Номер 10.4, страница 199 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 10. Квантовая природа излучения. Тепловое излучение - номер 10.4, страница 199.

Условие.

10.4. Почему в парниках температура значительно выше, чем у окружающего воздуха, даже при отсутствии отопления?

Решение.

Температура в парниках и теплицах оказывается значительно выше, чем у окружающего воздуха, благодаря так называемому парниковому эффекту. Этот эффект складывается из двух основных физических явлений.

Во-первых, материал покрытия парника (стекло или полиэтиленовая пленка) обладает избирательной прозрачностью. Он свободно пропускает внутрь видимый свет и коротковолновое солнечное излучение. Это излучение поглощается почвой и растениями внутри парника, в результате чего они нагреваются. Нагретые тела, в свою очередь, сами начинают излучать энергию, но уже в виде длинноволнового (теплового) инфракрасного излучения. Для этого типа излучения стекло или пленка практически непрозрачны. Они задерживают тепловое излучение, отражая его обратно внутрь парника. Таким образом, солнечная энергия легко попадает внутрь, но тепловая энергия с трудом выходит наружу, что приводит к накоплению тепла.

Во-вторых, стенки и крыша парника препятствуют конвекции — процессу теплообмена за счет перемещения воздушных масс. На открытом пространстве воздух, нагретый от поверхности земли, поднимается вверх, а на его место опускается более холодный воздух. Этот процесс эффективно уносит тепло. В замкнутом пространстве парника нагретый воздух не может уйти вверх и смешаться с холодным атмосферным воздухом. Отсутствие конвективного теплообмена с окружающей средой является ключевым фактором, удерживающим тепло внутри.

Совокупность этих двух факторов — удержание теплового излучения и прекращение конвективного теплообмена с атмосферой — и приводит к тому, что температура внутри парника даже без отопления становится существенно выше, чем снаружи.

Ответ: Температура в парниках выше из-за парникового эффекта: прозрачные стенки и крыша пропускают солнечное коротковолновое излучение внутрь, но задерживают длинноволновое тепловое излучение, испускаемое нагретой почвой и растениями. Кроме того, замкнутое пространство парника препятствует отводу тепла за счет конвекции (перемешивания теплого внутреннего воздуха с холодным наружным).