Краткий ответ:
Излучение — это передача энергии с помощью электромагнитных волн. В отличие от теплопроводности и конвекции, излучение может распространяться даже в вакууме. Поэтому энергия от Солнца к Земле передаётся именно излучением.
Конспект по теме «Излучение»
1. Что такое излучение
Основным источником тепла на Земле является Солнце. Между Солнцем и Землёй почти нет вещества, поэтому передача энергии не может происходить:
- теплопроводностью, так как для неё нужно вещество;
- конвекцией, так как она возможна только в жидкостях и газах.
Энергия передаётся от Солнца к Земле излучением.
Излучение — это вид теплопередачи, при котором энергия переносится электромагнитными волнами. Все нагретые тела испускают излучение, но с разной интенсивностью.
При излучении внутренняя энергия тела уменьшается, а при поглощении излучения — увеличивается.
2. Опыт с теплоприёмником
Для изучения излучения используют металлическую коробочку — теплоприёмник. Одна её сторона чёрная, а другая отполирована до блеска. Внутри находится воздух, а коробочка соединена с жидкостным манометром.
Если воздух в коробочке нагревается, он расширяется и вызывает разность уровней жидкости в манометре.
К теплоприёмнику подносят раскалённый металлический шарик. Воздух в коробочке нагревается, хотя шарик не касается её. Это доказывает передачу энергии.
Тепло передаётся не теплопроводностью, потому что воздух плохо проводит тепло. Конвекция также не является основной причиной, так как шарик и коробочка находятся примерно на одном уровне. Следовательно, энергия передаётся излучением.
3. Какие поверхности лучше поглощают излучение
Если к шарику повернуть чёрную сторону теплоприёмника, разность уровней жидкости в манометре будет больше. Значит:
- чёрные и матовые поверхности хорошо поглощают излучение;
- блестящие и светлые поверхности поглощают его хуже, так как хорошо отражают излучение.
Чёрные поверхности также лучше испускают излучение, а блестящие — хуже.
4. Применение излучения
Излучение играет большую роль:
- при нагревании Земли солнечными лучами;
- в печах и топках;
- при нагревании предметов на солнце;
- в парниках и теплицах.
В парнике солнечное излучение проходит через стекло и нагревает почву и растения. Нагретые предметы испускают тепловое излучение, которое стекло пропускает хуже. Поэтому тепло задерживается внутри.
Похожее явление происходит в атмосфере Земли. Водяной пар и углекислый газ задерживают часть теплового излучения, из-за чего возникает парниковый эффект.
5. Виды теплопередачи
В реальных условиях теплопроводность, конвекция и излучение часто происходят одновременно. Например, при нагревании воды в чайнике:
- от нагревателя к стенкам передаётся энергия излучением и теплопроводностью;
- через стенки чайника энергия проходит теплопроводностью;
- внутри воды тепло распространяется в основном конвекцией.
6. Устройство термоса
Термос сохраняет температуру жидкости благодаря уменьшению всех видов теплопередачи.
Он состоит из:
- двойной стеклянной колбы;
- пространства между стенками, из которого удалён воздух, — это уменьшает теплопроводность и конвекцию;
- блестящего металлического покрытия, отражающего тепловое излучение;
- пробки, препятствующей теплообмену через горлышко;
- защитного футляра.
Дополнение: городские «острова тепла»
В центре крупных городов температура обычно выше, чем за городом. Это называют эффектом городского острова тепла.
Причины:
- асфальт и здания хорошо поглощают солнечное излучение;
- высокие дома многократно отражают и задерживают тепло;
- здания мешают движению воздуха и охлаждению за счёт конвекции;
- транспорт и промышленные предприятия выделяют дополнительную энергию.
Как решать похожие вопросы
- Если между телами вакуум или почти нет вещества — это излучение.
- Если поверхность чёрная и матовая — она лучше поглощает и испускает излучение.
- Если поверхность блестящая — она лучше отражает излучение.
- Если нужно объяснить работу термоса, нужно назвать, как он уменьшает теплопроводность, конвекцию и излучение.
Проверка: Солнце нагревает Землю излучением; чёрная сторона теплоприёмника нагревается сильнее блестящей; термос сохраняет тепло благодаря вакууму и блестящему покрытию.
