Примеры излучение: 3 примера излучения, конвекции и теплопроводности

Урок в 8 классе Излучение. Примеры теплопередачи в природе и технике.

Урок 6 (8класс)

Тема: Излучение. Примеры теплопередачи в природе и технике.

Эпиграф к уроку

«Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик,-

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык»

Цель: дать понятия об излучении как виде теплопередачи, примерах теплопередачи в природе и технике.

Углубить понятия об излучении, о примерах теплопередачи.

Воспитание самостоятельных работ на уроках.

Оборудование:

Исп. литература:

Вид урока

Ход урока:

  1. Орг.момент.

  2. Опрос домашнего задания.

  3. Изучение нового материала.

  4. Закрепление нового материала.

  5. Задание на дом.

  1. Орг.момент. Здравствуйте. Перекличка.

  2. Опрос домашнего задания: 3-4 учащиеся отвечают устно у доски, а 3-4 отвечают письменно на карточки.

Что такое конвекция? Теплопроводность?

Рассказать виды теплопередачи? Вид теплопередач в агрегатных состояниях?

Что такое архимедова сила?

Конвекция в агрегатных состояниях?

  1. Новый материал – основные вопросы:

Поглощением называется процесс превращения энергий излучения во внутреннюю энергию тела.

Теплоприемник – это прибор, представляющий собой плоскую круглую коробочку, одна сторона которой черная, а другая блестящая. Внутри него имеется воздух, который при нагреваний может расширяться и выходить наружу через отверстие.

Работа по рис.30, стр.36 из учебника→ демонстрация передачи теплоты от нагретого тела к теплоприемнику с помощью невидимым глазом тепловых лучей, такой вид теплопередачи называют излучением или лучистым теплообменом.

Виды электромагнитных волн

Радиоволны инфокрасные ультрафиолетовые

Рентгеновские световые

Излучением или лучистым теплообменом называется процесс передачи энергий от одного тела к другому с помощью электромагнитных волн.

Интенсивность излучения, чем больше, тем больше температура тела.

Белая поверхность хуже поглощает энергию, чем черная.

Тела с белой поверхностью излучают меньше энергий, чем черные, при равной температуре → подтверждается при помощи опыта на стр.37 из учебника.

Солнце – самый большой самоуправляемый источник огромной энергий.

Создавая тот или иной прибор или машину, нужно учитывать теплопроводность, конвекцию, излучение, чтобы действие машин было эффективным.

Примеры теплопередачи:

а) обогрев жилья при помощи системы центрального водяного отопления →мрис.32, стр.39 → происходит конвекция.

б) тепловая изоляция дома → используют пористые стенки, → происходит теплопроводность.

в) двойные рамы в окне → улучают изоляцию → теплопроводность.

г) «ветры эби» — холодные и сухие ветры.

  1. Закрепление: упр.4 (1 – 8).

  2. Задание на дом. § 7, 8.

Примеры практического применения анализа солнечного излучения—ArcMap

Доступно с лицензией Spatial Analyst.

Прямое солнечное излучение (инсоляция) – это движущая сила для физических и биологических систем Земли. Полезно знать количество инсоляции в определенных географических точках, чтобы применять ее в различных полях, таких как сельское хозяйство, управление ресурсами, метеорология, гражданское строительство и экологические исследования.

Например, полезно знать, сколько освещения получает область за период времени, чтобы определить новую территорию для лыжного курорта или лучшие местоположения для выращивания определенных культур, требующих для оптимального роста особого микроклимата. В другом примере, карты инсоляции оказались важными для прогнозирования поведения лесных пожаров и принятия решений относительно лучших методов пожаротушения. Для гражданского строительства и городского планирования, инсоляция может быть важными входными данными для моделей пригодности для определения оптимальных территорий.

На следующем графике были выбраны четыре местоположения (пронумерованные красные точки) наряду с отмывкой, которая представляет возможные территории для виноградника. Для максимального роста сельскохозяйственных культур, нужно определить, какое местоположение будет иметь максимальное количество солнечного освещения в течение вегетационного сезона (апрель-октябрь).

Примеры местоположений на ЦМР для анализа солнечного излучения

С помощью анализа области солнечного излучения, была вычислена глобальная инсоляция (прямая + рассеянная, WH/m2) для всей исследуемой области, показывающей, где находится наибольшее количество излучения в течение летних месяцев (красный = высокая инсоляция; синий = низкая инсоляция).

Значения солнечного излучения, вычисленные для всей области

Таблица атрибутов точек анализа солнечной радиации отображает глобальную инсоляцию, вычисленную для всего местоположения территории. Местоположение 3 (выделено синим) имеет наибольшую инсоляцию и может считаться лучшим местоположением для роста винограда на основе этого критерия.

Более точные анализы могут быть ориентированы на оптимальный диапазон инсоляции, или оптимальный режим, в плане того, в какое время суток получена инсоляция, и баланс между прямым и рассеянным излучением. Эти результаты могут быть легко генерализованы как часть более сложных моделей для определения оптимальных местоположений для выращивания винограда в географическом регионе.

Связанные разделы

Ионизирующее излучение — Tööelu.ee


Главная
/ Работнику
/ Рабочая среда
/ Факторы опасности рабочей
/ Физические факторы опасности

Viimati uuendatud: 05.08.2016

Излучение классифицируется согласно его способности причинять ущерб организму человека на два вида: ионизирующее и неионизирующее излучение.

К неионизирующему излучению относится, к примеру, инфракрасное излучение, радиоволны и микроволны, ультрафиолетовое излучение. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение может быть также ионизирующим, но при этом его легко экранировать, например, со стороны одежды или кожи. Об этих видах излучения читайте подробнее в других рубриках этой веб-страницы.

Ионизирующее излучение, или радиоактивность, или радиоактивный распад, характеризуется выбрасываемыми из атомов частицами или энергией. Такая субстанция именуется радиоактивным материалом. Образно можно сравнить радиоактивное вещество с открытой машинкой для приготовления поп-корна, из которой в разных направлениях хаотично выбрасываются частицы. В отличие от поп-корна, радиоактивная частичка чрезмерно мала и при этом обладает большой энергией. В случае если эта частичка настигнет человека, она окажет ионизирующее воздействие на живые ткани на атомном уровне, т.е. может «повредить» эти атомы.

Ионизирующее излучение является для человека повседневным явлением. Оно сопровождает человека в ходе его эволюции и, по мнению многих учёных, даже способствовало развитию человека. Вдобавок к природным источникам излучения современный человек экспонирован радиоактивности также происхождением из искусственных источников.

Доза природного излучения состоит преимущественно из излучения почвы и строительных материалов, космического излучения, а также радионуклидов и радона, проникших в тело человека. Последние два фактора образуют около половины дозы природного излучения. В Эстонии удельный вес радона может быть местами ещё больше, исходя из повышенного содержания радона в некоторых регионах. Радионуклиды проникают в тело с употребляемой пищей и водой. 

Фон космического излучения может, в зависимости от профессии работника, оказывать большое влияние на получаемую работником годовую дозу облучения. Например, на высоте 15 км, на которой летают пассажирские самолёты, уровень излучения составляет 10 мкЗв/ч (микрозивертов в час). Тот же показатель на уровне моря составляет 0,03 мкЗв/ч (IAEA).

Таблица. Радиоактивное излучение классифицируется на три класса. 

альфа-излучение

бета-излучение

гамма-излучение

характеристика

Альфа-частицы обладают сильной энергией, но долго не держатся. Не способны проникать даже через бумагу. Кожа также тормозит проникновение альфа-частиц.

Бета-частица намного меньше альфа-частицы и может проникать намного глубже в материалы и живые ткани. Она обладает большей энергией и поэтому большей способностью причинить ущерб. Бета-частицу остановит, например, алюминиевая бумага, пластик, стекло или дерево.

Фотоны с очень большой энергией, представляющие собой радиоактивное излучение с наибольшей проникающей способностью. Для того чтобы их остановить, требуется толстый слой плотного вещества (например, свинца или стали) либо почва или бетон в большом количестве.

опасность

Представляет небольшую опасность при наружном соприкосновении с телом. Представляет большую опасность при проникновении в организм при вдыхании или глотании, например, радон (опасность появляется при вдыхании).

Представляет опасность

1) при приёме вовн
утрь
2) при внешнем воздействии на кожу. Может обусловить вредные «бета-ожоги» на коже и повредить также подкожную кровеносную систему. Однако обычно с поверхности кожи глубже не проникает.  Представляет большую опасность при проникновении в организм при вдыхании или глотании (например, заражённой пищи).

Гамма-излучение может сильно повредить внутренние органы даже без приёма вовнутрь.   Представляет опасность
1) при внешнем воздействии на всё тело
2) при внутреннем воздействии на всё тело. Может причинить сильный и необратимый вред организму.

безопасность

1) Закрытые сосуды. Альфа-излучение обычно останавливает одежда и поверхностные слои кожи. Для борьбы с альфа-излучением на рабочих местах с повышенной степенью риска следует соблюдать требования гигиены и выполнять процедуры очистки от заражения.     

1) Закрытые сосуды.
2) Локальное экранирование
3) Наблюдение за временем соприкосновения.
Для борьбы с бета-излучением на рабочих местах с повышенной степенью риска следует соблюдать требования гигиены и выполнять процедуры очистки от заражения.

1) Нахождение вдали от источника излучения;
2)Экранирование;
3) Минимизация времени соприкосновения.
Химическая защитная одежда не обеспечивает никакой защиты от самого гамма-излучения, но при этом использование дыхательных масок (фильтров) и защитной одежды способствует тому, чтобы радиоактивные материалы не проникли в тело.  
Гамма-излучение невозможно полностью остановить при помощи экранирования – можно лишь уменьшить его интенсивность.
Фактор экранирования гамма-излучения зависит от материала и толщины экрана.
 


Visits
12640, this month
12640

Виды радиоактивных излучений

Навигация по статье:

Радиация и виды радиоактивных излучений, состав радиоактивного (ионизирующего) излучения и его основные характеристики. Действие радиации на вещество.

Что такое радиация


Для начала дадим определение, что такое радиация:

В процессе распада вещества или его синтеза происходит выброс элементов атома (протонов, нейтронов, электронов, фотонов), иначе можно сказать происходит излучение этих элементов. Подобное излучение называют — ионизирующее излучение или что чаще встречается радиоактивное излучение, или еще проще радиация. К ионизирующим излучениям относится так же рентгеновское и гамма излучение.

Радиация — это процесс излучения веществом заряженных элементарных частиц, в виде электронов, протонов, нейтронов, атомов гелия или фотонов и мюонов. От того, какой элемент излучается, зависит вид радиации.

Ионизация — это процесс образования положительно или отрицательно заряженных ионов или свободных электронов из нейтрально заряженных атомов или молекул.

Радиоактивное (ионизирующее) излучение можно разделить на несколько типов, в зависимости от вида элементов из которого оно состоит. Разные виды излучения вызваны различными микрочастицами и поэтому обладают разным энергетическим воздействие на вещество, разной способностью проникать сквозь него и как следствие различным биологическим действием радиации.

Виды радиации

Альфа, бета и нейтронное излучение — это излучения, состоящие из различных частиц атомов.

Гамма и рентгеновское излучение — это излучение энергии.


Альфа излучение

  • излучаются: два протона и два нейтрона
  • проникающая способность: низкая
  • облучение от источника: до 10 см
  • скорость излучения: 20 000 км/с
  • ионизация: 30 000 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: высокое

Альфа (α) излучение возникает при распаде нестабильных изотопов элементов.

Альфа излучение — это излучение тяжелых, положительно заряженных альфа частиц, которыми являются ядра атомов гелия (два нейтрона и два протона). Альфа частицы излучаются при распаде более сложных ядер, например, при распаде атомов урана, радия, тория.

Альфа частицы обладают большой массой и излучаются с относительно невысокой скоростью в среднем 20 тыс. км/с, что примерно в 15 раз меньше скорости света. Поскольку альфа частицы очень тяжелые, то при контакте с веществом, частицы сталкиваются с молекулами этого вещества, начинают с ними взаимодействовать, теряя свою энергию и поэтому проникающая способность данных частиц не велика и их способен задержать даже простой лист бумаги.

Однако альфа частицы несут в себе большую энергию и при взаимодействии с веществом вызывают его значительную ионизацию. А в клетках живого организма, помимо ионизации, альфа излучение разрушает ткани, приводя к различным повреждениям живых клеток.

Из всех видов радиационного излучения, альфа излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но последствия облучения живых тканей данным видом радиации наиболее тяжелые и значительные по сравнению с другими видами излучения.

Облучение радиацией в виде альфа излучения может произойти при попадании радиоактивных элементов внутрь организма, например, с воздухом, водой или пищей, а также через порезы или ранения. Попадая в организм, данные радиоактивные элементы разносятся током крови по организму, накапливаются в тканях и органах, оказывая на них мощное энергетическое воздействие. Поскольку некоторые виды радиоактивных изотопов, излучающих альфа радиацию, имеют продолжительный срок жизни, то попадая внутрь организма, они способны вызвать в клетках серьезные изменения и привести к перерождению тканей и мутациям.

Радиоактивные изотопы фактически не выводятся с организма самостоятельно, поэтому попадая внутрь организма, они будут облучать ткани изнутри на протяжении многих лет, пока не приведут к серьезным изменениям. Организм человека не способен нейтрализовать, переработать, усвоить или утилизировать, большинство радиоактивных изотопов, попавших внутрь организма.


Нейтронное излучение

  • излучаются: нейтроны
  • проникающая способность: высокая
  • облучение от источника: километры
  • скорость излучения: 40 000 км/с
  • ионизация: от 3000 до 5000 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: высокое

Нейтронное излучение — это техногенное излучение, возникающие в различных ядерных реакторах и при атомных взрывах. Также нейтронная радиация излучается звездами, в которых идут активные термоядерные реакции.

Не обладая зарядом, нейтронное излучение сталкиваясь с веществом, слабо взаимодействует с элементами атомов на атомном уровне, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Остановить нейтронное излучение можно с помощью материалов с высоким содержанием водорода, например, емкостью с водой. Так же нейтронное излучение плохо проникает через полиэтилен.

Нейтронное излучение при прохождении через биологические ткани, причиняет клеткам серьезный ущерб, так как обладает значительной массой и более высокой скоростью чем альфа излучение.


Бета излучение

  • излучаются: электроны или позитроны
  • проникающая способность: средняя
  • облучение от источника: до 20 м
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 40 до 150 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: среднее

Бета (β) излучение возникает при превращении одного элемента в другой, при этом процессы происходят в самом ядре атома вещества с изменением свойств протонов и нейтронов.

При бета излучении, происходит превращение нейтрона в протон или протона в нейтрон, при этом превращении происходит излучение электрона или позитрона (античастица электрона), в зависимости от вида превращения. Скорость излучаемых элементов приближается к скорости света и примерно равна 300 000 км/с. Излучаемые при этом элементы называются бета частицы.

Имея изначально высокую скорость излучения и малые размеры излучаемых элементов, бета излучение обладает более высокой проникающей способностью чем альфа излучение, но обладает в сотни раз меньшей способность ионизировать вещество по сравнению с альфа излучением.

Бета радиация с легкостью проникает сквозь одежду и частично сквозь живые ткани, но при прохождении через более плотные структуры вещества, например, через металл, начинает с ним более интенсивно взаимодействовать и теряет большую часть своей энергии передавая ее элементам вещества. Металлический лист в несколько миллиметров может полностью остановить бета излучение.

Если альфа радиация представляет опасность только при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом, то бета излучение в зависимости от его интенсивности, уже может нанести существенный вред живому организму на расстоянии несколько десятков метров от источника радиации.

Если радиоактивный изотоп, излучающий бета излучение попадает внутрь живого организма, он накапливается в тканях и органах, оказывая на них энергетическое воздействие, приводя к изменениям в структуре тканей и со временем вызывая существенные повреждения.

Некоторые радиоактивные изотопы с бета излучением имеют длительный период распада, то есть попадая в организм, они будут облучать его годами, пока не приведут к перерождению тканей и как следствие к раку.


Гамма излучение

  • излучаются: энергия в виде фотонов
  • проникающая способность: высокая
  • облучение от источника: до сотен метров
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: низкое

Гамма (γ) излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов.

Гамма радиация сопровождает процесс распада атомов вещества и проявляется в виде излучаемой электромагнитной энергии в виде фотонов, высвобождающихся при изменении энергетического состояния ядра атома. Гамма лучи излучаются ядром со скоростью света.

Когда происходит радиоактивный распад атома, то из одних веществ образовываются другие. Атом вновь образованных веществ находятся в энергетически нестабильном (возбужденном) состоянии. Воздействую друг на друга, нейтроны и протоны в ядре приходят к состоянию, когда силы взаимодействия уравновешиваются, а излишки энергии выбрасываются атомом в виде гамма излучения

Гамма излучение обладает высокой проникающей способностью и с легкостью проникает сквозь одежду, живые ткани, немного сложнее через плотные структуры вещества типа металла. Чтобы остановить гамма излучение потребуется значительная толщина стали или бетона. Но при этом гамма излучение в сто раз слабее оказывает действие на вещество чем бета излучение и десятки тысяч раз слабее чем альфа излучение.

Основная опасность гамма излучения — это его способность преодолевать значительные расстояния и оказывать воздействие на живые организмы за несколько сотен метров от источника гамма излучения.


Рентгеновское излучение

  • излучаются: энергия в виде фотонов
  • проникающая способность:высокая
  • облучение от источника: до сотен метров
  • скорость излучения: 300 000 км/с
  • ионизация: от 3 до 5 пар ионов на 1 см пробега
  • биологическое действие радиации: низкое

Рентгеновское излучение — это энергетическое электромагнитное излучение в виде фотонов, возникающие при переходе электрона внутри атома с одной орбиты на другую.

Рентгеновское излучение сходно по действию с гамма излучением, но обладает меньшей проникающей способностью, потому что имеет большую длину волны.

Рассмотрев различные виды радиоактивного излучения, видно, что понятие радиация включает в себя совершенно различные виды излучения, которые оказывают разное воздействие на вещество и живые ткани, от прямой бомбардировки элементарными частицами (альфа, бета и нейтронное излучение) до энергетического воздействия в виде гамма и рентгеновского излечения.

Каждое из рассмотренных излучений опасно!


Сравнительная таблица с характеристиками различных видов радиации

характеристикаВид радиации
Альфа излучениеНейтронное излучениеБета излучениеГамма излучениеРентгеновское излучение
излучаютсядва протона и два нейтронанейтроныэлектроны или позитроныэнергия в виде фотоновэнергия в виде фотонов
проникающая способностьнизкаявысокаясредняявысокаявысокая
облучение от источникадо 10 смкилометрыдо 20 мсотни метровсотни метров
скорость излучения20 000 км/с40 000 км/с300 000 км/с300 000 км/с300 000 км/с
ионизация, пар на 1 см пробега30 000от 3000 до 5000от 40 до 150от 3 до 5от 3 до 5
биологическое действие радиациивысокоевысокоесреднеенизкоенизкое

Как видно из таблицы, в зависимости от вида радиации, излучение при одной и той же интенсивности, например в 0.1 Рентген, будет оказать разное разрушающее действие на клетки живого организма. Для учета этого различия, был введен коэффициент k, отражающий степень воздействия радиоактивного излучения на живые объекты.

Коэффициент k
Вид излучения и диапазон энергийВесовой множитель
Фотоны всех энергий (гамма излучение)1
Электроны и мюоны всех энергий (бета излучение)1
Нейтроны с энергией < 10 КэВ (нейтронное излучение)5
Нейтроны от 10 до 100 КэВ (нейтронное излучение)10
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ (нейтронное излучение)20
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ (нейтронное излучение)10
Нейтроны > 20 МэВ (нейтронное излучение)5
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)5
Альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра (альфа излучение)20

Чем выше «коэффициент k» тем опаснее действие определенного вида радиции для тканей живого организма.


Видео: Виды радиации


Электромагнитное излучение

Определение 1

Электромагнитное излучение – это электромагнитные волны, которые возбуждаются разными излучающими объектами (атомами, заряженными частицами, молекулами, антеннами).

С момента зарождения жизни на планете существует стабильный электромагнитный фон.{-12}$ метров для рентгеновского излучения и до нескольких тысяч километров для низкочастотных колебаний. Поэтому воздействие электромагнитных волн с веществом очень отличается в различных частях спектра. Электромагнитные волны значительно отличаются от звука тем, что их можно передать к источнику от приемника через вакуум.

Пример 1

Например, рентгеновские лучи, которые возникают в вакуумной трубке, влияют на фотопленку, что расположены вдали от нее. В то время, как звук колокольчика, что находится под колпаком, невозможно услышать, если откачать воздух из-под колпака.

Глаз человека воспринимает солнечные лучи видимого света, а антенна, что расположена на Земле, — радиосигналы космического аппарата, который удален на миллионы километров.

Замечание 1

Таким образом, для распространения электромагнитных волн никакой материальной среды не требуется.

Виды электромагнитного излучения

В зависимости от длины волны, электромагнитное излучение можно разделить на множество видов:

  1. Видимый свет. Сюда относится то электромагнитное излучение, которое человек может воспринимать зрительно. Длина световых волн в данном случае варьируется от 380 до 780 нанометров. Из этого следует, что электромагнитные волны видимого света очень короткие.
  2. Инфракрасное излучение. Данный вид излучения находится в электромагнитном спектре между радиоволнами и световым излучением. Длина инфракрасных волн значительно больше световых волн и располагается в диапазоне от 780 нанометров до 1-го миллиметра.
  3. Радиоволны. Сюда же можно отнести микроволны, что излучает микроволновая печь. Это самые длинные электромагнитные волны. К ним относится все виды излучения, длина волн которых начинается от 0,5 миллиметра.
  4. Ультрафиолетовое излучение. Данный вид электромагнитного излучения является пагубным для большинства живых существ. Длина таких волн находится в диапазоне от 10 до 400 нанометров. Располагаются волны инфракрасного излучения в промежутке между видимым и рентгеновским излучением.{-10}$ метра. Гамма-лучи имеют самую высокую энергию излучения. Этот вид – самый опасный вид электромагнитного излучения для человеческого организма.

Источники электромагнитного излучения

Несмотря на то, что электромагнитное излучение имеет физические различия, во всех его источниках это излучение возбуждается при помощи движущихся с ускорением электрических зарядов.

Различают два вида источников электромагнитного излучения:

  1. Микроскопические источники электромагнитного излучения. Заряженные частицы в «микроисточниках» переходят из одного энергетического уровня в другой при помощи скачков. Такие скачки происходят внутри молекул и атомов. Излучатели такого типа испускают ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-, инфракрасное и видимое излучение. В некоторых случаях возникает длинноволновое излучение. В качестве примера тут можно привести линию в спектре водорода, которая соответствует длине волны 21 сантиметр. Такое вид излучения играет важную роль в радиоастрономии.
  2. Макроскопические источники электромагнитного излучения. В данном случае свободные электроны проводников совершают периодические синхронные колебания. Электрическая система тут может иметь разные размеры и конфигурации. Системы данного типа генерируют электромагнитное излучение в диапазоне от миллиметровых размеров волн и до самых длинных. Часто применяется в линиях электропередач.

Гамма-лучи при распаде ядер атомов радиоактивных веществ испускаются самопроизвольно. При этом осуществляются сложные процессы, что приводят к изменениям в структуре ядра. Генерируемая частота $f$ определяется при помощи разности энергий $E_1$ и $E_2$ двух состояний ядра:

$f = \frac {(E_1 – E_2)}{h}$, где $h$ — это постоянная Планка.

В соответствии с теорией Планка, энергия кванта электромагнитного излучения определяется при помощи формул:

$E= hv$

$\lambda = \frac {c}{v} $

$v = \frac {c}{\lambda } $

$E = h \frac {c}{\lambda } $, где $h = 6,62 • 10^{-34}$ Дж.2}$

Рентгеновское излучение формируется при бомбардировке в вакууме на поверхности металлического анода при помощи электронов, которые обладают огромными скоростями. Замедляясь в материале анода, данные электроны испускают «тормозное излучение», которое имеет непрерывный спектр. А перестройка внутренней структуры атомов, что происходит в результате электронной бомбардировки, сопровождается испусканием характеристического излучения. Частоты данного излучения определяются материалом анода.

Световое видимое и ультрафиолетовое излучение дают такие же электронные переходы в атоме. Что касается инфракрасного излучения, то оно является результатом трансформаций, которые практически не затрагивают электронную структуру и что связаны с изменением амплитуды колебаний и вращательного момента импульса молекулы.

«Колебательный контур» имеется в генераторах электрических колебаний. Тут электроны совершают вынужденные колебания с частотой, которая зависит от его размеров и конструкции. Самые высокие частоты, которые соответствуют сантиметровым и миллиметровым волнам, генерируются магнетронами и клистронами. Это электровакуумные приборы с металлическими резонаторами, в которых колебания возбуждаются токами электронов.

Колебательный контур в генераторах с низкими частотами состоит из катушки индуктивности $L$ и конденсатора с емкостью $C$, который возбуждается транзисторной или ламповой схемой. Собственная частота такого контура, что близка при малом затухании к резонансной, представлена в виде выражения:

$f = \frac {1} {2} \pi \sqrt {LC}$

Переменные поля низких частот, которые применяются для передачи электроэнергии, создаются электромашинными генераторами тока, где роторы вращаются между магнитными полюсами.

Примеры источников излучения

Вокруг нас постоянно находится множество источников электромагнитного излучения, которые отдают в пространство опасные для человека электромагнитные волны. Перечислить их все практически нереально, поэтому рассмотрим наиболее глобальные и популярные примеры источников электромагнитного излучения:

  • Высоковольтные линии электропередач. Данные источники имеют мощный уровень электромагнитного излучения и высокое напряжение. Если жилой дом расположен менее чем на 1000 метров к таким линиям, то у жителей таких домов возрастают риски возникновения онкологических заболеваний.
  • Электрический транспорт. Сюда относятся поезда метрополитена и электрички, троллейбусы и трамваи, а также обычные лифты в домах и торговых центрах.
  • Радио- и телевизионные вышки. Электромагнитное излучение от таких вышек крайне опасно для человеческого здоровья. Особенно опасны те, что установлены не в соответствии с санитарными нормами.
  • Бытовые приборы. К ним можно отнести микроволновые печи, телевизор, компьютер, энергосберегающие лампы, фены, зарядные устройства и прочие.
  • Мобильные телефоны. Электромагнитное излучение от телефона негативно сказывается на общем самочувствии и плохо воздействует на человеческий мозг.
  • Медицинское оборудование. Рентген, компьютерный томограф, МРТ имеют сильное излучение.

Все мы по-прежнему будем пользоваться этими приборами. Важно при этом минимизировать негативное воздействие, которое оказывают источники электромагнитного излучения.

Урок 02. теплопроводность. конвекция. излучение — Физика — 8 класс

Конспект объясняющего модуля

Цели урока:

– познакомить с тремя способами теплопередачи, сформировать представление о механизмах и особенностях передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;

– научить наблюдать, описывать и объяснять физические явления на основе представлений об изменении внутренней энергии при теплопередаче.

Планируемые результаты обучения учащегося:

– даёт определения теплопроводности, конвекции и излучения, приводит примеры передачи энергии перечисленными способами;

– демонстрирует знание механизмов и особенностей передачи энергии путём теплопроводности, конвекции и излучения;

– сравнивает значения теплопроводности различных веществ;

– приводит примеры и объясняет физические явления на основе полученных знаний о различных способах теплопередачи.

В окружающем нас мире происходят различные физические явления, некоторые из них связаны с изменением внутренней энергии тел.

Внутреннюю энергию можно изменить за счет совершения механической работы и теплопередачи.

Рассмотрим способ изменения внутренней энергии тела путем теплопередачи. Введем определение. Теплопередача – это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

У теплопередачи есть три разновидности: теплопроводность, конвекция, излучение.
Каждый вид теплопередачи имеет свои особенности, присущие только ему.
Рассмотрим первый вид- теплопроводность.

Теплопроводность – это явление, при котором энергия передаётся от одной части тела к другой посредством движения частиц или при непосредственном контакте двух тел.

Разные тела обладают разной теплопроводностью, так как молекулярное строение и скорость движения молекул в разных веществах разная.

У металлов самая высокая (хорошая) теплопроводность, у жидкостей меньше, а у газов самая маленькая ( плохая) теплопроводность.

Важно отметить, что при теплопроводности не происходит переноса вещества и если нет частиц, то нет теплопроводности. Следующий вид теплопередачи- конвекция.

Конвекция – это явление переноса энергии слоями жидкостей или газов.

Конвекция , что следует из определения, может быть только при наличии вещества, а конкретно — жидкости или газа, если же вещества нет, то и не имеет смысла говорить о явлении конвекции.
Конвекцией, например, объясняются бризы — ночные и дневные ветры, возникающие на берегах морей и больших озер.

В летние дни суша прогревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух над сушей нагревается больше, чем над водой. При этом воздух над сушей расширяется, после чего его давление становится меньше давления более холодного воздуха над морем. В результате холодный воздух понизу с моря (где давление больше) перемещается к берегу (где давление меньше) -дует ветер. Это и есть дневной (или морской) бриз.

Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Теперь более высокое давление оказывается над сушей, и потому воздух начинает перемещаться от берега к морю. Это ночной (или береговой) бриз.

Различают два вида конвекции: естественная и вынужденная.

Естественная конвекция происходит сама по себе без внешнего воздействия.

В вынужденной перемещение вещества обусловлено действием внешних сил (насос, лопасти вентилятора и т. п.). Рассмотрим еще один вид теплопередачи- излучение, который может осуществляться в вакууме.

Под излучением, понимают перенос энергии в виде электромагнитных волн.

У излучения есть свои особенности- темные тела быстрее поглощают и излучают энергию, у светлых поглощение и испускание энергии происходит гораздо медленнее.

Кроме того, все нагретые тела, по сравнению с температурой окружающего пространства, испускают энергию. Чем сильнее нагрето тело, тем больше энергии оно испускает.

Это можно увидеть с помощью термоскопа.

Ученые продемонстрировали новый способ поглощения инфракрасного излучения — Наука

МОСКВА, 17 декабря. /Корр. ТАСС Александра Борисова/. Ученые из России (МФТИ) и США продемонстрировал возможность полного поглощения электромагнитного излучения с использованием анизотропного кристалла. Наблюдения обладают фундаментальной важностью для электродинамики и предоставляют исследователям принципиально новый подход к поглощению энергии электромагнитных волн, рассказали ТАСС в МФТИ. Работа опубликована в журнале Physical Review B.

Как поглощается электромагнитное излучение

Классический пример электромагнитного поглотителя, знакомый многим — обычная черная краска. Она выглядит черной именно потому, что значительная часть падающего света поглощается в слое краски и не доходит до наблюдателя. Однако черная краска является сравнительно плохим поглотителем — некоторая доля энергии падающего света (порядка нескольких процентов) всё же отражается в окружающее пространство. Чтобы поглотить падающее излучение полностью, необходимо задействовать явление интерференции. При падении на поглощающую двухслойную систему, если параметры покрытия подобраны верно, отраженные волны компенсируют друг друга — отраженное излучение пропадает вовсе и поглощение становится идеальным (perfect absorption). Такая интерференция называется деструктивной.

В своей работе исследователи из России и США показали, что возникновение деструктивной интерференции не является обязательным требованием для идеального поглощения. В качестве конкретной поглощающей системы учёные предложили анизотропный кристалл — гексагональный нитрид бора. Падающее инфракрасное излучение на определенной длине волны без отражения проходит в такой кристалл и полностью поглощается внутри. При этом нет необходимости в каких-либо просветляющих слоях или подложке для возникновения деструктивной интерференции — отраженного излучения просто не возникает, в отличие от изотропной (т.е. одинаковой во всех направлениях) поглощающей среды.

На данный момент предлагаемый исследователями подход позволяет достичь полного поглощения только для фиксированного значения длины волны и угла падения, которые определяются электронными свойствами материала, в то время как для практических приложений более интересна возможность поглощать энергию в широком диапазоне длин волн и углов. Однако использование альтернативных сильно анизотропных материалов, например, двуосных поглощающих сред, вероятно, поможет в будущем обойти эти ограничения и сделать данный подход более гибким.

Зачем это нужно

Тем не менее, проведённый эксперимент представляет интерес с фундаментальной точки зрения. Он показывает возможность полного поглощения излучения без вовлечения деструктивной интерференции. Такой эффект даёт новый способ контроля за электромагнитным поглощением. В перспективе такие материалы смогут предоставить больше гибкости при разработке поглощающих устройств и сенсоров, работающих в инфракрасном диапазоне.

Эффективное поглощение энергии электромагнитного излучения – краеугольный камень широкого круга практических задач. Прежде всего, поглощение электромагнитной энергии в видимом диапазоне спектра важно для преобразования энергии солнечного излучения в электрическую. Поглощающие материалы в микроволновом диапазоне частот решают не менее важную задачу – они позволяют снизить радиолокационную видимость летательных аппаратов. Кроме того, эффективное поглощение электромагнитных волн важно для применений в области сенсоров, нанохимии, фотодинамической терапии.

примеров излучения (и того, что не является излучением)

Радиация — это испускание и распространение энергии. Вещество не обязательно должно быть радиоактивным, чтобы излучать излучение, потому что излучение охватывает все формы энергии, а не только те, которые образуются в результате радиоактивного распада. Однако все радиоактивные материалы излучают радиацию.

Ключевые выводы: примеры излучения

  • Излучение испускается всякий раз, когда распространяется энергия.
  • Вещество не обязательно должно быть радиоактивным, чтобы испускать радиацию.
  • Не все изотопы элементов излучают радиацию.
  • Общие примеры излучения включают свет, тепло и альфа-частицы.

Примеры излучения

Вот несколько примеров различных типов излучения:

  1. ультрафиолетовый свет от солнца
  2. тепло от горелки печи
  3. видимый свет от свечи
  4. рентгеновское излучение от рентгеновского аппарата
  5. альфа-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде урана
  6. звуковых волн от вашей стереосистемы
  7. микроволн от микроволновой печи
  8. электромагнитное излучение от вашего мобильного телефона
  9. ультрафиолетовое излучение от черного света
  10. излучение бета-частиц от образца стронция-90
  11. гамма-излучение от сверхновой звезды
  12. микроволновое излучение от вашего Wi-Fi роутера
  13. радиоволны
  14. лазерный луч

Как видите, большинство примеров в этом списке — это примеры из электромагнитного спектра, но источником энергии не обязательно должен быть свет или магнетизм, чтобы считаться излучением.В конце концов, звук — это другая форма энергии. Альфа-частицы — это движущиеся энергичные ядра (частицы) гелия.

Примеры того, что не является излучением

Важно понимать, что изотопы не всегда радиоактивны. Например, дейтерий — это нерадиоактивный изотоп водорода. Стакан тяжелой воды комнатной температуры не излучает радиацию. (Теплый стакан с тяжелой водой излучает тепло.)

Более технический пример связан с определением радиации.Источник энергии может излучать излучение, но если энергия не распространяется наружу, она не излучается. Возьмем, например, магнитное поле. Если вы подключите катушку провода к батарее и создадите электромагнит, магнитное поле, которое он генерирует (на самом деле, электромагнитное поле), будет формой излучения. Однако магнитное поле, окружающее Землю, обычно не считается излучением, потому что оно не «отделяется» и не распространяется в космос.

Источник

Определение излучения и примеры

Радиация и радиоактивность — два понятия, которые легко спутать.Просто помните, что вещество не обязательно должно быть радиоактивным, чтобы излучать излучение. Давайте посмотрим на определение радиации и посмотрим, чем оно отличается от радиоактивности.

Определение излучения

Радиация — это испускание и распространение энергии в форме волн, лучей или частиц. Выделяют три основных типа излучения:

  • Неионизирующее излучение: это выделение энергии из низкоэнергетической области электромагнитного спектра. Источники неионизирующего излучения включают свет, радио, микроволны, инфракрасный (тепло) и ультрафиолетовый свет.
  • Ионизирующее излучение: это излучение с достаточной энергией, чтобы удалить электрон с атомной орбитали, образуя ион. Ионизирующее излучение включает рентгеновские лучи, гамма-лучи, альфа-частицы и бета-частицы.
  • Нейтроны: Нейтроны — это частицы, находящиеся в ядре атома. Когда они отрываются от ядра, они обладают энергией и действуют как излучение.

Примеры излучения

Излучение включает в себя излучение любой части электромагнитного спектра, а также выброс частиц.Примеры включают:

  • Горящая свеча излучает излучение в виде тепла и света.
  • Солнце испускает излучение в виде света, тепла и частиц.
  • Уран-238, распадаясь на торий-234, испускает излучение в виде альфа-частиц.
  • Электроны, переходящие из одного энергетического состояния в более низкое, испускают излучение в виде фотона.

Разница между излучением и радиоактивностью

Излучение — это высвобождение энергии, принимает ли она форму волн или частиц.Радиоактивность относится к распаду или расщеплению атомного ядра. При распаде радиоактивный материал выделяет излучение. Примеры распада включают альфа-распад, бета-распад, гамма-распад, высвобождение нейтронов и спонтанное деление. Все радиоактивные изотопы испускают радиацию, но не вся радиация связана с радиоактивностью.

излучения | Климатическое управление Северной Каролины

Радиация — это передача энергии через воздух и космос с помощью световых волн (видимых, ультрафиолетовых и инфракрасных волн).

Почему меня это волнует? Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле и дает энергию, необходимую для роста растений и сельскохозяйственных культур, чтобы мы могли есть. Энергия солнца может быть преобразована во многие другие полезные источники энергии, необходимые для процветания людей и растений.

Я уже должен быть знаком с: Температура


Рисунок A: Излучение Солнца, падающее на Землю

В отличие от конвекции, излучению не требуются жидкости для переноса тепла.Энергия солнца — отличный пример излучения. Солнце излучает свет в широком диапазоне длин волн, и все они содержат энергию. Эти волны также обсуждаются в разделе климата для энергетического баланса. Волны исходят от Солнца и путешествуют в космосе, ударяя по Земле и другим планетам. Как только световые волны попадают в атмосферу и землю, энергия, хранящаяся в волнах, нагревает почву и воздух, позволяя возникать проводимости и конвекции и перемещать энергию по системе земля / атмосфера.[Обратите внимание, что это излучение не то же самое, что ядерная радиоактивность, которая вызвана преобразованием атомов, претерпевающих физические изменения в природных породах, а также атомных электростанциях и бомбах.]

Рис. B: Обжарка зефира излучением

Но Солнце — не единственное, что излучает радиацию. Излучение испускается лампочками, огнем и всем, что имеет температуру. Даже вы светитесь, но на длине волны, недоступной человеческому глазу.Все мы умнее, чем думаем!

Одним из примеров радиационного отопления являются пожары, которые раньше (и могут еще сохраняться) во многих домах зимой. Нам не нужно прикасаться к огню, чтобы почувствовать его тепло (это было бы теплопроводностью, и это не рекомендуется!). Когда мы сталкиваемся с пламенем, мы чувствуем тепло огня на наших лицах из-за испускаемого излучения, даже когда мы слишком далеко, чтобы чувствовать горячий воздух, обдувающий угли. Радиационное нагревание от солнца согревает почву весной и приводит к новому росту растений каждый год по мере прорастания семян в почве.

Как это относится к сельскому хозяйству?

Рис. C: Подсолнухи, поглощающие солнечную радиацию (изображение любезно предоставлено Бриджит Ласситер)

Для роста растениям необходимо поглощать солнечную энергию в виде солнечной радиации (с помощью биохимического процесса, называемого фотосинтезом). Большинство поверхностей листьев созданы для поглощения максимального количества радиации, а растения имеют определенную форму или структуру, чтобы гарантировать, что они максимально эффективно собирают солнечный свет.Со временем были выбраны и выведены культуры, чтобы гарантировать, что эта форма будет такой, чтобы растение могло улавливать как можно больше радиации. Например, гибриды кукурузы были выбраны с течением времени, чтобы их листья не были такими прямостоячими, а скорее вырастали наружу, чтобы большее количество поверхностей листа могло улавливать излучение. Кроме того, некоторые растения обладают биологической способностью изменять направление в зависимости от направления солнца, что называется гелиотропизмом. Один цветок, способный на это, — подсолнечник обыкновенный.

Рисунок D. Растения, поглощающие солнечную радиацию в теплице

Большинство людей знакомы с растениями, растущими в теплицах. Теплицы уже много лет используются для использования солнечного излучения. Люди обнаружили, что они могут выращивать сельскохозяйственные культуры (например, ананасы) в теплицах, что существенно продлило вегетационный период для сельскохозяйственных культур. Раньше тропические культуры нельзя было выращивать в умеренном климате, их вместо этого отправляли на большие расстояния, что делало их очень дорогостоящими.Концепция теплицы (теплицы) заключается в том, что солнечное излучение проходит через прозрачный материал, такой как стекло или пластик. Солнечный свет нагревает воздух и почву внутри теплицы, а растения также могут улавливать излучение. Стены теплицы предотвращают смешивание теплого воздуха внутри с более прохладным наружным воздухом. Теплицы обеспечивают выращивание сельскохозяйственных культур даже при низких температурах за пределами теплицы.

Хотите узнать больше?

Конвекция, проводимость, длинноволновое и коротковолновое излучение

Ссылки на национальные стандарты естественнонаучного образования:

Естественные науки в 5-м классе: 5.P.3.1: Объясните эффекты передачи тепла (при прямом контакте или на расстоянии) между объектами при разных температурах. (проводимость, конвекция, излучение).

7-й класс естественные науки: 7.E.1.5: Объясните влияние конвекции, глобальных ветров и струйного течения на погодные и климатические условия.

Науки о Земле: EEn.1.1.3: Объясните, как солнце производит энергию, которая передается Земле посредством излучения.

Физические науки: PSc. 3.1.1: Объяснение тепловой энергии и ее передачи.


Упражнения, сопровождающие приведенную выше информацию:

Упражнение: Атмосферные процессы — Излучение (Ссылка на исходное задание.)

Описание: Это задание поможет учащимся понять, как объекты получают энергию за счет излучения. Студенты будут записывать температуру за определенный период для материалов разного цвета и разовьют понимание того, как Земля получает и излучает энергию в течение года. Это задание можно настроить как демонстрацию для класса.

Связь с темами: Радиация

Упражнение: Энергетический бюджет Земли (Ссылка на исходное задание.)

Описание: Это упражнение фокусируется на формах теплопередачи, которые происходят в атмосфере Земли. Учащиеся разовьют понимание того, как вещи нагреваются и какие вещи нагреваются быстрее, чем другие.

Связь с темами: Энергетический баланс Земли

Задание: Исследования температуры воздуха (Ссылка на исходное задание.)

Описание: В этом упражнении основное внимание уделяется ежедневным энергетическим циклам Земли, и учащиеся анализируют данные. Для учащихся выбирается одно место, чтобы понять колебания температуры в течение 24-часового периода. Затем температура сравнивается с приходящей солнечной радиацией от солнца в течение того же периода времени, и студенты смогут установить взаимосвязь между двумя наблюдениями.

Связь с темами: температура, радиация, энергетический баланс Земли

Задание: Energy Webquest

Задание учащихся: документ в формате pdf, документ Word

Описание: в этом упражнении учащиеся просматривают несколько веб-сайтов, которые проходят через их уровни атмосфера и перенос энергии в атмосфере.

Связь с темами: структура атмосферы, проводимость, конвекция, радиация

Использование радиации | NRC.gov

Хотя ученые знали об излучении только с 1890-х годов, они разработали множество вариантов использования этой природной силы. Сегодня радиация используется в медицине, науке и промышленности на благо человечества, а также для производства электроэнергии. Кроме того, у излучения есть полезные применения в таких областях, как сельское хозяйство, археология (датирование углерода), исследование космоса, правоохранительные органы, геология (включая горнодобывающую промышленность) и многие другие.Для получения дополнительной информации см. Следующие разделы на этой странице:

Применение в медицине

Больницы, врачи и стоматологи используют различные ядерные материалы и процедуры для диагностики, мониторинга и лечения широкого спектра метаболических процессов и заболеваний у людей. Фактически, диагностические рентгеновские лучи или лучевая терапия были назначены примерно 7 из каждых 10 американцев. В результате медицинские процедуры с использованием излучения спасли тысячи жизней благодаря обнаружению и лечению различных состояний, от гипертиреоза до рака костей.

Наиболее распространенные из этих медицинских процедур включают использование рентгеновских лучей — типа излучения, которое может проходить через нашу кожу. На рентгеновском снимке наши кости и другие структуры отбрасывают тени, потому что они плотнее нашей кожи, и эти тени можно обнаружить на фотопленке. Эффект аналогичен помещению карандаша за лист бумаги и удерживанию карандаша и бумаги перед источником света. Тень от карандаша раскрывается, потому что большая часть света имеет достаточно энергии, чтобы проходить через бумагу, но более плотный карандаш останавливает весь свет.Разница в том, что рентгеновские лучи невидимы, поэтому нам нужна фотопленка, чтобы «увидеть» их за нас. Это позволяет врачам и стоматологам выявлять сломанные кости и проблемы с зубами.

Рентгеновские лучи и другие формы излучения также используются в различных терапевтических целях. Когда они используются таким образом, они чаще всего предназначены для уничтожения раковой ткани, уменьшения размера опухоли или уменьшения боли. Например, радиоактивный йод (в частности, йод-131) часто используется для лечения рака щитовидной железы — болезни, от которой ежегодно страдают около 11 000 американцев.

Рентгеновские аппараты также были подключены к компьютерам в аппаратах, называемых компьютерными томографами (CAT) или компьютерными томографами (CT). Эти инструменты предоставляют врачам цветные изображения, на которых показаны формы и детали внутренних органов. Это помогает врачам находить и идентифицировать опухоли, аномалии размера или другие физиологические или функциональные проблемы с органами.

Кроме того, больницы и радиологические центры в США ежегодно проводят около 10 миллионов процедур ядерной медицины.В таких процедурах врачи вводят слаборадиоактивные вещества пациентам, которых привлекают определенные внутренние органы, такие как поджелудочная железа, почки, щитовидная железа, печень или мозг, для диагностики клинических состояний.

Академические и научные приложения

Университеты, колледжи, средние школы и другие академические и научные учреждения используют ядерные материалы в курсовой работе, лабораторных демонстрациях, экспериментальных исследованиях и в различных приложениях физики здоровья.Например, так же, как врачи могут маркировать вещества внутри тела людей, ученые могут маркировать вещества, которые проходят через растения, животных или наш мир. Это позволяет исследователям изучать такие вещи, как пути, по которым различные типы загрязнения воздуха и воды проходят через окружающую среду. Точно так же радиация помогла нам узнать больше о типах почвы, в которой должны расти различные растения, размерах недавно обнаруженных нефтяных месторождений и следах океанских течений. Кроме того, исследователи используют низкоэнергетические радиоактивные источники в газовой хроматографии для идентификации компонентов нефтепродуктов, смога и сигаретного дыма и даже сложных белков и ферментов, используемых в медицинских исследованиях.

Археологи также используют радиоактивные вещества для определения возраста окаменелостей и других объектов с помощью процесса, называемого углеродным датированием. Например, в верхних слоях нашей атмосферы космические лучи ударяют по атомам азота и образуют естественный радиоактивный изотоп, называемый углеродом-14. Углерод содержится во всех живых существах, и небольшой процент из них составляет углерод-14. Когда растение или животное умирают, они больше не поглощают новый углерод, а углерод-14, который они накапливали в течение своей жизни, начинает процесс радиоактивного распада.В результате через несколько лет старый объект имеет более низкий процент радиоактивности, чем новый объект. Измеряя эту разницу, археологи могут определить приблизительный возраст объекта.

Использование в промышленности

Мы могли бы целый день говорить о многочисленных и разнообразных применениях излучения в промышленности и не завершать список, но несколько примеров иллюстрируют эту мысль. Например, при облучении продукты питания, медицинское оборудование и другие вещества подвергаются воздействию определенных типов излучения (например, рентгеновских лучей), чтобы убить микробы, не нанося вреда дезинфицируемому веществу — и не делая его радиоактивным.При такой обработке продукты портятся намного дольше, а медицинское оборудование (например, бинты, шприцы для подкожных инъекций и хирургические инструменты) стерилизуются без воздействия токсичных химикатов или сильной жары. В результате, там, где мы сейчас используем хлор — химическое вещество, которое токсично и с которым трудно обращаться, — мы можем когда-нибудь использовать радиацию для дезинфекции питьевой воды и уничтожения микробов в сточных водах. Фактически, ультрафиолетовый свет (форма излучения) уже используется для дезинфекции питьевой воды в некоторых домах.

Аналогичным образом, излучение используется для удаления токсичных загрязнителей, таких как выхлопные газы угольных электростанций и промышленности. Например, электронно-лучевая радиация может удалить из окружающей среды опасные диоксиды серы и оксиды азота. Ближе к дому многие ткани, из которых шьется наша одежда, были облучены (обработаны радиацией), прежде чем подвергнуться воздействию выделяющих почву или устойчивых к образованию складок химикатов. Эта обработка заставляет химические вещества связываться с тканью, чтобы наша одежда оставалась свежей и без морщин в течение всего дня, но при этом наша одежда не становится радиоактивной.Точно так же посуда с антипригарным покрытием обрабатывается гамма-излучением, чтобы еда не прилипала к металлической поверхности.

В сельском хозяйстве радиация используется для улучшения производства и упаковки пищевых продуктов. Семена растений, например, подверглись радиационному воздействию, что привело к появлению новых и лучших видов растений. Помимо укрепления растений, радиацию можно использовать для борьбы с популяциями насекомых, тем самым сокращая использование опасных пестицидов. Радиоактивный материал также используется в датчиках, которые измеряют толщину яичной скорлупы, чтобы отсеивать тонкие, бьющиеся яйца перед их упаковкой в ​​картонные коробки.Кроме того, многие из наших пищевых продуктов упакованы в полиэтиленовую термоусадочную пленку, которая подверглась облучению, чтобы ее можно было нагреть выше своей обычной точки плавления, и обернуты вокруг пищевых продуктов, чтобы обеспечить герметичное защитное покрытие.

Повсюду мы видим светоотражающие знаки, обработанные радиоактивным тритием и фосфоресцентной краской. Ионизирующие детекторы дыма, использующие крошечный кусочек америция-241, следят за тем, как мы спим. Датчики, содержащие радиоизотопы, измеряют количество воздуха, попадающего в наше мороженое, в то время как другие предотвращают утечку, поскольку наши бутылки с газировкой тщательно заполняются на заводе.

Инженеры также используют датчики, содержащие радиоактивные вещества, для измерения толщины бумажных изделий, уровней жидкости в резервуарах для нефти и химикатов, а также влажности и плотности почвы и материалов на строительных площадках. Они также используют рентгеновский метод, называемый рентгенографией, для обнаружения в противном случае незаметных дефектов в металлических отливках и сварных швах. Рентгенография также используется для проверки потока масла в закрытых двигателях, а также скорости и способа износа различных материалов. В каротажных устройствах используются радиоактивный источник и оборудование для обнаружения, чтобы идентифицировать и регистрировать образования глубоко внутри ствола скважины (или скважины) для добычи нефти, газа, минералов, грунтовых вод или геологических исследований.Радиоактивные материалы также питают наши мечты о космосе, поскольку они питают наши космические корабли и снабжают электричеством спутники, которые отправляются в миссии в самые отдаленные регионы нашей солнечной системы.

Атомные электростанции

Электроэнергия, производимая при делении ядер — расщеплении атома — является одним из самых больших применений излучения. Поскольку наша страна становится нацией потребителей электроэнергии, нам нужен надежный, обильный, чистый и доступный источник электроэнергии. Мы зависим от него, чтобы он давал нам свет, помогал нам ухаживать и кормить себя, поддерживал работу наших домов и предприятий, а также приводил в действие многие машины, которые мы используем.В результате мы используем около трети наших энергоресурсов для производства электроэнергии.

Электричество можно производить разными способами — с помощью генераторов, работающих от солнца, ветра, воды, угля, нефти, газа или ядерных ядер. В Америке атомные электростанции являются вторым по величине источником электроэнергии (после угольных электростанций), производя примерно 21 процент электроэнергии нашей страны.

Назначение атомной электростанции — кипятить воду для производства пара для питания генератора для производства электроэнергии.Хотя атомные электростанции во многом похожи на другие типы электростанций, вырабатывающих электроэнергию, между ними есть некоторые существенные различия. За исключением солнечных, ветряных и гидроэлектростанций, электростанции (в том числе те, которые используют ядерное деление) кипятят воду для производства пара, который вращает похожие на пропеллер лопасти турбины, вращающей вал генератора. Внутри генератора катушки из проволоки и магнитные поля взаимодействуют, создавая электричество. На этих установках энергия, необходимая для превращения воды в пар, производится либо путем сжигания угля, нефти или газа (ископаемое топливо) в печи, либо путем расщепления атомов урана на атомной электростанции.На атомной электростанции ничего не горит и не взрывается. Скорее, урановое топливо выделяет тепло в результате процесса, называемого делением.

Атомные электростанции работают на уране, который выделяет радиоактивные вещества. Большинство этих веществ находится в урановых топливных таблетках или в герметичных металлических топливных стержнях. Однако небольшие количества этих радиоактивных веществ (в основном газы) смешиваются с водой, которая используется для охлаждения реактора. Другие примеси в воде также становятся радиоактивными при прохождении через реактор.Вода, которая проходит через реактор, обрабатывается и фильтруется для удаления этих радиоактивных примесей перед возвращением в окружающую среду. Тем не менее, незначительные количества радиоактивных газов и жидкостей в конечном итоге выбрасываются в окружающую среду при контролируемых и контролируемых условиях.

Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) установила ограничения на выброс радиоактивности с атомных электростанций. Хотя последствия очень низких уровней радиации трудно обнаружить, ограничения NRC основаны на предположении, что воздействие на население искусственных источников радиации должно составлять лишь небольшую часть облучения, которое люди получают от источников естественного фона.

Опыт показал, что во время нормальной эксплуатации атомные электростанции обычно выделяют лишь небольшую часть радиации, допускаемой установленными NRC лимитами. Фактически, человек, который проводит полный год на границе площадки атомной электростанции, получит дополнительное облучение в размере менее 1 процента от радиации, которую каждый получает от источников естественного фона. Это дополнительное облучение, составляющее около 1 миллибэра (единица измерения поглощения излучения и его эффектов), не вызывает какого-либо вреда для людей.

Страница Последняя редакция / обновление 20 марта 2020 г.

примеров радиационного теплообмена в повседневной жизни

Радиационная теплопередача

Радиационная теплопередача — это способ передачи тепла из одного места в другое в форме волн, называемых электромагнитными волнами. Конвекция и проводимость требуют наличия вещества в качестве среды для переноса тепла от более горячего региона к более холодному.Некоторыми распространенными примерами излучения являются ультрафиолетовый свет от солнца, тепло от горелки печи, видимый свет от свечи, рентгеновские лучи от рентгеновского аппарата.

Вся жизнь на Земле зависит от передачи энергии от Солнца, и эта энергия передается Земле через пустое пространство. Эта форма передачи энергии — тепловое излучение.

Наше солнце — главный источник тепловой энергии. Но как эта тепловая энергия достигает Земли? Он не достигает нас ни за счет теплопроводности, ни за счет конвекции, потому что пространство между Солнцем и атмосферой Земли пусто.Существует третий режим, называемый излучением, с помощью которого тепло передается из одного места в другое. Тепло от солнца доходит до нас через излучение.

См. Также: Типы излучения

Примеры излучения

Примеры излучения

Вот группа примеров излучения в повседневной жизни:

  • Передача электромагнитных волн через микроволновую печь.
  • Тепло, излучаемое радиатором.
  • Солнечное ультрафиолетовое излучение, именно тот процесс, который определяет температуру Земли.
  • Свет, излучаемый лампой накаливания.
  • Эмиссия гамма-лучей ядром.

Как тепло попадает к нам прямо от камина?

Тепло не доходит до нас через воздух из камина, потому что воздух плохо проводит тепло. Тепло не достигает нас конвекцией, потому что воздух, получающий тепло от камина, не движется во всех направлениях. Горячий воздух движется вверх от камина. Тепло от камина достигает нас напрямую посредством другого процесса в виде волн, называемого излучением.Лист бумаги или картона, оставленный на пути излучения, не дает этим волнам достигать нас.
Излучение испускается всеми телами. Скорость испускания излучения зависит от различных факторов, таких как:

  • Цвет и текстура поверхности
  • Температура поверхности
  • Площадь

Почему чашка горячего чая через какое-то время остывает?

Все предметы, лежащие внутри комнаты, включая стены, крышу и пол комнаты, излучают тепло.Однако они одновременно поглощают тепло. Когда температура объекта выше, чем температура окружающей среды, он излучает больше тепла, чем поглощает. В результате его температура продолжает снижаться, пока не станет равной температуре окружающей среды. На этом этапе тело отдает количество тепла, равное количеству тепла, которое оно поглощает.
Когда температура объекта ниже температуры окружающей среды, он излучает меньше тепла, чем поглощает. В результате его температура продолжает повышаться, пока не станет равной температуре окружающей среды.Скорость, с которой различные поверхности излучают тепло, зависит от природы поверхности. С помощью куба Лесли можно сравнить различные поверхности.
Эмиссия и поглощение излучения:
Куб Лесли — это металлический ящик с гранями разной природы.
Четыре грани куба Лесли могут быть следующими:

  • Блестящая посеребренная поверхность
  • Тускло-черная поверхность
  • Белая поверхность
  • Цветная поверхность

Горячая вода заливается в куб Лесли и помещается одной из его граней в сторону детектора излучения.Установлено, что черная матовая поверхность является хорошим излучателем тепла.
Скорость, с которой различные поверхности поглощают тепло, также зависит от природы этих поверхностей. Например, возьмем две поверхности: одна тускло-черная, а другая — полированная серебром поверхность со свечой посередине.
Обнаружено, что матовая черная поверхность хорошо поглощает тепло, поскольку ее температура быстро повышается.

Полированная поверхность плохо поглощает тепло, поскольку ее температура повышается очень медленно.
Также обнаружено, что на передачу тепла посредством излучения также влияет площадь поверхности тела, излучающая или поглощающая тепло. Чем больше площадь, тем больше будет теплопередача. Именно по этой причине в радиаторах делается большое количество щелей для увеличения площади их поверхности.

Что такое тепловое излучение?

«Излучение, испускаемое телом из-за его температуры, называется тепловым излучением». Все тела не только испускают такое излучение, но и поглощают его из своего окружения.Если тело горячее, чем его окружение, оно излучает больше излучения, чем поглощает, и имеет тенденцию охлаждаться. Обычно он приходит в тепловое равновесие с окружающей средой, состояние, при котором его скорости поглощения и испускания излучения равны. Спектр теплового излучения горячего твердого тела непрерывен, его детали сильно зависят от температуры.
Если бы мы постоянно повышали температуру такого тела, мы бы заметили две вещи:

  1. Чем выше температура, тем больше теплового излучения.Сначала корпус кажется тусклым, потом ярко светится: и
  2. Чем выше температура, тем короче длина волны той части спектра, излучающей наибольшую интенсивность. Преобладающий цвет горячего тела изменяется от тускло-красного через ярко-желто-оранжевый до голубоватого «белого каления». Поскольку характеристики его спектра зависят от температуры, мы можем оценить температуру горячего тела, например, раскаленного стального слитка. или звезда из-за испускаемого ею излучения. Глаз видит в основном цвет, соответствующий наиболее интенсивному излучению в видимом диапазоне.

Излучение, испускаемое горячим телом, зависит не только от температуры, но и от материала, из которого оно сделано, его формы и характера поверхности. Например, при 2000 К полированная плоская поверхность вольфрама излучает излучение мощностью 23,5 Вт / см².
Как поддерживать температуру в теплице?
Солнечный свет содержит тепловое излучение (инфракрасное) с длинными волнами, а также световое и ультрафиолетовое излучение с короткими длинами волн.Стекло и прозрачные полиэтиленовые листы позволяют легко проходить коротковолновому излучению, но не длинноволновому тепловому излучению. Таким образом, теплица становится ловушкой тепла. Солнечные лучи легко проходят сквозь стекло и нагревают предметы в теплице.

Эти объекты и растения излучают гораздо более длинные волны излучения. Стеклянные и прозрачные листы полиэтилена не позволяют им легко вырываться и отражаются обратно в теплицу. Это поддерживает внутреннюю температуру теплицы.Парниковый эффект обещает лучший рост некоторых растений.

Двуокись углерода и вода ведут себя так же, как и излучение, как стекло или полиэтилен. Атмосфера Земли содержит углекислый газ и пары воды. Он вызывает парниковый эффект и тем самым поддерживает температуру земли. За последние годы процентное содержание углекислого газа значительно увеличилось.

Это вызвало повышение средней температуры Земли из-за улавливания большего количества тепла из-за парникового эффекта.Это явление известно как Глобальное потепление. Это имеет серьезные последствия для глобального изменения климата.

Последствия радиации

Различные объекты поглощают разное количество падающего на них теплового излучения, отражая оставшуюся часть. Количество тепла, поглощаемого телом, зависит от цвета и характера его поверхности. Черная шероховатая поверхность поглощает больше тепла, чем белая или полированная поверхность.

Так как хорошие поглотители — это еще и хорошие радиаторы тепла. Таким образом, тело черного цвета нагревается, быстро поглощая тепло, достигающее его в солнечный день, а также быстро остывает, отдавая тепло своему окружению.Дно кастрюль делают черным, чтобы увеличить поглощение тепла от огня.

Подобно световым лучам, тепловое излучение подчиняется законам отражения. Количество тепла, отраженного от объекта, зависит от его цвета и характера поверхности. Белая поверхность отражает больше, чем цветные или черные поверхности. Точно так же полированные поверхности являются хорошими отражателями, чем шероховатые поверхности, а отражение теплового излучения больше, чем полированная поверхность.

Применение излучения тепла в повседневной жизни

Каждый объект излучает или излучает некоторое количество тепла.Знания об излучении могут помочь нам во многих отношениях.

  • Когда мы сидим у костра, жар огня достигает нас посредством излучения.
  • Ребра охлаждения в задней части холодильника должны быстро излучать тепло в окружающую среду. Его поверхность сделана шероховатой и окрашена в черный цвет.
  • В жаркие летние дни рекомендуется носить белую или светлую одежду. Белый цвет поглощает меньше тепла, чем темный.
  • В холодных регионах используют теплицу для лучшего роста растений.Солнечное излучение проходит через стекло или пластик и нагревает почву и растения. Растения и почва поглощают и излучают радиацию и повышают температуру в теплице. Растения хорошо растут в условиях повышенной температуры теплицы.
  • Термосы

  • предназначены для поддержания температуры жидкостей в горячем состоянии за счет сведения к минимуму потерь тепла четырьмя способами: теплопроводностью, конвекцией, излучением и испарением. Проведение и конвекция через стенки колбы предотвращаются за счет вакуума между двойными стеклянными стенками колбы.Проводимость через захваченный воздух над жидкостью минимальна, поскольку воздух очень плохо проводит тепло. Стопор обычно изготавливается из пластика, который также плохо проводит тепло.

Испарение и конвекция происходят только при удалении пластиковой пробки во время использования. Потери тепла за счет излучения остановить труднее, поскольку лучистое тепло может проходить через вакуум. Чтобы свести к минимуму потери тепла через излучение, стенки стекла посеребрены, чтобы отражать лучистое тепло обратно в горячую жидкость.

  • Чайники, блестящие поверхности плохо излучают радиацию, блестящие чайники могут дольше сохранять чай теплее, чем черный чайник.
  • Теплица также работает по принципу излучения, при котором тепло улавливается зимой, чтобы согреться внутри помещения.

Радиационная теплопередача (видео)

Смотрите также:

Излучение черного тела
Проводимость тепла
Конвекция тепла

Определение излучения по Merriam-Webster

ра · ди · а · ция

| \ Rā-dē-ā-shən

\

б

: процесс излучения лучистой энергии в виде волн или частиц.

с (1)

: комбинированные процессы излучения, передачи и поглощения лучистой энергии

б

: энергия, излучаемая в виде волн или частиц

Примеры излучения

Радиация

Мы можем думать о ядерных реакторах или фильмах об инопланетянах, когда думаем о слове «излучение», но реальность гораздо менее интенсивна.Радиация — это просто термин, относящийся к энергии, которая распространяется в форме частиц или волн, часто на большие расстояния в космосе.

Есть две основные категории излучения, ионизирующее и неионизирующее, и основное различие между ними заключается в том, насколько они вредны для живых существ. Ионизирующее излучение является наиболее вредной формой, но это не означает, что воздействие определенных типов неионизирующего излучения не может иметь негативных последствий.

Ионизирующее излучение бывает трех типов: альфа-частицы, бета-частицы и гамма-частицы.Альфа-излучение наименее эффективно, потому что его можно остановить, просто подняв лист записной книжки. Бета и гамма, с другой стороны, довольно серьезны, и для остановки частиц требуются барьеры из определенных материалов и толщиной, иногда даже до нескольких футов.

Ионизирующее излучение может быть очень вредным для людей и других живых существ.

Примеры излучения:

1. Неионизирующее излучение

Неионизирующее излучение, которое практически не причиняет вреда живым существам, включает такие вещи, как свет и тепло, например, от лампочек и фенов, звук из динамиков радио или телевизора, частоты, управляющие пультами дистанционного управления, и даже магниты. .Беспроводные телефоны, компьютерные экраны и другие технологии неоднократно подвергались сомнению на протяжении многих лет, но всегда доказывалась их безопасность с учетом вероятного воздействия на человека.

2. Ионизирующее излучение

Это вид излучения, который в неправильных дозах может быть вредным или смертельным для организмов. Он включает в себя такие вещи, как рентгеновские лучи, солнечное излучение, лучевое лечение рака или других заболеваний, многократное воздействие сканеров безопасности в аэропортах, радиация, обнаруженная в космосе, которой подвергаются космонавты, и многие другие источники.Законодательство предлагалось неоднократно, чтобы гарантировать, что количество воздействия вредного излучения ограничено в целях защиты населения.