Номер 10.2, страница 199 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 10. Квантовая природа излучения. Тепловое излучение - номер 10.2, страница 199.

Условие.

10.2. Комнатный электрический обогреватель состоит из накаливаемой током спирали и вогнутой хорошо полированной металлической поверхности. Каково назначение последней?

Решение.

Решение

Вогнутая хорошо полированная металлическая поверхность в комнатном электрическом обогревателе выполняет функцию рефлектора (отражателя) для теплового (инфракрасного) излучения, испускаемого нагревательной спиралью. Её назначение заключается в следующем.

Во-первых, это создание направленного потока тепла. Нагревательная спираль, являясь источником тепла, излучает энергию во все стороны. Без отражающей поверхности значительная часть тепла рассеивалась бы впустую, нагревая заднюю стенку прибора и стену комнаты за ним. Вогнутая, часто параболическая, форма рефлектора позволяет собрать лучи, идущие от спирали (расположенной в фокусе рефлектора), и отразить их в виде параллельного или сходящегося пучка в определённом направлении — вперёд. Это обеспечивает быстрый и целенаправленный обогрев людей и предметов, находящихся перед прибором.

Во-вторых, это повышение эффективности (КПД) обогревателя. Концентрируя тепловое излучение в нужном направлении, рефлектор минимизирует потери энергии и позволяет более эффективно использовать вырабатываемое тепло, что приводит к экономии электроэнергии.

В-третьих, важны свойства самой поверхности — то, что она металлическая и хорошо полированная. Полированный металл обладает высоким коэффициентом отражения в инфракрасном диапазоне, то есть он эффективно отражает тепловые лучи. Одновременно, согласно закону излучения Кирхгофа, тела, которые хорошо отражают излучение, являются плохими излучателями. Это означает, что сам рефлектор, даже нагреваясь от спирали, будет излучать очень мало тепла. Это предотвращает сильный нагрев корпуса обогревателя, повышая его пожаробезопасность.

Ответ: Вогнутая хорошо полированная металлическая поверхность служит рефлектором, который собирает тепловое излучение от спирали и направляет его в виде пучка вперёд, обеспечивая эффективный и целенаправленный обогрев, а также повышая коэффициент полезного действия и безопасность прибора.