического стержня (или ложки из примера со стаканом).

В металле, как и во всех твердых телах, молекулы совершают колебательные движения около некоторых положений равновесия. Скорость колебательного движения молекул металла при нагревании увеличивается в той части, которая ближе расположена к пламени или источнику тепла. Эти молекулы, взаимодействуя с соседними молекулами, передают им часть своей энергии. В результате чего повышается температура отрезка стержня. Затем увеличивается скорость колебательного движения молекул в следующих отрезках стержня и так далее, до тех пор, пока не прогреется весь стержень. Именно поэтому вакуум обладает самой плохой теплопроводностью: в нем практически отсутствуют молекулы, которые бы передавали энергию друг другу. Важно отметить, что сами молекулы, передавая кинетическую энергию, не меняют свое местоположение, то есть само вещество не перемещается.

С первым понятием разобрались, посмотрим, что же дальше.

 Следующая составляющая теплопроводности – это конвекция. У многих из вас на слуху такой прибор, как «конвектор». А вот почему он так называется, наверное, знает далеко не каждый. Хотя логично предположить, что название свое он получил за принцип работы – конвекцию.

Из курса физики следует, что конвекция — это перенос энергии струями жидкости или газа. Если в случае с теплопроводностью при теплообмене происходит перенос энергии, то при конвекции происходит перенос именно вещества. 

Конвекторы (как и любые другие отопительные приборы) нагревают окружающий воздух, вследствие чего температура в комнате повышается и вам становится тепло. При этом струи теплого воздуха поднимаются вверх, а струи холодного опускаются вниз. Аналогично происходит процесс нагревания воды в чайнике: горячая вода поднимается, а холодная опускается на ее место. Этот же принцип заложен в отопительной системе для обогрева домов.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Нагревание воздуха в комнате солнечными лучами – это пример естественной конвекции. А вот если воздух нагревается тепловым вентилятором, то это уже вынужденная конвекция. Вентилятор заставляет воздух в комнате двигаться, при этом нагревая его до необходимой температуры. В качестве других примеров конвекции можно привести холодные и теплые морские течения, а также образование и движение облаков и ветров.

Переходим к следующей составляющей: излучение (лучистый теплообмен). 

Излучение – это способ переноса энергии от одного тела к другому в виде электромагнитных волн. Как правило, это инфракрасное (IR) излучение. Этот принцип заложен еще в одном уникальном приборе – инфракрасном обогревателе.

Принцип его работы построен на том, что любое нагретое тело является источником излучения. Самый впечатляющий пример – Солнце. Пример поменьше – костер, распространяющий тепло на достаточно большое расстояние. В случае с обогревателем окружающие предметы нагреваются за счет электромагнитного излучения и в комнате становится тепло.

Этот вид теплообмена отличается тем, что может происходить и в вакууме. Ведь солнечная энергия как-то доходит до Земли.

Примечательно, что темные тела лучше поглощают и отдают энергию. Если необходимо максимально нагреть материал, его окрашивают в черный цвет. В качестве примера можно привести солнечные коллекторы (водонагреватели), которые устанавливаются на крышах домов. Эти устройства позволяют собирать тепло от солнца и нагревать теплоноситель, который затем передает тепло внутрь дома для обогрева помещений или нагрева воды.

Хуже всего поглощают энергию светлые материалы или материалы с отражающей способностью. Способность светлых тел хорошо отражать лучистую энергию учитывают в самых разных сферах: при строительстве самолетов, при возведении высотных зданий в жарких странах, даже при выборе цвета одежды в теплое время года. На окнах часто применяют металлизированные пленки, которые частично отражают солнечное тепло и спасают помещение от перегрева.

С базовыми принципами разобрались. Пришло время вернуться к нашей формуле

Её разбор проведем на примере теплоизоляционного материала из пенополиизоцианурата (ПИР/PIR) — LOGICPIR.

LOGICPIR – это инновационный утеплитель, обладающий уникальными показателями теплопроводности – всего 0,022 Вт/м*К, позволяющий добиться максимальной экономии пространства при минимальной толщине теплоизоляции. Кроме того, PIR-плиты не впитывают влагу, тем самым предотвращая образование конденсата и надежно защищая ваш дом от появления плесенных грибов, клещей и бактерий, представляющих опасность для здоровья. LOGICPIR относится к новому поколению полиуретанов, окружающих нас повсеместно: начиная от деталей интерьера автомобилей, матрацев и обуви и заканчивая медициной, где самая поразительная сфера их применения – изготовление протезов для сердечно-сосудистой системы. Стоит ли говорить, что материал экологически безопасен, что подтверждено целым рядом сертификатов и заключений.

Итак, вернемся к теплопроводности.

Структурная и газовая теплопроводность – это теплопроводность компонентов, из которых состоит материал, а именно:

·       твердой фазы – теплопроводности полимерного каркаса с множеством ячеек с очень тонкими, но прочными стенками;

·       газообразной фазы – теплопроводность газа, который находится в ячейках.

Если сравнивать теплоизоляцию PIR с пеностеклом или пенобетоном, то по структуре эти материалы схожи. Все они ячеистые и наполнены газом. Однако теплопроводности этих материалов будут отличаться. 

Стекло и бетон, в отличие от пластиков, проводят тепло интенсивнее, соответственно, пеностекло и пенобетон обладают большей теплопроводностью и их показатели в качестве теплоизоляторов несколько хуже. Даже полимеры отличаются друг от друга теплопроводностью.

Как было сказано ранее, представленные материалы ячеистые и в каждом находятся какие-то газы. В пеностекле и пенобетоне это, как правило, окружающий воздух, в PIR – инертные газы. Хуже всего тепло проводят инертные газы, содержание молекул в 1 м3 очень маленькое, расстояние между молекулами очень большое, поэтому передать энергию между молекулами довольно сложно. Намного лучше тепло проводит воздух, поскольку он состоит из смеси разных газов, молекул очень много и все они друг с другом взаимодействуют.

Конвекционную составляющую у мелкоячеистой теплоизоляции обычно не рассматривают, поскольку размер ячеек теплоизоляции PIR ничтожно мал (меньше 1мм) и газ в этих ячейках неподвижен.

Последняя составляющая – излучение. Снизить ее влияние можно за счет применения дополнительных материалов, способных отражать тепловой поток. Для этого можно окрасить материал, скажем, в белый цвет. В случае с теплоизоляционными плитами PIR за отражение тепла отвечает фольга, которая покрывает материал с обеих сторон. Помимо функции отражения тепла фольга также несет защитную функцию с точки зрения утечки вспенивающего газа. По своим свойствам фольга является практически идеальным пароизоляционным материалом, а значит, способна задерживать миграции газов во внешнюю среду из ячеек теплоизоляции.

В процессе эксплуатации легкие инертные газы замещаются на более тяжелый окружающий воздух с хорошей теплопроводностью. Это происходит у всех пористых материалов за счет диффузных процессов.

Рассмотрим в качестве примера обычный воздушный шарик, наполненный гелием, который можно сравнить с одной ячейкой вспененной теплоизоляции. Новый шарик все время стремится улететь высоко в небо. Если утром он еще висел под потолком, то со временем он постепенно опустится и будет висеть в центре комнаты, а еще через несколько часов лежать на полу. Т.е. все это время газ за счет диффузии медленно выходит из шарика, и тот теряет свою «летучесть».

Так же и с теплоизоляцией. «Шарики» (ячейки), которые ближе всего расположены к границе с окружающим воздухом постепенно изменяют свой газовый состав. Однако те «шарики», которые находятся глубоко в материале, делают это очень медленно или не делают вовсе, поскольку инертному газу очень сложно пройти огромное количество стенок соседних «шариков» и вырваться наружу.

Кроме того, поверхность теплоизоляции покрыта фольгой, препятствующей выходу газа, соответственно, теплопроводность материала (ее газовая составляющая) сохраняется.

Итоговую формулу теплопроводности PIR можно записать в виде:

Подведем итог. Теплоизоляция – это очень важный показатель. От нее зависит, насколько теплым будет ваш дом. У наиболее эффективной теплоизоляции все ее составляющие  должны быть как можно ниже. 

У современной изоляции на примере LOGICPIR это достигается за счет применения инертных газов, полимеров и специальных покрытий, отражающих тепловой поток. Уверены, что теперь вы не только сможете безошибочно выбрать теплоизоляционный материал, отвечающий самым высоким требованиям, но и поможете своим детям сдать физику на высший балл. 

Любезно предоставлено компанией ТЕХНОНИКОЛЬ.

Разумная Недвижимость

По информации портала. При использовании материала гиперссылка на Razned.ru обязательна.

Физика процесса излучения. Примеры излучения в быту и природе

Излучение — это физический процесс, результатом которого является передача энергии с помощью электромагнитных волн. Обратный излучению процесс называется поглощением. Рассмотрим этот вопрос подробнее, а также приведем примеры излучения в быту и природе.

Физика возникновения излучения

Любое тело состоит из атомов, которые, в свою очередь, образованы ядрами, заряженными положительно, и электронами, которые образуют электронные оболочки вокруг ядер и заряжены отрицательно. Атомы устроены таким образом, что они могут находиться в разных энергетических состояниях, то есть обладать как большей, так и меньшей энергией. Когда атом имеет наименьшую энергию, то говорят о его основном состоянии, любое другое энергетическое состояние атома называется возбужденным.

Существование различных энергетических состояний атома связано с тем, что его электроны могут располагаться на тех или иных энергетических уровнях. Когда электрон переходит с более высокого уровня на более низкий, то атом теряет энергию, которую он излучает в окружающее пространство в виде фотона — частицы-носителя электромагнитных волн. Наоборот, переход электрона с более низкого на более высокий уровень сопровождается поглощением фотона.

Перевести электрон атома на более высокий энергетический уровень можно несколькими способами, которые предполагают передачу энергии. Это может быть как воздействие на рассматриваемый атом внешнего электромагнитного излучения, так и передача ему энергии механическим или электрическим способами. Кроме того, атомы могут получать, а затем выделять энергию в результате химических реакций.

Электромагнитный спектр

Прежде чем переходить к примерам излучения в физике, необходимо отметить, что каждый атом испускает определенные порции энергии. Это происходит потому, что состояния, в которых может находиться электрон в атоме, являются не произвольными, а строго определенными. Соответственно переход между этими состояниями сопровождается излучением определенного количества энергии.

Из атомной физики известно, что фотоны, порождаемые в результате электронных переходов в атоме, обладают энергией, которая прямо пропорциональна их частоте колебаний и обратно пропорциональна длине волны (фотон — это электромагнитная волна, которая характеризуется скоростью распространения, длиной и частотой). Поскольку атом вещества может испускать только определенный набор энергий, значит, длины волн испущенных фотонов тоже являются конкретными. Набор всех этих длин называется электромагнитным спектром.

Если длина волны фотона лежит между 390 нм и 750 нм, то говорят о видимом свете, поскольку его способен воспринимать человек своими глазами, если длина волны меньше 390 нм, то такие электромагнитные волны обладают большой энергией и называются ультрафиолетовым, рентгеновским или гамма-излучением. Для длин больше 750 нм характерна небольшая энергия фотонов, они носят название инфракрасного, микро- или радиоизлучения.

Тепловое излучение тел

Всякое тело, которое имеет некоторую отличную от абсолютного нуля температуру, излучает энергию, в этом случае говорят о тепловом или температурном излучении. При этом температура определяет как электромагнитный спектр теплового излучения, так и количество испускаемой телом энергии. Чем больше температура, тем большую энергию излучает тело в окружающее пространство, и тем сильнее его электромагнитный спектр смещается в высокочастотную область. Процессы теплового излучения описываются законами Стефана-Больцмана, Планка и Вина.

Примеры излучения в быту

Как выше было сказано, энергию в виде электромагнитных волн излучает абсолютно любое тело, однако видеть невооруженным глазом этот процесс можно не всегда, поскольку температуры окружающих нас тел, как правило, слишком маленькие, поэтому их спектр лежит в низкочастотной невидимой для человека области.

Ярким примером излучения в видимом диапазоне является электрическая лампа накаливания. Проходя по спирали, электрический ток разогревает вольфрамовую нить до 3000 К. Такая высокая температура приводит к тому, что нить начинает испускать электромагнитные волны, максимум которых приходится на длинноволновую часть видимого спектра.

Еще один пример излучения в быту — микроволновая печь, которая испускает микроволны, невидимые для человеческого глаза. Эти волны поглощаются объектами, содержащими воду, тем самым увеличивая их кинетическую энергию и, как следствие, температуру.

Наконец, примером излучения в быту в инфракрасном диапазоне является радиатор батареи отопления. Его излучения мы не видим, но чувствуем это тепло.

Природные излучающие объекты

Пожалуй, самым ярким примером излучения в природе является наша звезда — Солнце. Температура на поверхности Солнца около 6000 К, поэтому его максимум излучения приходится на длину волны 475 нм, то есть лежит внутри видимого спектра.

Солнце разогревает находящиеся вокруг него планеты и их спутники, которые тоже начинают светиться. Здесь следует отличать отраженный свет и тепловое излучение. Так, нашу Землю можно видеть из космоса в виде голубого шара именно благодаря отраженному солнечному свету. Если же говорить о тепловом излучении планеты, то оно также имеет место, но лежит в области микроволнового спектра (около 10 мкм).

Помимо отраженного света, интересно привести еще один пример излучения в природе, который связан со сверчками. Испускаемый ими видимый свет никак не связан с тепловым излучением и является результатом химической реакции между кислородом воздуха и люциферином (вещество, содержащееся в клетках насекомых). Это явление носит название биолюминесценции.

Примеры практического применения анализа солнечного излучения—ArcGIS Pro

Доступно с лицензией Spatial Analyst.

Прямое солнечное излучение (инсоляция) – это движущая сила для физических и биологических систем Земли. Полезно знать количество инсоляции в определенных географических точках, чтобы применять ее в различных полях, таких как сельское хозяйство, управление ресурсами, метеорология, гражданское строительство и экологические исследования.

Например, полезно знать, сколько освещения получает область за период времени, чтобы определить новую территорию для лыжного курорта или лучшие местоположения для выращивания определенных культур, требующих для оптимального роста особого микроклимата. В другом примере, карты инсоляции оказались важными для прогнозирования поведения лесных пожаров и принятия решений относительно лучших методов пожаротушения. Для гражданского строительства и городского планирования, инсоляция может быть важными входными данными для моделей пригодности для определения оптимальных территорий.

На следующем графике были выбраны четыре местоположения (пронумерованные красные точки) наряду с отмывкой, которая представляет возможные территории для виноградника. Для максимального роста сельскохозяйственных культур, нужно определить, какое местоположение будет иметь максимальное количество солнечного освещения в течение вегетационного сезона (апрель-октябрь).

Примеры местоположений на ЦМР для анализа солнечного излучения

С помощью анализа области солнечного излучения, была вычислена глобальная инсоляция (прямая + рассеянная, WH/m²) для всей исследуемой области, показывающей, где находится наибольшее количество излучения в течение летних месяцев (красный = высокая инсоляция; синий = низкая инсоляция).

Значения солнечного излучения, вычисленные для всей области

Таблица атрибутов точек анализа солнечной радиации отображает глобальную инсоляцию, вычисленную для всего местоположения территории. Местоположение 3 (выделено синим) имеет наибольшую инсоляцию и может считаться лучшим местоположением для роста винограда на основе этого критерия.

Более точные анализы могут быть ориентированы на оптимальный диапазон инсоляции, или оптимальный режим, в плане того, в какое время суток получена инсоляция, и баланс между прямым и рассеянным излучением. Эти результаты могут быть легко генерализованы как часть более сложных моделей для определения оптимальных местоположений для выращивания винограда в географическом регионе.

Связанные разделы

Отзыв по этому разделу?

примеров излучения (и того, что не является излучением)

Радиация — это испускание и распространение энергии. Вещество или не обязательно должно быть радиоактивным, чтобы излучать излучение, потому что излучение охватывает все формы энергии, а не только те, которые образуются в результате радиоактивного распада. Однако все радиоактивные материалы излучают радиацию.

Ключевые выводы: примеры излучения

• Излучение испускается всякий раз, когда распространяется энергия.
• Вещество не обязательно должно быть радиоактивным, чтобы испускать излучение.
• Не все изотопы элементов излучают радиацию.
• Общие примеры излучения включают свет, тепло и альфа-частицы.

Примеры излучения

Вот несколько примеров различных типов излучения:

1. ультрафиолетовое излучение солнца
2. тепло от горелки печи
3. видимый свет от свечи
4. рентген от рентгеновского аппарата
5. альфа-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде урана
6. звуковых волн от вашей стереосистемы
7. микроволн из микроволновки
8. Электромагнитное излучение вашего мобильного телефона
9. ультрафиолет от черного света
10. излучение бета-частицы от образца стронция-90
11. гамма-излучение сверхновой звезды
12. микроволновое излучение от вашего Wi-Fi роутера
13. радиоволны
14. лазерный луч

Как видите, большинство примеров в этом списке — это примеры из электромагнитного спектра, но источником энергии не обязательно должен быть свет или магнетизм, чтобы считаться излучением.В конце концов, звук — это другая форма энергии. Альфа-частицы — это движущиеся энергичные ядра (частицы) гелия.

Примеры того, что не является излучением

Важно понимать, что изотопы не всегда радиоактивны. Например, дейтерий — это нерадиоактивный изотоп водорода. Стакан тяжелой воды комнатной температуры не излучает излучения. (Теплый стакан с тяжелой водой излучает тепло.)

Более технический пример связан с определением радиации.Источник энергии может излучать излучение, но если энергия не распространяется наружу, она не излучается. Возьмем, например, магнитное поле. Если вы подключите катушку с проводом к батарее и создадите электромагнит, магнитное поле, которое он генерирует (на самом деле, электромагнитное поле), будет формой излучения. Однако магнитное поле, окружающее Землю, обычно не считается излучением, потому что оно не «отделяется» и не распространяется в космос.

Источник

Определение излучения и примеры

Радиация и радиоактивность — два понятия, которые легко спутать.Просто помните, что вещество не обязательно должно быть радиоактивным, чтобы излучать излучение. Давайте посмотрим на определение радиации и посмотрим, чем оно отличается от радиоактивности.

Определение излучения

Радиация — это испускание и распространение энергии в форме волн, лучей или частиц. Выделяют три основных типа излучения:

• Неионизирующее излучение : это выделение энергии из низкоэнергетической области электромагнитного спектра.Источники неионизирующего излучения включают свет, радио, микроволны, инфракрасный (тепло) и ультрафиолетовый свет.
• Ионизирующее излучение : Это излучение с достаточной энергией, чтобы удалить электрон с атомной орбитали, образуя ион. Ионизирующее излучение включает рентгеновские лучи, гамма-лучи, альфа-частицы и бета-частицы.
• Нейтроны : Нейтроны — это частицы, обнаруженные в ядре атома. Когда они отрываются от ядра, они обладают энергией и действуют как излучение.

Примеры излучения

Излучение включает в себя излучение любой части электромагнитного спектра, а также выброс частиц. Примеры включают:

• Горящая свеча излучает излучение в виде тепла и света.
• Солнце испускает излучение в виде света, тепла и частиц.
• Уран-238, распадаясь на торий-234, испускает излучение в виде альфа-частиц.
• Электроны, переходящие из одного энергетического состояния в более низкое, испускают излучение в форме фотона.

Разница между излучением и радиоактивностью

Излучение — это высвобождение энергии, принимает ли она форму волн или частиц. Радиоактивность относится к распаду или расщеплению атомного ядра. При распаде радиоактивный материал выделяет излучение. Примеры распада включают альфа-распад, бета-распад, гамма-распад, высвобождение нейтронов и спонтанное деление. Все радиоактивные изотопы испускают радиацию, но не вся радиация связана с радиоактивностью.

11 примеров излучения в повседневной жизни — StudiousGuy

Что такое радиация? Радиация — это не что иное, как испускание и распространение энергии.Однако необязательно, чтобы излучение происходило только от радиоактивных веществ. Радиация включает в себя все формы энергии. С незапамятных времен он был частью окружающей среды. Что бы мы ни делали или куда бы мы ни пошли, мы не можем избежать этой формы энергии. Мы окружены рядом радиоактивных веществ, таких как полы, стены и крыши наших домов и офисов. Кроме того, в еде, которую мы едим, присутствуют радиоактивные материалы. Не только он, но и окружающий нас воздух содержит радиоактивные газы.Вы можете найти это довольно удивительным, но наши собственные тела содержат много естественных радиоактивных элементов.

В этой статье мы подробнее рассмотрим реальные примеры излучения.

Одним из важнейших источников энергии является Солнце. Космическое излучение, испускаемое Солнцем, представляет собой смесь электромагнитных волн; которые варьируются от инфракрасных (ИК) до ультрафиолетовых (УФ) лучей. Кроме того, он также излучает видимый свет.Большая часть излучения Солнца поглощается атмосферой. Однако часть, не поглощаемая атмосферой, достигает Земли. Люди почти всегда подвергаются воздействию этой части излучения.

Во время кипячения воды или приготовления пищи вы снова подвергаетесь воздействию радиации. Видимый признак радиации — это когда вы нагреваете вещество настолько сильно, насколько можете, скажем, например, длительное нагревание плиты заставит ее светиться красным.Это видимый признак радиации. Однако, даже если он явно не светится, он также излучает тепло. Более того, если плита и дно сковороды физически не соприкасаются, радиация отвечает за передачу тепла от плиты к сковороде.

Телевидение стало одной из самых распространенных форм развлечения за последние несколько лет. Телевидение тоже излучает. Старые телевизоры излучают рентгеновские волны, которые легко поглощаются человеческим телом, а также вредны.Однако в современных телевизорах используются жидкокристаллические (ЖК) или плазменные дисплеи, которые не только менее вредны, чем старые телевизоры, но и не способны производить рентгеновское излучение. Тем не менее, современное технологическое оборудование действительно излучает радиоволны.

Когда бы вы ни отправились в поход, вы могли бы развести костер и погреться вместе с друзьями. Сидя у костра, вы подвергаетесь воздействию радиации.То же самое происходит, когда вы зажигаете свечу. Воздействие огня также приводит к облучению.

Нет сомнений в том, что во время медицинской визуализации человек подвергается высокому уровню излучения. Во время рентгена, компьютерной томографии и ядерной визуализации внутренние органы и структуры тела выявляются путем проникновения волн или частиц высокой энергии.

Радиоволны чаще всего используются для связи.Телевидение, сотовые телефоны и радио используют радиоволны и, в свою очередь, преобразуют их в вибрации, чтобы можно было создавать звуковые волны. К искусственным источникам радиоволн относятся электрические генераторы, линии электропередач, приборы и радиопередатчики.

Для разогрева пищи в микроволновой печи используются высокие уровни излучения. Пища в микроволновой печи нагревается, когда микроволны поглощаются водой, содержащейся в пище. Поглощение микроволн заставляет молекулы воды вибрировать и, следовательно, выделять тепло.

Возможно, вас не удивит тот факт, что мобильные телефоны излучают неионизирующее излучение своими антеннами. Воздействие радиочастотного излучения вызывает нагревание той области тела, где держат мобильный телефон, например, около уха. Однако количества излучаемого тепла недостаточно для повышения температуры тела.

Большое количество ультрафиолетового излучения производится соляриями, черным светом, ртутными лампами, галогенными лампами, люминесцентными источниками и источниками накаливания, а также некоторыми типами лазеров, которые являются искусственными источниками излучения.Черный свет, также известный как ультрафиолетовые лампы, излучает ультрафиолетовое излучение, которое человеческому глазу кажется черным светом.

С развитием технологий маршрутизаторы Wi-Fi нашли свое применение в каждом доме. Нельзя отрицать тот факт, что Wi-Fi стал важной частью нашей повседневной жизни. Однако вы можете быть удивлены, узнав, что маршрутизаторы Wi-Fi также излучают электромагнитное излучение. Воздействие такого электромагнитного излучения также может иметь последствия для здоровья человека.

Как видно из названия, излучение, вызванное усилением света, также вызывает излучение. Воздействие лазера часто становилось причиной временной слепоты, дезориентации и головных болей. Однако лазеры нашли широкое применение в литографии, печати, оптике, секвенировании ДНК, медицине и хирургии, а также в лазерной резке.

• americannursetoday.com
• и.pinimg.com
• thebonfiretexas.com
• safetysign.com
• dhresource.com
• pcquest.com
• scied.ucar.edu
• edublognss.files.wordpress.com
• secure.i.telegraph.co.uk

использований радиации | NRC.gov

Хотя ученые знали об излучении только с 1890-х годов, они разработали множество вариантов использования этой природной силы. Сегодня радиация используется в медицине, науке и промышленности на благо человечества, а также для производства электроэнергии.Кроме того, у излучения есть полезные применения в таких областях, как сельское хозяйство, археология (датирование углерода), исследование космоса, правоохранительные органы, геология (включая горнодобывающую промышленность) и многие другие. Для получения дополнительной информации см. Следующие разделы на этой странице:

Применение в медицине

Больницы, врачи и стоматологи используют различные ядерные материалы и процедуры для диагностики, мониторинга и лечения широкого спектра метаболических процессов и заболеваний у людей. Фактически, диагностические рентгеновские лучи или лучевая терапия были назначены примерно 7 из каждых 10 американцев.В результате медицинские процедуры с использованием излучения спасли тысячи жизней благодаря обнаружению и лечению различных состояний, от гипертиреоза до рака костей.

Наиболее распространенные из этих медицинских процедур включают использование рентгеновских лучей — типа излучения, которое может проходить через нашу кожу. На рентгеновском снимке наши кости и другие структуры отбрасывают тени, потому что они плотнее нашей кожи, и эти тени можно обнаружить на фотопленке. Эффект аналогичен помещению карандаша за лист бумаги и удерживанию карандаша и бумаги перед источником света.Тень от карандаша раскрывается, потому что большая часть света имеет достаточно энергии, чтобы проходить через бумагу, но более плотный карандаш останавливает весь свет. Разница в том, что рентгеновские лучи невидимы, поэтому нам нужна фотопленка, чтобы «увидеть» их за нас. Это позволяет врачам и стоматологам выявлять сломанные кости и проблемы с зубами.

Рентгеновские лучи и другие формы излучения также используются в различных терапевтических целях. Когда они используются таким образом, они чаще всего предназначены для уничтожения раковой ткани, уменьшения размера опухоли или уменьшения боли.Например, радиоактивный йод (в частности, йод-131) часто используется для лечения рака щитовидной железы — болезни, от которой ежегодно страдают около 11 000 американцев.

Рентгеновские аппараты также были подключены к компьютерам в аппаратах, называемых компьютерными томографами (CAT) или компьютерными томографами (CT). Эти инструменты предоставляют врачам цветные изображения, на которых показаны формы и детали внутренних органов. Это помогает врачам находить и идентифицировать опухоли, аномалии размера или другие физиологические или функциональные проблемы с органами.

Кроме того, больницы и радиологические центры в США ежегодно проводят около 10 миллионов процедур ядерной медицины. В таких процедурах врачи вводят слаборадиоактивные вещества пациентам, которых привлекают определенные внутренние органы, такие как поджелудочная железа, почки, щитовидная железа, печень или мозг, для диагностики клинических состояний.

Академические и научные приложения

Университеты, колледжи, средние школы и другие академические и научные учреждения используют ядерные материалы в курсовой работе, лабораторных демонстрациях, экспериментальных исследованиях и в различных приложениях физики здоровья.Например, точно так же, как врачи могут маркировать вещества внутри тела людей, ученые могут маркировать вещества, которые проходят через растения, животных или наш мир. Это позволяет исследователям изучать такие вещи, как пути, по которым различные типы загрязнения воздуха и воды проходят через окружающую среду. Точно так же радиация помогла нам узнать больше о типах почвы, в которой должны расти различные растения, размерах недавно обнаруженных нефтяных месторождений и следах океанских течений. Кроме того, исследователи используют низкоэнергетические радиоактивные источники в газовой хроматографии для идентификации компонентов нефтепродуктов, смога и сигаретного дыма и даже сложных белков и ферментов, используемых в медицинских исследованиях.

Археологи также используют радиоактивные вещества для определения возраста окаменелостей и других объектов с помощью процесса, называемого углеродным датированием. Например, на верхних уровнях нашей атмосферы космические лучи ударяют по атомам азота и образуют естественный радиоактивный изотоп, называемый углеродом-14. Углерод содержится во всех живых существах, и небольшой процент из них составляет углерод-14. Когда растение или животное умирают, они больше не поглощают новый углерод, а углерод-14, который они накапливали в течение своей жизни, начинает процесс радиоактивного распада.В результате через несколько лет старый объект имеет более низкий процент радиоактивности, чем новый объект. Измеряя эту разницу, археологи могут определить приблизительный возраст объекта.

Промышленное использование

Мы могли бы целый день говорить о многочисленных и разнообразных применениях излучения в промышленности и не завершать список, но несколько примеров иллюстрируют эту мысль. При облучении, например, продукты питания, медицинское оборудование и другие вещества подвергаются воздействию определенных типов излучения (например, рентгеновских лучей), чтобы убить микробы, не нанося вреда дезинфицируемому веществу — и не делая его радиоактивным.При такой обработке продукты портятся намного дольше, а медицинское оборудование (например, бинты, шприцы для подкожных инъекций и хирургические инструменты) стерилизуются без воздействия токсичных химикатов или сильной жары. В результате, там, где мы сейчас используем хлор — химическое вещество, которое токсично и с которым трудно обращаться, — мы можем когда-нибудь использовать радиацию для дезинфекции питьевой воды и уничтожения микробов в сточных водах. Фактически, ультрафиолетовый свет (форма излучения) уже используется для дезинфекции питьевой воды в некоторых домах.

Аналогичным образом, излучение используется для удаления токсичных загрязнителей, таких как выхлопные газы угольных электростанций и промышленности. Например, электронно-лучевая радиация может удалить из окружающей среды опасные диоксиды серы и оксиды азота. Ближе к дому многие ткани, из которых шьется наша одежда, были облучены (обработаны радиацией), прежде чем подвергнуться воздействию выделяющих почву или устойчивых к образованию складок химикатов. Эта обработка заставляет химические вещества связываться с тканью, чтобы наша одежда оставалась свежей и без морщин в течение всего дня, но при этом наша одежда не становится радиоактивной.Точно так же посуда с антипригарным покрытием обрабатывается гамма-излучением, чтобы еда не прилипала к металлической поверхности.

В сельском хозяйстве радиация используется для улучшения производства и упаковки пищевых продуктов. Семена растений, например, подверглись радиационному воздействию, что привело к появлению новых и лучших видов растений. Помимо укрепления растений, радиацию можно использовать для борьбы с популяциями насекомых, тем самым сокращая использование опасных пестицидов. Радиоактивный материал также используется в датчиках, которые измеряют толщину яичной скорлупы, чтобы отсеивать тонкие, бьющиеся яйца перед их упаковкой в ​​картонные коробки.Кроме того, многие из наших пищевых продуктов упакованы в полиэтиленовую термоусадочную пленку, которая подверглась облучению, чтобы ее можно было нагреть до температуры выше обычной точки плавления, и обернуты вокруг продуктов, чтобы обеспечить герметичное защитное покрытие.

Повсюду мы видим светоотражающие знаки, обработанные радиоактивным тритием и фосфоресцентной краской. Ионизирующие детекторы дыма, использующие крошечный кусочек америция-241, следят за тем, как мы спим. Датчики, содержащие радиоизотопы, измеряют количество воздуха, попадающего в наше мороженое, в то время как другие предотвращают утечку, поскольку наши бутылки с газировкой тщательно заполняются на заводе.

Инженеры также используют датчики, содержащие радиоактивные вещества, для измерения толщины бумажных изделий, уровней жидкости в резервуарах для нефти и химикатов, а также влажности и плотности почвы и материалов на строительных площадках. Они также используют рентгеновский метод, называемый рентгенографией, для обнаружения в противном случае незаметных дефектов в металлических отливках и сварных швах. Рентгенография также используется для проверки потока масла в закрытых двигателях, а также скорости и способа износа различных материалов. В каротажных устройствах используются радиоактивный источник и оборудование для обнаружения, чтобы идентифицировать и регистрировать образования глубоко внутри ствола скважины (или скважины) для добычи нефти, газа, минералов, грунтовых вод или геологоразведочных работ.Радиоактивные материалы также питают наши мечты о космосе, поскольку они питают наши космические корабли и снабжают электричеством спутники, которые отправляются в миссии в самые отдаленные регионы нашей солнечной системы.

Атомные электростанции

Электроэнергия, производимая при делении ядер — расщеплении атома — является одним из самых больших применений излучения. Поскольку наша страна становится нацией потребителей электроэнергии, нам нужен надежный, обильный, чистый и доступный источник электроэнергии. Мы зависим от него, чтобы он давал нам свет, помогал нам ухаживать и кормить себя, поддерживал работу наших домов и предприятий, а также приводил в действие многие машины, которые мы используем.В результате мы используем около трети наших энергоресурсов для производства электроэнергии.

Электричество можно производить разными способами — с помощью генераторов, работающих от солнца, ветра, воды, угля, нефти, газа или ядерных ядер. В Америке атомные электростанции являются вторым по величине источником электроэнергии (после угольных электростанций), производя примерно 21 процент электроэнергии нашей страны.

Назначение атомной электростанции — кипячение воды для производства пара для питания генератора для производства электроэнергии .Хотя атомные электростанции во многом похожи на другие типы электростанций, вырабатывающих электроэнергию, между ними есть некоторые существенные различия. За исключением солнечных, ветряных и гидроэлектростанций, электростанции (включая те, которые используют ядерное деление) кипятят воду для производства пара, который вращает похожие на пропеллер лопасти турбины, вращающей вал генератора. Внутри генератора катушки из проволоки и магнитные поля взаимодействуют, создавая электричество. На этих установках энергия, необходимая для превращения воды в пар, производится либо путем сжигания угля, нефти или газа (ископаемое топливо) в печи, либо путем расщепления атомов урана на атомной электростанции.На атомной электростанции ничего не горит и не взрывается. Скорее урановое топливо выделяет тепло в результате процесса, называемого делением.

Атомные электростанции работают на уране, который выделяет радиоактивные вещества. Большинство этих веществ находится в урановых топливных таблетках или в герметичных металлических топливных стержнях. Однако небольшие количества этих радиоактивных веществ (в основном газы) смешиваются с водой, которая используется для охлаждения реактора. Другие примеси в воде также становятся радиоактивными при прохождении через реактор.Вода, которая проходит через реактор, обрабатывается и фильтруется для удаления этих радиоактивных примесей перед возвращением в окружающую среду. Тем не менее, незначительные количества радиоактивных газов и жидкостей в конечном итоге выбрасываются в окружающую среду при контролируемых и контролируемых условиях.

Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) установила ограничения на выброс радиоактивности с атомных электростанций. Хотя последствия очень низких уровней радиации трудно обнаружить, ограничения NRC основаны на предположении, что воздействие на население искусственных источников радиации должно составлять лишь небольшую часть облучения, которое люди получают от естественных фоновых источников.

Опыт показал, что во время нормальной эксплуатации атомные электростанции обычно выделяют лишь небольшую часть радиации, допускаемой установленными NRC лимитами. Фактически, человек, который проводит полный год на границе площадки атомной электростанции, получит дополнительное облучение в размере менее 1 процента от радиации, которую каждый получает от источников естественного фона . Это дополнительное облучение, составляющее около 1 миллибэра (единица измерения поглощения излучения и его эффектов), не вызывает какого-либо вреда для человека.

Страница Последняя редакция / обновление 20 марта 2020 г.

примеров радиационного теплообмена в повседневной жизни

Радиационная теплопередача — это способ передачи тепла из одного места в другое в форме волн, называемых электромагнитными волнами . Конвекция и проводимость требуют наличия вещества в качестве среды для переноса тепла от более горячего региона к более холодному.Некоторыми распространенными примерами излучения являются ультрафиолетовый свет от солнца, тепло от горелки печи, видимый свет от свечи, рентгеновские лучи от рентгеновского аппарата.

Вся жизнь на Земле зависит от передачи энергии от Солнца, и эта энергия передается Земле через пустое пространство. Эта форма передачи энергии — тепловое излучение.

Наше солнце — главный источник тепловой энергии. Но как эта тепловая энергия достигает Земли? Он не достигает нас ни по проводимости , ни по конвекции , потому что пространство между Солнцем и атмосферой Земли пусто.Существует третий режим, называемый излучением, с помощью которого тепло передается из одного места в другое. Тепло от солнца доходит до нас через излучение.

См. Также: Типы излучения

Примеры излучения

Вот группа примеров излучения в повседневной жизни:

• Передача электромагнитных волн через микроволновую печь.
• Тепло, излучаемое радиатором.
• Солнечное ультрафиолетовое излучение, именно тот процесс, который определяет температуру Земли.
• Свет, излучаемый лампой накаливания.
• Эмиссия гамма-лучей ядром.

Как тепло попадает к нам прямо из камина?

Тепло не доходит до нас через воздух из камина, потому что воздух плохо проводит тепло. Тепло не достигает нас конвекцией, потому что воздух, получающий тепло от камина, не движется во всех направлениях. Горячий воздух движется вверх от камина. Тепло от камина достигает нас напрямую посредством другого процесса в виде волн, называемого излучением.Лист бумаги или картона, оставленный на пути излучения, не дает этим волнам достигать нас.
Излучение испускается всеми телами. Скорость испускания излучения зависит от различных факторов, таких как:

• Цвет и текстура поверхности
• Температура поверхности
• Площадь

Почему чашка горячего чая через какое-то время остывает?

Все предметы, лежащие внутри комнаты, включая стены, крышу и пол комнаты, излучают тепло.Однако они одновременно поглощают тепло. Когда температура объекта выше, чем его окружение, тогда он излучает больше тепла, чем поглощает. В результате его температура продолжает снижаться, пока не станет равной температуре окружающей среды. На этом этапе тело отдает количество тепла, равное количеству тепла, которое оно поглощает.
Когда температура объекта ниже температуры окружающей среды, он излучает меньше тепла, чем поглощает.В результате его температура продолжает повышаться, пока не станет равной температуре окружающей среды. Скорость, с которой различные поверхности излучают тепло, зависит от природы поверхности. С помощью куба Лесли можно сравнить различные поверхности.
Эмиссия и поглощение излучения:
Куб Лесли — это металлический ящик с гранями разной природы.
Четыре грани куба Лесли могут быть следующими:

• Блестящая посеребренная поверхность
• Тускло-черная поверхность
• Белая поверхность
• Цветная поверхность

Горячая вода заливается в куб Лесли и помещается одной из его граней в сторону детектора излучения.Установлено, что черная матовая поверхность является хорошим излучателем тепла.
Скорость, с которой различные поверхности поглощают тепло, также зависит от природы этих поверхностей. Например, возьмем две поверхности: одна тускло-черная, а другая — полированная серебром поверхность со свечой посередине.
Обнаружено, что матовая черная поверхность хорошо поглощает тепло, поскольку ее температура быстро повышается.

Полированная поверхность плохо поглощает тепло, поскольку ее температура повышается очень медленно.
Также обнаружено, что на передачу тепла посредством излучения также влияет площадь поверхности тела, излучающая или поглощающая тепло . Чем больше площадь, тем больше будет теплопередача. Именно по этой причине в радиаторах делается большое количество щелей для увеличения площади их поверхности.

Что такое тепловое излучение?

«Излучение, испускаемое телом из-за его температуры , называется тепловым излучением». Все тела не только испускают такое излучение, но и поглощают его из своего окружения.Если тело горячее, чем его окружение, оно излучает больше излучения, чем поглощает, и имеет тенденцию охлаждаться. Обычно он приходит в тепловое равновесие с окружающей средой, состояние, при котором его скорости поглощения и испускания излучения равны. Спектр теплового излучения горячего твердого тела непрерывен, его детали сильно зависят от температуры.
Если бы мы постоянно повышали температуру такого тела, мы бы заметили две вещи:

1. Чем выше температура, тем больше теплового излучения.Сначала корпус кажется тусклым, потом ярко светится: и
2. Чем выше температура, тем короче длина волны той части спектра, излучающей наибольшую интенсивность. Преобладающий цвет горячего тела изменяется от тускло-красного через ярко-желто-оранжевый до голубоватого «белого каления». Поскольку характеристики его спектра зависят от температуры, мы можем оценить температуру горячего тела, например, раскаленного стального слитка. или звезда из-за испускаемого ею излучения. Глаз видит в основном цвет, соответствующий наиболее интенсивному излучению в видимом диапазоне.

Излучение, испускаемое горячим телом, зависит не только от температуры, но и от материала, из которого оно сделано, его формы и характера поверхности. Например, при 2000 К полированная плоская поверхность вольфрама излучает излучение мощностью 23,5 Вт / см².
Как поддерживать температуру в теплице?
Солнечный свет содержит тепловое излучение (инфракрасное) с длинными волнами, а также световое и ультрафиолетовое излучение с короткими длинами волн.Стекло и прозрачные полиэтиленовые листы позволяют легко проходить коротковолновому излучению, но не длинноволновому тепловому излучению. Таким образом, теплица становится ловушкой тепла. Излучение солнца легко проходит через стекло и нагревает предметы в теплице .

Эти объекты и растения излучают гораздо более длинные волны излучения. Стеклянные и прозрачные листы полиэтилена не позволяют им легко вырываться и отражаются обратно в теплицу.Это поддерживает внутреннюю температуру теплицы. Тепличный эффект обещает лучший рост некоторых растений.

Двуокись углерода и вода ведут себя так же, как и излучение, как стекло или полиэтилен. Атмосфера Земли содержит углекислый газ и пары воды. Он вызывает парниковый эффект и тем самым поддерживает температуру земли. За последние годы процентное содержание углекислого газа значительно увеличилось.

Это вызвало повышение средней температуры Земли из-за улавливания большего количества тепла из-за парникового эффекта .Это явление известно как Глобальное потепление . Это имеет серьезные последствия для глобального изменения климата .

Различные объекты поглощают разное количество тепла, падающего на них излучения, отражая оставшуюся часть. Количество тепла, поглощаемого телом, зависит от цвета и характера его поверхности. Черная шероховатая поверхность поглощает больше тепла, чем белая или полированная поверхность.

Так как хорошие поглотители — это еще и хорошие радиаторы тепла.Таким образом, тело черного цвета нагревается, быстро поглощая тепло, достигающее его в солнечный день, а также быстро остывает, отдавая тепло своему окружению. Дно кастрюль делают черным, чтобы увеличить поглощение тепла от огня.

Подобно световым лучам, тепловое излучение также подчиняется законам отражения . Количество тепла, отраженного от объекта, зависит от его цвета и характера поверхности. Белая поверхность отражает больше, чем цветные или черные поверхности.Точно так же полированные поверхности являются хорошими отражателями, чем шероховатые поверхности, а отражение теплового излучения больше, чем полированная поверхность.

Каждый объект излучает или излучает некоторое количество тепла. Знания об излучении могут помочь нам во многих отношениях.

• Когда мы сидим у огня, жар огня достигает нас посредством излучения.
• Ребра охлаждения в задней части холодильника должны быстро излучать тепло в окружающую среду.Его поверхность сделана шероховатой и окрашена в черный цвет.
• В жаркие летние дни рекомендуется носить белую или светлую одежду. Белый цвет поглощает меньше тепла, чем темный.
• В холодных регионах используют теплицу для лучшего роста растений. Солнечное излучение проходит через стекло или пластик и нагревает почву и растения. Растения и почва поглощают и излучают радиацию и повышают температуру в теплице. Растения хорошо растут в условиях повышенной температуры теплицы.
• Термосы предназначены для поддержания температуры жидкостей за счет минимизации потерь тепла четырьмя возможными способами: теплопроводностью, конвекцией, излучением и испарением. Проведение и конвекция через стенки колбы предотвращаются за счет вакуума между двойными стеклянными стенками колбы. Проводимость через захваченный воздух над жидкостью минимальна, поскольку воздух очень плохо проводит тепло. Стопор обычно изготавливается из пластика, который также плохо проводит тепло.

Испарение и конвекция происходят только тогда, когда пластиковая пробка снимается во время использования. Потери тепла за счет излучения остановить труднее, поскольку лучистое тепло может проходить через вакуум. Чтобы свести к минимуму потери тепла через излучение, стенки стекла посеребрены, чтобы отражать лучистое тепло обратно в горячую жидкость.

• Чайники, блестящие поверхности плохо излучают радиацию, блестящие чайники могут дольше сохранять чай теплее, чем черный чайник.
• Теплица также работает по принципу излучения, при котором тепло удерживается зимой, чтобы согреться внутри помещения.

Радиационная теплопередача (видео)

Смотрите также:

Излучение черного тела
Проводимость тепла
Конвекция тепла

Что такое радиация?

Радиация — это энергия, которая исходит от источника, перемещается в космосе и может проникать через различные материалы. Свет, радио и микроволны — это типы излучения, которые называются неионизирующими. Вид излучения, обсуждаемый в этом документе, называется ионизирующим излучением , потому что он может производить заряженные частицы (ионы) в веществе.

Ионизирующее излучение создается нестабильными атомами. Нестабильные атомы отличаются от стабильных атомов, потому что нестабильные атомы имеют избыток энергии или массы, или и того, и другого. Излучение также может производиться высоковольтными устройствами (например, рентгеновскими аппаратами).

Атомы с нестабильными ядрами называются радиоактивными . Чтобы достичь стабильности, эти атомы испускают избыточную энергию или массу. Эти выбросы называются излучением . Виды излучения — электромагнитное (например, свет) и дисперсное (т.е. масса, выделяемая вместе с энергией движения). Гамма-излучение и рентгеновские лучи являются примерами электромагнитного излучения. Гамма-излучение исходит из ядра, а рентгеновское излучение исходит из электронной части атома. Бета- и альфа-излучение являются примерами излучения твердых частиц.

Интересно, что повсюду (повсеместно) в нашей окружающей среде существует « фон » естественной радиации. Повсеместное фоновое излучение исходит из космоса (то есть космических лучей) и от естественных радиоактивных материалов, содержащихся в Земле и в живых существах.

Облучение от различных источников

Информация, размещенная на этой веб-странице, предназначена только в качестве общей справочной информации. Конкретные факты и обстоятельства могут повлиять на применимость описанных здесь концепций, материалов и информации.Предоставленная информация не заменяет профессиональную консультацию, и на нее нельзя полагаться в отсутствие такой профессиональной консультации. Насколько нам известно, ответы верны на момент публикации. Имейте в виду, что со временем требования могут измениться, могут появиться новые данные, а ссылки в Интернете могут измениться, что повлияет на правильность ответов. Ответы — это профессиональное мнение эксперта, отвечающего на каждый вопрос; они не обязательно отражают позицию Общества физиков здоровья.

примеров источников излучения | Здоровье и безопасность окружающей среды

Открытый радиоактивный материал

Незапечатанный радиоактивный материал требует защитной одежды (лабораторный халат и перчатки). При работе с незапечатанным радиоактивным материалом необходимо принимать меры предосторожности против распространения загрязнения, такие как постоянное обследование при работе с незапечатанным радиоактивным материалом и использование одноразовой бумажной бумаги вокруг рабочей зоны. Может быть заражено оборудование, например пипетки, центрифуги и стеклянная посуда.Обычно есть мусорный контейнер, предназначенный для радиоактивных отходов.

Весь незапечатанный радиоактивный материал представляет собой потенциальную внутреннюю радиационную опасность (например, он может вдыхаться, проглатываться или абсорбироваться через кожу, что приводит к опасному воздействию на внутренние органы). Некоторые изотопы также представляют собой внешнюю радиационную опасность (например, P-32, Cs-137), поэтому при работе с этим материалом необходимо обеспечить защиту от воздействия радиационного поля. Изотопы, такие как C-14 и H-3, испускают бета-излучение с такой низкой энергией, что с ними можно безопасно обращаться, не беспокоясь о внешнем облучении.

Закрытые источники радиоактивных материалов

Газовые хроматографы могут содержать детектор электронного захвата (ячейка ECD). Обычно они содержат от 8 до 15 мКи Ni-63.

Переносные ядерные манометры используются для измерения влажности и плотности таких материалов, как грунт и бетон. Они могут содержать большие источники нейтронов (50 мКи Am-241 / Be) и гамма-источники (10 мКи Cs-137).

Защитная одежда и регулярные осмотры обычно не требуются при работе с закрытыми источниками.При нормальных условиях эксплуатации вероятность утечки материала очень мала, поэтому риск заражения очень мал и риск внутреннего облучения, например, при проглатывании радиоактивного материала, очень мал. Однако любой закрытый источник, независимо от того, какой изотоп используется, потенциально может представлять опасность в случае его утечки, поэтому каждый источник проверяется на утечку не реже одного раза в 6 месяцев (если источник не находится на хранении).

Внешнее облучение ионизирующим излучением возможно от источников гамма- и нейтронного излучения.Если источник испускает значительный уровень радиации, операторы должны носить личные дозиметры, такие как бейдж с пленкой, для контроля воздействия радиационного поля.

Источники Ni-63 внутри ячейки ECD производят бета-излучение с такой низкой энергией, что они не имеют риска внешнего излучения, и фактически никакое излучение выше естественного фона невозможно даже обнаружить вне ячейки ECD. Таким образом, эти источники проверяются на утечку только каждые 6 месяцев для защиты от внутреннего облучения, и никакого внешнего контроля (например, бейджа с пленкой) не требуется.

Рентгеновские аппараты

Медицинский рентгеновский аппарат. Используется для измерения плотности костей:

Аналитический рентгеновский аппарат, используемый для анализа молекулярной или кристаллической структуры материалов:

Рентгеновские аппараты производят ионизирующее излучение только тогда, когда они находятся под напряжением.