лаба ИК (контрольные вопросы)

Контрольные вопросы 1. Что представляет собой тепловое излучение? К какому диапазону длин волн оно относится? Теплово́е излуче́ние — электромагнитное излучение, испускаемое телами за счёт их внутренней энергии. Излучается телами имеющими температуру больше 0 К, то есть всякими нагретыми телами, поэтому и называется тепловым. Имеет сплошной спектр, расположение и интенсивность максимума которого зависят от температуры тела. Источниками этих волн являются материальные частицы, входящие в состав вещества. Тепловое излучение тела человека относится к инфракрасному диапазону электромагнитных волн. Тепловое излучение тела человека относится к инфракрасному диапазону электромагнитных волн. Инфракрасные лучи занимают диапазон электромагнитных волн с длиной волны от 760 нм до 1-2 мм. Источник теплового излучения: любое тело, температура которого превышает температуру абсолютного нуля. 2. Тепловое излучение является монохроматическим? Согласно определению, монохроматическое излучение – это электромагнитное излучение, обладающее очень малым разбросом частот, в идеале — одной частотой (длиной волны). Тепловое же излучение относится к диапазону длин волн λ = 0,7 – 50 мкм, и поэтому монохроматическим не является. 3. Как соотносятся между собой скорости распространения тепла при передаче его теплопроводностью, свободной или вынужденной конвекцией и тепловым излучением? Так как при теплопроводности нет переноса вещества, а переносится только энергия, то есть молекулы передают энергию друг другу непосредственно при соударении с соседними по цепочке, то это является наиболее медленным процессом. При конвекции есть перенос вещества и скорость конвекции определяется скоростью потока или струи, переносящих теплоту. При теплопередаче излучением, носителями порций энергии являются фотоны, движущиеся со скоростью света, поэтому излучение – наиболее быстрый процесс. 4. Что представляют собой модели абсолютно чёрного, абсолютно белого и серого тел, используемые в расчёте лучистого теплообмена? Тело, поглощающее все падающее на него излучение, называется абсолютно черным. Для этого тела А = 1. Тела, для которых коэффициент 0 < А < 1 и не зависит от длины волны падающего излучения, называются серыми. Для абсолютно белого тела R = 1, для абсолютно прозрачного тела D = 1. Если падающая на тело энергия отражается, при этом происходит диффузное отражение, и вся отраженная лучистая энергия рассеивается по всем направлениям, то такое тело называют абсолютно белым, и для него коэффициент отражения равен 1, а коэффициенты поглощения и пропускания равны 0. Абсолютно чёрных или белых тел в природе не существует, серые тела имеют непрерывный спектр излучения. Для них коэффициент поглощения меньше 1, но одинаковый для всех длин волн инфракрасного диапазона. 5. Какие из тел могут считаться абсолютно прозрачными? Если тело пропускает все падающие на него лучи и коэффициент пропускания для него равен 1, а коэффициенты поглощения и отражения равны 0, то такое тело называют абсолютно прозрачным. Абсолютно прозрачных тел в при роде не существует. 6. От чего зависит излучение твердых тел? · Тепловое излучение вещества зависит от температуры тела (степени нагретости вещества). Поэтому все тела, нагретые выше абсолютного нуля, имеют собственное излучение тела. Также оно зависит от поверхности вещества и от природы тела. От чёрных мишеней тепло чувствовалось на расстоянии, а у полированных мишеней тепло почти не ощущалось даже в непосредственной близости от них. 7. Какова размерность коэффициента излучения? Коэффициент излучения (или степень черноты) - ε показывает отношение энергии теплового излучения 'серого тела' согласно Закону Стефана Больцмана, к излучению 'абсолютно черного тела' при той же температуре. Эта величина безразмерная. 8. Какие способы защиты от теплового излучения может предложить современная техника? В зависимости от условий работы, характера и местонахождения источника излучения применяют следующие способы защиты: ограничение времени воздействия излучения, расположение рабочего места на безопасном расстоянии от источника, теплоизоляцию источника, экранирование источника, экранирование рабочего места, экранирование обслуживающего персонала индивидуальными средствами защиты. Тепловая изоляция – эффективное и самое экономичное мероприятие не только по уменьшению интенсивности инфракрасного излучения от нагретых поверхностей / печей, сосудов, трубопроводов и др./, но и от общих тепловыделений, а также для предотвращения ожогов при прикосновении к этим поверхностям и сокращении расходов топлива.  Защита путем экранирования источника излучения или рабочего места основана на принципе отражения и поглощения тепловых излучений материалом экрана. Охлаждение теплоизолирующих поверхностей – для снижения тепловых излучений от наружных поверхностей применяется водяное охлаждение. Защитные свойства прозрачных экранов заключается в отражении поверхностями экрана и поглощении его веществом тепловых излучений. 9. Для чего предназначены тепловые экраны? Экраны применяются для локализации источников лучистой теплоты, снижения облученности на рабочих местах, снижения температур окружающих рабочее место поверхностей. Экраны делят на 3 группы: · Непрозрачные: материалом для теплоотражающих экранов служат листовой алюминий, белая жесть, алюминиевая фольга. Достоинства: высокая эффективность, малая масса, экономичность. Недостатки – нестойкость к высоким температурам, механическим воздействиям. · Полупрозрачные: к теплопоглощающим экранам относятся металлические сетки, цепные завесы, армированное стальной сеткой стекло. Эти экраны уступают по эффективности непрозрачным экранам. · Прозрачные: разные стекла (силикатные, органические, кварцевые), бесцветные или окрашенные в массе, тонкие металлические пленки, осажденные на стекле. 10. Что представляет собой экранно – вакуумная изоляция, и чем объясняется её эффективность? Пример использования в быту Метод основан на чередовании в изделии отражающих слоев (экранов) с прослойками изолирующих прокладок (например, стекловолокна). Суть данного метода заключается в формировании вакуумированной, заполненной веществом, полости, которая защищена отражающей плоскостью (экранами). Экраны разделены стеклотканью. Эффект достигается за счет большого количества слоев экранной поверхности, плотности и габаритов изделия. Эффективная теплопроводность экранно-вакуумной теплоизоляции достигает значений λ = 0,05 мВт/(м·К). Используется в трубопроводах для транспортировки криоагентов от источника (криогенного резервуара) до потребителей. 11. Чем обусловлен парниковый эффект атмосферных газов в первую очередь? Земная атмосфера имеет свойство пропускать солнечные лучи, задерживая при этом тепловое излучение с поверхности. В результате происходит накопление тепла. Накопление в атмосфере газов это усугубляет. Запускается механизм парникового эффекта. В видимом диапазоне парниковые газы остаются прозрачными, поглощая при этом инфракрасный спектр. К парниковым газам относят: метан, закись азота, углекислый газ, водяной пар.