Задание 2, страница 193 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

Приведите примеры использования тепловизоров и пирометров.

Почему они не получили широкого применения в быту?

Примеры использования тепловизоров и пирометров

Тепловизоры и пирометры — это приборы для бесконтактного измерения температуры. Они регистрируют интенсивность теплового (инфракрасного) излучения, которое испускает любое нагретое тело. Основное различие между ними в том, что пирометр измеряет температуру в одной точке (или в небольшой области), а тепловизор создает целое изображение, показывающее распределение температур по поверхности объекта, — термограмму.

Примеры использования тепловизоров:

• Строительство: Обнаружение утечек тепла через стены, окна и крыши зданий для повышения их энергоэффективности. Поиск скрытых коммуникаций (труб отопления, теплого пола), мест протечек влаги, дефектов электропроводки.
• Промышленность: Контроль за состоянием механического и электрического оборудования. С помощью тепловизора можно на расстоянии обнаружить перегрев подшипников, контактов в электрощитах, двигателей, что позволяет предотвратить поломки и аварии.
• Медицина: Диагностика воспалительных процессов, нарушений кровообращения и некоторых видов опухолей, которые сопровождаются изменением локальной температуры поверхности тела.
• Безопасность и спасательные операции: Использование в качестве приборов ночного видения для обнаружения людей и техники в полной темноте, дыму или тумане. Пожарные используют тепловизоры для поиска очагов возгорания и людей в задымленных помещениях.

Примеры использования пирометров:

• Металлургия: Измерение температуры расплавленных металлов, доменных печей и прокатных станов, где контактное измерение невозможно из-за сверхвысоких температур.
• Пищевая промышленность: Бесконтактный контроль температуры продуктов при их приготовлении (например, в печах), заморозке и хранении, что важно для соблюдения технологических процессов и стандартов безопасности.
• Эпидемиологический контроль: Массовое и быстрое измерение температуры тела людей на входах в общественные места (аэропорты, вокзалы, торговые центры) для выявления лиц с повышенной температурой, особенно во время эпидемий.
• Автомобильная диагностика: Проверка температуры двигателя, выхлопной системы, тормозных дисков для выявления неисправностей.

Ответ: Тепловизоры применяются для визуализации тепловых полей (в строительстве для поиска утечек тепла, в медицине, в системах безопасности), а пирометры — для точечного бесконтактного измерения температуры очень горячих, движущихся или труднодоступных объектов (в металлургии, пищевой промышленности, для скрининга температуры тела).

Почему они не получили широкого применения в быту?

Несмотря на свою пользу в профессиональных сферах, тепловизоры и пирометры не стали предметами повседневного обихода по нескольким основным причинам:

1. Высокая стоимость. Ключевые компоненты этих приборов, такие как матрица микроболометров в тепловизоре или качественная инфракрасная оптика, технологически сложны в производстве и дороги. Стоимость даже самых простых моделей тепловизоров значительно превышает цену бытовой техники, а дешевые пирометры часто имеют большую погрешность, что снижает их практическую ценность.
2. Узкая специализация и отсутствие повседневной необходимости. Для большинства бытовых задач, таких как измерение температуры тела, воздуха в комнате, воды или еды в духовке, вполне достаточно простых, дешевых и точных контактных термометров. Потребность в бесконтактном измерении или анализе тепловых полей у обычного человека возникает крайне редко.
3. Сложность в использовании и интерпретации. Для получения точных данных с помощью пирометра нужно учитывать коэффициент излучательной способности (эмиссии) материала, который у разных поверхностей (металл, дерево, пластик, кожа) различен. Неправильная настройка этого параметра приводит к серьезным ошибкам в измерениях. Интерпретация термограмм, полученных с тепловизора, также требует определенных знаний и опыта, чтобы отличить реальные температурные аномалии от отражений или особенностей материалов.
4. Разовый характер применения. Задачи, для которых эти приборы были бы полезны в быту (например, проверка дома на предмет утечек тепла), как правило, носят разовый характер. В таких случаях экономически целесообразнее нанять специалиста с профессиональным оборудованием, чем покупать дорогой прибор для одного-двух использований.

В последние годы наметилась тенденция к удешевлению и упрощению этих устройств (например, появление насадок-тепловизоров для смартфонов), но они все еще остаются нишевым продуктом для энтузиастов, а не массовым бытовым прибором.

Ответ: Основными причинами, по которым тепловизоры и пирометры не получили широкого применения в быту, являются их высокая стоимость, узкая сфера применения (избыточность для повседневных задач), а также сложность в эксплуатации и правильной интерпретации результатов, что делает их непрактичными для рядового пользователя.