Номер 24.27, страница 117 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 24. Оптические явления в природе - номер 24.27, страница 117.

Условие.

24.27. Чем отличается излучение горячего утюга от излучения электрической лампы накаливания?

Решение.

Излучение как горячего утюга, так и электрической лампы накаливания является тепловым, то есть оно испускается нагретыми телами за счет их внутренней энергии. Однако эти два вида излучения существенно различаются, в первую очередь, из-за разницы в температурах излучающих поверхностей.

1. Температура. Ключевое отличие состоит в рабочей температуре. Температура нагревательного элемента (подошвы) утюга обычно не превышает 200-230 °C (около 473-503 К). В то же время температура вольфрамовой нити накала в электрической лампе достигает 2000–3000 К.

2. Спектр излучения. Согласно закону смещения Вина, длина волны, на которую приходится максимум интенсивности излучения абсолютно чёрного тела, обратно пропорциональна его абсолютной температуре: $\lambda_{max} = \frac{b}{T}$, где $\text{b}$ – постоянная Вина.

• Для горячего утюга (с температурой около 500 К) максимум излучения приходится на инфракрасный диапазон ($\lambda_{max} \approx 5.8$ мкм). Это излучение невидимо для человеческого глаза, мы воспринимаем его только как тепло.
• Для нити лампы накаливания (с температурой около 2700 К) максимум излучения смещается в сторону более коротких волн и находится в ближней инфракрасной области ($\lambda_{max} \approx 1$ мкм). Однако, в отличие от утюга, значительная часть энергии излучается и в видимой части спектра (длины волн от 0.4 до 0.7 мкм), что мы и воспринимаем как яркий свет.

3. Назначение. Разница в спектрах определяет и разное назначение приборов. Основная цель утюга — передача тепла через прямой контакт (теплопроводность), а его тепловое излучение является сопутствующим фактором. Основная цель лампы накаливания — производство видимого света, а выделение тепла (инфракрасного излучения) является побочным, хотя и преобладающим по мощности, эффектом.

Ответ: Основное отличие заключается в спектральном составе излучения, которое обусловлено разной температурой нагретых тел. Нить лампы накаливания значительно горячее (2000–3000 К) подошвы утюга (до ~500 К). Из-за этого излучение утюга практически полностью лежит в невидимой инфракрасной области спектра (тепловое излучение), в то время как излучение лампы, хотя и в основном инфракрасное, имеет достаточно мощную составляющую в видимом диапазоне, что позволяет ей служить источником света.