Номер 5, страница 88 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 23. Излучение. Задание 22 - номер 5, страница 88.

Условие.

$5_\text{д}.$ Подготовьте сообщение о применении и учёте теплопередачи путём излучения в быту и технике, используя различные источники информации, в том числе Интернет.

Решение.

Теплопередача излучением: основные принципы

Теплопередача излучением — это процесс переноса энергии в виде электромагнитных волн, который, в отличие от теплопроводности и конвекции, не требует наличия среды и может происходить в вакууме. Любое тело с температурой выше абсолютного нуля ($\text{0}$ К) испускает тепловое излучение. Мощность этого излучения зависит от температуры тела и свойств его поверхности, что описывается законом Стефана-Больцмана: $P = \epsilon \sigma A T^4$. В этой формуле $\text{P}$ — полная мощность излучения, $\epsilon$ — коэффициент излучения (от 0 до 1, также называемый степенью черноты), $\sigma$ — постоянная Стефана-Больцмана, $\text{A}$ — площадь поверхности, $\text{T}$ — абсолютная температура. Тела с тёмной, матовой поверхностью имеют высокий коэффициент излучения (близкий к 1), они хорошо и излучают, и поглощают тепло. Светлые, блестящие поверхности, наоборот, плохо излучают и поглощают, но хорошо отражают падающее на них излучение.

Примеры использования излучения в быту и технике

В быту:
• Обогрев и приготовление пищи: Солнце согревает нашу планету, передавая тепло через космос. Мы используем этот принцип в солнечных водонагревателях. Инфракрасные обогреватели, камины и костры греют нас преимущественно за счёт излучения. В духовках и на гриле раскаленные нагревательные элементы готовят еду, излучая тепло.
• Термосы: Зеркальные внутренние стенки термоса отражают тепловое излучение, не давая горячему содержимому остыть, а холодному — нагреться.
В технике:
• Промышленность: Инфракрасные лампы используются для быстрой сушки красок, лаков и пищевых продуктов. В металлургических печах тепло к металлу передаётся в основном излучением от раскалённых стен.
• Космическая техника: В вакууме отвод избыточного тепла от спутников возможен только путём излучения. Для этого используют специальные радиаторы с тёмной поверхностью. С другой стороны, для защиты от солнечного излучения аппараты покрывают блестящей экранно-вакуумной изоляцией.
• Медицина и безопасность: Тепловизоры улавливают инфракрасное излучение тел, что позволяет "видеть" в темноте, находить очаги воспалений в организме или обнаруживать утечки тепла в зданиях.

Учёт излучения для управления теплообменом

Управление процессами излучения — важная инженерная задача, направленная либо на сохранение тепла, либо на защиту от него.
• Снижение теплопотерь: Чтобы сохранить тепло в доме, используют теплоизоляционные материалы с фольгированным слоем, который отражает тепловое излучение обратно в помещение. Аналогичный принцип используется в спасательных одеялах. Окна с низкоэмиссионным (Low-E) покрытием также уменьшают потери тепла за счёт излучения.
• Защита от перегрева: Чтобы уберечься от перегрева на солнце, цистерны с топливом и рефрижераторы красят в белый или серебристый цвет. Эти цвета хорошо отражают солнечное излучение. Защитные костюмы пожарных имеют блестящее покрытие, отражающее интенсивное тепловое излучение от пламени.
• Эффективное охлаждение: Радиаторы охлаждения в автомобилях и на электронных компонентах (например, процессорах) часто делают чёрными и ребристыми. Чёрный цвет увеличивает интенсивность излучения тепла, а рёбра — площадь поверхности, что в совокупности ускоряет охлаждение.

Заключение

Теплопередача излучением является фундаментальным физическим явлением, которое играет ключевую роль в природе, быту и современных технологиях. Понимание его принципов и умение управлять им через изменение свойств поверхностей (цвета, фактуры) позволяет создавать энергоэффективные системы, обеспечивать комфорт и безопасность, а также развивать передовые технологии от медицины до освоения космоса.

Ответ: Сообщение о применении и учёте теплопередачи путём излучения в быту и технике подготовлено и представлено в тексте выше.