§ 9. Излучение

вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия передаётся посредством электромагнитных волн (в основном невидимых инфракрасных тепловых лучей).

• Главная фундаментальная особенность: излучение способно распространяться в абсолютном вакууме (не требует наличия материальной среды между телами).
• Все нагретые тела (человек, батарея, печь, лампа, костёр, Солнце) непрерывно излучают электромагнитную энергию.

• Тёмные и матовые шероховатые поверхности поглощают и испускают излучение значительно лучше и интенсивнее светлых.
• Светлые, белые и блестящие зеркальные поверхности плохо поглощают излучение, отражая большую часть падающих на них лучей.

явление нагрева нижних слоёв атмосферы или парника, обусловленное тем, что стекло или парниковые газы пропускают коротковолновое видимое солнечное излучение, но задерживают обратное длинноволновое инфракрасное излучение нагретой поверхности.

бытовой прибор для сохранения постоянной температуры продуктов, в конструкции которого сведены к минимуму все три вида теплопередачи:

• Стеклянная колба с двойными стенками: между стенками откачан воздух (вакуум), что полностью исключает теплопроводность и конвекцию.
• Зеркальный металлический слой на стенках колбы: отражает тепловые лучи внутрь, сводя к минимуму лучистый теплообмен (излучение).
• Пробка из плохо проводящего материала: закрывает горловину, исключая конвекцию с окружающим воздухом комнаты.

Опыт с теплоприёмником и манометром (рис. 21 в учебнике):

• Теплоприёмник (круглую полую металлическую коробку) соединяют резиновой трубкой с жидкостным U-образным манометром.
• К тёмной стороне теплоприёмника подносят нагретое тело (например, металлический шар, нагретый в пламени горелки, или электрическую лампу), не прикасаясь к нему.
• Воздух внутри коробки быстро нагревается, расширяется, и уровень жидкости в колене манометра понижается.
• Поскольку между телом и приёмником находится воздух (обладающий крайне плохой теплопроводностью) и конвекционные потоки от тела идут вверх, а не вбок, теплопередача происходит исключительно за счёт электромагнитного излучения от горячего шара к коробке.

Способность поглощать излучение зависит от цвета и характера поверхности:

• Лучше всего поглощают излучение тела с тёмными, матовыми, шероховатыми или засаженными поверхностями (чёрные тела способны поглощать практически всю падающую на них лучистую энергию).
• Хуже всего поглощают излучение тела со светлыми, белыми, полированными или зеркально блестящими поверхностями — они отражают большую часть падающих лучей.

Примеры практического учёта:

• Светлая одежда летом: в жару носят белую и светлую одежду, чтобы она отражала солнечные лучи и меньше нагревалась.
• Окраска цистерн и резервуаров: резервуары для хранения бензина, нефти и газов, а также молоковозы красят серебристой или белой краской для предотвращения перегрева и испарения жидкостей на солнце.
• Метеорологические зонды и скафандры космонавтов: внешняя оболочка скафандров и стратосферных зондов делается белой или серебристой, чтобы предохранить космонавта от перегрева прямыми солнечными лучами в открытом космосе.
• Радиаторы отопления и солнечные коллекторы: панели солнечных батарей и коллекторов для нагрева воды делают матово-чёрными, чтобы они поглощали максимальное количество солнечного тепла.

Термос состоит из следующих элементов (рис. 22 в учебнике):

• Стеклянная или металлическая колба с двойными стенками, между которыми откачан воздух до глубокого вакуума (это предотвращает потери тепла путём теплопроводности и конвекции).
• Зеркальное покрытие (напыление слоя металла) на внутренних и внешних поверхностях стенок колбы, которое отражает тепловые инфракрасные лучи обратно, сводя к минимуму потери энергии на излучение.
• Герметичная пробка из материала с низкой теплопроводностью (пробка, специальный пластик), перекрывающая горловину и устраняющая утечку тепла конвекцией.
• Прочный наружный защитный корпус (футляр) из металла или пластика, защищающий хрупкую колбу от механических повреждений, и навинчивающаяся крышка-стаканчик.