Контрольні запитання
1. Чому енергія від Сонця до Землі не може передаватися завдяки конвекції та теплопровідності?
Конвекція і теплопровідність потребують середовища для передачі тепла, а між Сонцем і Землею існує вакуум, де такого середовища немає.
2. Що таке випромінювання?
Випромінювання — це вид теплопередачі, під час якого енергія передається за допомогою електромагнітних хвиль.
3. Тіла якого кольору краще поглинають тепло? Опишіть дослід на підтвердження вашої відповіді.
Тіла з темною поверхнею краще поглинають тепло. У досліді теплоприймач з чорною або білою поверхнею з’єднують з рідинним манометром і підносять до гарячої праски: при чорній поверхні тиск падає більше через сильніше нагрівання повітря.
4. Чи існують умови, за яких тіло не випромінює і не поглинає енергію?
Ні, бо будь-яке тіло з температурою вище абсолютного нуля одночасно випромінює і поглинає енергію.
5. Що відбувається з температурою тіла, коли це тіло випромінює енергії більше, ніж поглинає?
Температура тіла знижується.
Вправа
1. Чому опалювальні батареї краще фарбувати в темний колір?
Опалювальні батареї краще фарбувати в темний колір, тому що темні поверхні краще випромінюють тепло. Це означає, що батарея, пофарбована в темний колір, ефективніше віддаватиме тепло в кімнату, нагріваючи повітря.
2. У який колір краще фарбувати фургони рефрижераторів?
Фургони рефрижераторів краще фарбувати у світлий або сріблястий колір. Світлі поверхні краще відбивають сонячні промені і менше нагріваються, що допомагає зберігати низьку температуру всередині рефрижератора.
3. Чому навесні забруднений сніг тане швидше, ніж чистий?
Забруднений сніг має темніший колір, тому він поглинає більше сонячного випромінювання і тепла. Через це він нагрівається сильніше і тане швидше, ніж чистий білий сніг, який більшу частину сонячних променів відбиває.
4. Узимку в неопалюваному приміщенні, вікна якого «дивляться» на південь, досить тепло. Коли таке може бути? Чому?
Таке може бути сонячного зимового дня. Сонячні промені проходять крізь скло і нагрівають підлогу та предмети в кімнаті. Нагріті предмети випромінюють тепло, але воно вже не може пройти назад крізь скло. Таким чином, тепло утримується всередині, і в приміщенні стає тепліше.
5. Ви вирішили випити чаю і ввімкнули електричний чайник. Зазначте, який із видів теплопередачі є визначальним для нагрівання: а) чайника; б) води в чайнику; в) повітря над чайником; г) повітря поряд із чайником.
а) для нагрівання чайника – теплопровідність (від нагрівального елемента до корпусу);
б) для води в чайнику – конвекція (нижні шари нагріваються, піднімаються вгору, а верхні опускаються);
в) для повітря над чайником – конвекція (тепле повітря і пара піднімаються);
г) для повітря поряд із чайником – випромінювання (тепло випромінюється від стінок чайника).
6. Заповніть таблицю, позначивши відповідні комірки, якщо в зазначеному середовищі може відбуватися певний вид теплопередачі: Т — теплопровідність, К — конвекція, В — випромінювання.
| Т | К | В | |
|---|---|---|---|
| Вакуум | В | ||
| Вода | Т | К | В |
| Ґрунт сухий | Т | В | |
| Залізо | Т | В | |
| Кисень | Т | К | В |
| Повітря | Т | К | В |
7. Для чого між стінками колби в термосах відкачують повітря, а поверхню колби роблять дзеркальною?
Повітря між стінками колби відкачують, щоб створити вакуум, який значно зменшує теплопередачу шляхом теплопровідності та конвекції. Поверхню колби роблять дзеркальною, щоб зменшити втрати тепла через випромінювання, оскільки дзеркальна поверхня відбиває теплове випромінювання назад до рідини.
8. Атмосфера Землі прозора, тому сонячні промені проходять крізь атмосферу, майже не нагріваючи її. А, Завдяки чому нагрівається атмосферне повітря і від чого залежить ступінь його нагріття?
Атмосферне повітря нагрівається здебільшого від поверхні Землі, яку спершу нагрівають сонячні промені. Земля передає тепло нижнім шарам повітря шляхом теплопровідності, а далі воно поширюється вгору завдяки конвекції. Ступінь нагріття залежить від кольору поверхні (темніша нагрівається сильніше) та кута падіння сонячних променів.