Что нужно знать
Излучение — это способ передачи тепловой энергии с помощью электромагнитных волн. В отличие от теплопроводности и конвекции, излучение может происходить даже в пустоте, то есть без участия вещества. Тепловое излучение испускают все тела, температура которых выше абсолютного нуля. Чем выше температура тела, тем интенсивнее оно излучает энергию. Тёмные поверхности обычно лучше поглощают и излучают тепловую энергию, чем светлые и блестящие, а светлые поверхности лучше отражают излучение. Количество теплоты, полученное или отданное телом, обозначается Q и измеряется в джоулях (Дж); мощность излучения P показывает, сколько энергии передаётся за единицу времени, и измеряется в ваттах (Вт). Для расчёта мощности используют формулу P = Q / t, где Q — количество переданной энергии (Дж), t — время (с), P — мощность (Вт). Например, Солнце нагревает поверхность Земли посредством излучения, поскольку между ними находится почти пустое космическое пространство. Типичная ошибка учеников — считать, что для передачи тепла излучением обязательно нужны воздух или другая материальная среда.
Тест: 11 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют тепловым излучением?
- Изменение температуры тела при его движении
- Передачу тепловой энергии при непосредственном соприкосновении тел
- Передачу тепловой энергии с помощью электромагнитных волн
- Передачу тепловой энергии потоками жидкости или газа
Тепловое излучение представляет собой передачу энергии посредством электромагнитных волн. Для него не требуется непосредственный контакт тел или материальная среда.
2. В какой среде может происходить передача тепла излучением?
- Только в твёрдых телах
- Только в жидкостях
- Только в газах
- В вакууме и различных материальных средах
Для передачи энергии излучением не требуется вещество. Поэтому тепловое излучение может распространяться даже в вакууме.
3. В каких единицах измеряется количество теплоты, переданное излучением?
- В джоулях (Дж)
- В ваттах (Вт)
- В градусах Цельсия (°C)
- В ньютонах (Н)
Количество теплоты Q является энергией и в Международной системе единиц измеряется в джоулях.
4. Какая поверхность обычно лучше поглощает тепловое излучение?
- Белая матовая
- Чёрная матовая
- Светлая блестящая
- Серебристая зеркальная
Тёмные матовые поверхности обычно хорошо поглощают тепловое излучение. Светлые и блестящие поверхности большую часть излучения отражают.
5. Почему Земля получает тепло от Солнца?
- Благодаря конвекции солнечного газа до Земли
- Благодаря теплопроводности космического пространства
- Благодаря тепловому излучению, распространяющемуся через вакуум
- Благодаря непосредственному контакту Солнца с атмосферой Земли
Между Солнцем и Землёй находится космическое пространство, в котором практически отсутствует вещество. Энергия передаётся от Солнца к Земле посредством электромагнитного излучения.
6. Как изменяется интенсивность теплового излучения тела при повышении его температуры?
- Всегда уменьшается
- Полностью прекращается
- Остаётся неизменной
- Обычно увеличивается
Чем выше температура тела, тем интенсивнее оно излучает тепловую энергию. Поэтому нагретые тела обычно излучают больше энергии.
7. Почему зимой люди надевают одежду светлых цветов, если хотят уменьшить поглощение солнечного излучения?
- Светлая одежда лучше отражает солнечное излучение
- Светлая одежда усиливает конвекцию вокруг тела
- Светлая одежда не испускает теплового излучения
- Светлая одежда полностью прекращает теплопроводность
Светлые поверхности отражают большую часть падающего на них излучения и поэтому поглощают меньше энергии, чем тёмные поверхности.
8. Что показывает мощность теплового излучения?
- Массу тела, испускающего излучение
- Количество энергии, переданной за единицу времени
- Площадь поверхности тела
- Температуру тела в данный момент
Мощность показывает, какая энергия передаётся или излучается за единицу времени. Она измеряется в ваттах (Вт).
9. Нагреватель передал окружающим телам посредством излучения 600 Дж энергии за 10 с. Какова средняя мощность передачи энергии?
Используем формулу P = Q / t. P = 600 Дж / 10 с = 60 Вт.
11. Мощность теплового излучения нагретого тела составляет 80 Вт. Сколько энергии оно излучит за 15 с, если мощность не изменяется?
Используем формулу Q = P × t. Q = 80 Вт × 15 с = 1200 Дж.
12. Два одинаковых по площади тела имеют одинаковую температуру. Первое тело покрыто чёрной матовой краской, второе — светлой блестящей. Какое утверждение верно?
- Чёрное матовое тело обычно лучше поглощает и излучает тепловую энергию
- Оба тела обязательно поглощают одинаковое количество излучения
- Светлое блестящее тело всегда поглощает больше тепловой энергии
- Ни одно из тел не может испускать тепловое излучение
Чёрные матовые поверхности обычно лучше поглощают и испускают тепловое излучение, чем светлые блестящие. Светлые блестящие поверхности преимущественно отражают падающее излучение.