Preskočiť na obsah
atlas.

Šírenie tepla žiarením

Prečo cítiš teplo z ohňa, aj keď vzduch medzi tebou a ohňom je ešte chladný?

Čo sa naučíš

  • Odliším žiarenie od vedenia a prúdenia.
  • Spojím pohltené svetlo s teplom Q = P·t.

Experiment

Čistý výkon je εσA(T⁴ − Tokolia⁴). Teplo z pohlteného svetla je príkon krát čas. Skleníkový efekt v texte znamená, že atmosféra prepustí slnečné svetlo a časť tepelného žiarenia Zeme vráti.

Načítavam simuláciu…

Vyskúšaj

Koľko tepla pridá 40 W za 30 s?

Spočítať 1200 J z pohlteného svetla.

  1. Nastav pohltený príkon 40 W a čas 30 s.
  2. Prečítaj teplo zo svetla.
Aké teplo pribudne?

Teplo zo pohlteného svetla je 1200 J.

Overenie pochopenia

Teplo z ohňa cítiš najmä vďaka:

Tmavá doska pohltí 25 W počas 40 s. Koľko tepla prijme?

J

Vysvetlenie

Horúcejšie teleso má väčší čistý výkon. Keď sa teploty vyrovnajú, čistý výkon klesne k nule. Pohltené svetlo pridá Q = P·t bez ohľadu na tento rozdiel.

Každé teleso vyžaruje energiu podľa svojej teploty. Súčasne prijíma žiarenie okolia. Rozdiel je čistý výkon. Pre sivý povrch ho počítame Stefanovým–Boltzmannovým zákonom. Svetlo zo Slnka, ktoré tmavá doska pohltí, sa mení na vnútornú energiu. Spaľovacie motory premieňajú časť energie paliva na teplo, ktoré odchádza výfukom a chladičom. Menej zbytočných jázd a lepšia izolácia domu znamenajú menej tepla, ktoré treba dopĺňať.

Pojmy

Žiarenie
Prenos energie elektromagnetickým vlnením, aj vákuom.
Emisivita
Číslo od 0 po 1. Hovorí, ako blízko je povrch ideálnemu žiariču.

Príklad

Tmavé tričko na slnku sa zohreje viac ako biele, lebo viac svetla pohltí a menej odrazí.

Čo sa často mýli

  • Žiarenie nepotrebuje vzduch. Vedenie a prúdenie áno.
  • Farba na obrazovke nie je spektrum sálania.

Čo model zjednodušuje

Plocha žiarenia je v modeli dvadsaťnásobok zadaného prierezu, aby išlo o malú platňu. Zákon je pre sivé teleso. Skleníkový plyn nie je v rovnici, je vysvetlený slovne.

Vzorce

Čistý vyžiarený výkon

P=εσA(T4−T04)P = \varepsilon \sigma A (T^4 - T_0^4)

Rozdiel vyžiareného a prijatého výkonu sivého telesa.

\varepsilon
emisivita, 1
\sigma
Stefanova–Boltzmannova konštanta, W/(m²·K⁴)
T
teplota telesa, K
T_0
teplota okolia, K

Kedy platí: Sivý povrch, teploty v kelvinoch. Nie je to vzorec vedenia tyčou.

Teplo z pohlteného svetla

Q=PtQ = P t

Pohltený svetelný príkon krát čas.

Q
teplo, J
P
pohltený príkon, W
t
čas, s

Kedy platí: Príkon je stály a svetlo sa pohltí, neodrazí.

Súvisiace lekcie