Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение

«Виды теплопередачи:
теплопроводность, конвекция, излучение»

---

---

Теплопередача – это способ изменения внутренней энергии тела при передаче энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому без совершения работы. Существуют следующие виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность

Теплопроводность – это процесс передачи энергии от одного тел а к другому или от одной части тела к дpугой благодаря тепловому движению частиц. Важно, что при теплопроводности не происходит перемещения вещества, от одного тела к другом у или от одной части телa к другой передается энергия.

Разные вещества обладают разной теплопроводностью. Если на дно пробирки, наполненной водой, положить кусочек льда и верхний её конец поместить над пламенем спиртовки, то через некоторое время вода в верхней части пробирки закипит, а лёд при этом не растает. Следовательно, вода, так же как и все жидкости, обладает плохой теплопроводностью.

Ещё более плохой теплопроводность ю обладают газы. Возьмём пробирку, в которой нет ничего, кроме воздуха, и расположим её над пламенем спиртовки. Палец, помещённый в пробирку, не почувствует тепла. Следовательно, воздух и другие газы обладает плохой теплопроводностью.

Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими — сильно разреженные газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.

Конвекция

Как известно, газы и жидкости плохо проводят теплоту. В то же время от батарей парового отопления нагревается воздух. Это происходит благодаря такому виду теплопроводности, как конвекция.

Если вертушку, сделанную из бумаги, поместить над источником тепла, то вертушка начнёт вращаться. Это происходит потому, что нагретые менее плотные слои воздуха под действием выталкивающей силы поднимаются вверх, а более холодные движутся вниз и занимают их место, что и приводит к вращению вертушки.

Конвекция — вид теплопередачи, при котором энергия передаётся слоями жидкости или газа.  Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит.

Излучение

Третий вид теплопередачи — излучение. Если поднести руку к спирали электроплитки, включённой в сеть, к горящей электрической лампочке, к нагретому утюгу, к батарее отопления и т.п., то можно явно ощутить тепло.

Опыты также показывают, что чёрные тела хорошо поглощают и излучают энергию, а белые или блестящие плохо испускают и плохо поглощают её. Они хорошо энергию отражают. Поэтому понятно, почему летом носят светлую одежду, почему дома на юге предпочитают красить в белый цвет.

Путём излучения энергия передаётся от Солнца к Земле. Поскольку пространство между Солнцем и Землёй представляет собой вакуум (высота атмосферы Земли много меньше расстояния от неё до Солнца), то энергия не может передаваться ни путём конвекции, ни путём теплопроводности. Таким образом, для передачи энергии путём излучения не требуется наличия какой-либо среды, эта теплопередача может осуществляться и в вакууме.

---

Конспект урока «Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение».

Следующая тема: «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость».

 

теплопроводность, конвекция, излучение – FIZI4KA

1. Существуют три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность можно наблюдать на следующем опыте. Если к металлическому стержню с помощью воска прикрепить несколько гвоздиков (рис. 68), закрепить один конец стержня в штативе, а другой нагревать на спиртовке, то через некоторое время гвоздики начнут отпадать от стержня: сначала отпадет тот гвоздик, который ближе к спиртовке, затем следующий и т.д.

Это происходит потому, что при повышении температуры воск начинает плавиться. Поскольку гвоздики отпадали не одновременно, а постепенно, можно сделать вывод, что температура стержня повышалась постепенно. Следовательно, постепенно увеличивалась и внутренняя энергия стержня, она передавалась от одного его конца к другому.

2. Передачу энергии при теплопроводности можно объяснить с точки зрения внутреннего строения вещества. Молекулы ближнего к спиртовке конца стержня получают от неё энергию, их энергия увеличивается, они начинают более интенсивно колебаться и передают часть своей энергии соседним частицам, заставляя их колебаться быстрее. Те, в свою очередь передают энергию своим соседям, и процесс передачи энергии распространяется по всему стержню. Увеличение кинетической энергии частиц приводит к повышению температуры стержня.

Важно, что при теплопроводности не происходит перемещения вещества, от одного тела к другому или от одной части тела к другой передается энергия.

Процесс передачи энергии от одного тела к другому или от одной части тела к другой благодаря тепловому движению частиц называется теплопроводностью.

3. Разные вещества обладают разной теплопроводностью. Если на дно пробирки, наполненной водой, положить кусочек льда и верхний её конец поместить над пламенем спиртовки, то через некоторое время вода в верхней части пробирки закипит, а лёд при этом не растает. Следовательно, вода, так же как и все жидкости, обладает плохой теплопроводностью.

Ещё более плохой теплопроводностью обладают газы. Возьмём пробирку, в которой нет ничего, кроме воздуха, и расположим её над пламенем спиртовки. Палец, помещённый в пробирку, не почувствует тепла. Следовательно, воздух и другие газы обладает плохой теплопроводностью.

Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими — сильно разреженные газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.

4. Как известно, газы и жидкости плохо проводят теплоту. В то же время от батарей парового отопления нагревается воздух. Это происходит благодаря такому виду теплопроводности, как конвекция.

Если на дно колбы с водой аккуратно через трубочку опустить кристаллик марганцево-кислого калия и нагревать колбу снизу так, чтобы пламя касалось её в том месте, где лежит кристаллик, то можно увидеть, как со дна колбы будут подниматься окрашенные струйки воды. Достигнув верхних слоёв воды, эти струйки начнут опускаться.

Объясняется это явление так. Нижний слой воды нагревается от пламени спиртовки. Нагреваясь, вода расширяется, её объём увеличивается, а плотность соответственно уменьшается. На этот слой воды действует архимедова сила, которая выталкивает нагретый слой жидкости вверх. Его место занимает опустившийся вниз холодный слой воды, который, в свою очередь, нагреваясь, перемещается вверх и т.д. Следовательно, энергия в данном случае переносится поднимающимися потоками жидкости (рис. 69).

Подобным образом осуществляется теплопередача и в газах. Если вертушку, сделанную из бумаги, поместить над источником тепла (рис. 70), то вертушка начнёт вращаться. Это происходит потому, что нагретые менее плотные слои воздуха под действием выталкивающей силы поднимаются вверх, а более холодные движутся вниз и занимают их место, что и приводит к вращению вертушки.

Теплопередача, которая осуществляется в этом опыте и в опыте, изображенном на рисунках 69, 70, называется конвекцией.

Конвекция — вид теплопередачи, при котором энергия передаётся слоями жидкости или газа.

Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит.

5. Третий вид теплопередачи — излучение. Если поднести руку к спирали электроплитки, включённой в сеть, к горящей электрической лампочке, к нагретому утюгу, к батарее отопления и т.п., то можно явно ощутить тепло.

Если закрепить металлическую коробочку (теплоприёмник), одна сторона которой блестящая, а другая чёрная, в штативе, соединить коробочку с манометром, а затем налить в сосуд, у которого одна поверхность белая, а другая чёрная, кипяток, то, повернув сосуд к чёрной стороне теплоприёмника сначала белой стороной, а затем чёрной, можно заметить, что уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, понизится. При этом он сильнее понизится, когда сосуд обращён к теплоприёмнику чёрной стороной (рис. 71).

Понижение уровня жидкости в манометре происходит потому, что воздух в теплоприёмнике расширяется, это возможно при нагревании воздуха. Следовательно, воздух получает от сосуда с горячей водой энергию, нагревается и расширяется. Поскольку воздух обладает плохой теплопроводностью и конвекция в данном случае не происходит, т.к. плитка и теплоприёмник располагаются на одном уровне, то остаётся признать, что сосуд с горячей водой излучает энергию.

Опыт также показывает, что чёрная поверхность сосуда излучает больше энергии, чем белая. Об этом свидетельствует разный уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником.

Чёрная поверхность не только излучает больше энергии, но и больше поглощает. Это можно также доказать экспериментально, если поднести включённую в сеть электроплитку сначала к блестящей стороне тенлоприёмника, а затем к чёрной. Во втором случае жидкость в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, опустится ниже, чем в первом.

Таким образом, чёрные тела хорошо поглощают и излучают энергию, а белые или блестящие плохо испускают и плохо поглощают её. Они хорошо энергию отражают. Поэтому понятно, почему летом носят светлую одежду, почему дома на юге предпочитают красить в белый цвет.

Путём излучения энергия передаётся от Солнца к Земле. Поскольку пространство между Солнцем и Землёй представляет собой вакуум (высота атмосферы Земли много меньше расстояния от неё до Солнца), то энергия не может передаваться ни путём конвекции, ни путём теплопроводности. Таким образом, для передачи энергии путём излучения не требуется наличия какой-либо среды, эта теплопередача может осуществляться и в вакууме.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. В твёрдых телах теплопередача может осуществляться путём

1) конвекции
2) излучения и конвекции
3) теплопроводности
4) конвекции и теплопроводности

2. Теплопередача путём конвекции может происходить

1) только в газах
2) только в жидкостях
3) только в газах и жидкостях
4) в газах, жидкостях и твёрдых телах

3. Каким способом можно осуществить теплопередачу между телами, разделёнными безвоздушным пространством?

1) только с помощью теплопроводности
2) только с помощью конвекции
3) только с помощью излучения
4) всеми тремя способами

4. Благодаря каким видам теплопередачи в ясный летний день нагревается вода в водоёмах?

1) только теплопроводность
2) только конвекция
3) излучение и теплопроводность
4) конвекция и теплопроводность

5. Какой вид теплопередачи не сопровождается переносом вещества?

1) только теплопроводность
2) только конвекция
3) только излучение
4) только теплопроводность и излучение

6. Какой(-ие) из видов теплопередачи сопровождается(-ются) переносом вещества?

1) только теплопроводность
2) конвекция и теплопроводность
3) излучение и теплопроводность
4) только конвекция

7. В таблице приведены значения коэффициента, который характеризует скорость процесса теплопроводности вещества, для некоторых строительных материалов.

В условиях холодной зимы наименьшего дополнительного утепления при равной толщине стен требует дом из

1) газобетона
2) железобетона
3) силикатного кирпича
4) дерева

8. Стоящие на столе металлическую и пластмассовую кружки одинаковой вместимости одновременно заполнили горячей водой одинаковой температуры. В какой кружке быстрее остынет вода?

1) в металлической
2) в пластмассовой
3) одновременно
4) скорость остывания воды зависит от её температуры

9. Открытый сосуд заполнен водой. На каком рисунке правильно изображено направление конвекционных потоков при приведённой схеме нагревания?

10. Воду равной массы нагрели до одинаковой температуры и налили в две кастрюли, которые закрыли крышками и поставили в холодное место. Кастрюли совершенно одинаковы, кроме цвета внешней поверхности: одна из них чёрная, другая блестящая. Что произойдёт с температурой воды в кастрюлях через некоторое время, пока вода не остыла окончательно?

1) Температура воды не изменится ни в той, ни в другой кастрюле.
2) Температура воды понизится и в той, и в другой кастрюле на одно и то же число градусов.
3) Температура воды в блестящей кастрюле станет ниже, чем в чёрной.
4) Температура воды в чёрной кастрюле станет ниже, чем в блестящей.

11. Учитель провёл следующий опыт. Раскалённая плитка (1) размещалась напротив полой цилиндрической закрытой коробки (2), соединённой резиновой трубкой с коленом U-образного манометра (3). Первоначально жидкость в коленах находилась на одном уровне. Через некоторое время уровни жидкости в манометре изменились (см. рисунок).

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Передача энергии от плитки к коробке осуществлялась преимущественно за счёт излучения.
2) Передача энергии от плитки к коробке осуществлялась преимущественно за счёт конвекции.
3) В процессе передачи энергии давление воздуха в коробке увеличивалось.
4) Поверхности чёрного матового цвета по сравнению со светлыми блестящими поверхностями лучше поглощают энергию.
5) Разность уровней жидкости в коленах манометра зависит от температуры плитки.

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Внутреннюю энергию тела можно изменить только в процессе теплопередачи.
2) Внутренняя энергия тела равна сумме кинетической энергии движения молекул тела и потенциальной энергии их взаимодействия.
3) В процессе теплопроводности осуществляется передача энергии от одних частей тела к другим.
4) Нагревание воздуха в комнате от батарей парового отопления происходит, главным образом, благодаря излучению.
5) Стекло обладает лучшей теплопроводностью, чем металл.

Ответы

Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение

5 (100%) 1 vote

8 ответов на вопросы о радиации, возникшие после просмотра сериала «Чернобыль»

Ребята, мы вкладываем душу в AdMe.ru. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Сериал «Чернобыль» вызвал оживленную дискуссию и противоречивые отзывы. Однако это не помешало ему стать лучшим в мире по версии IMDb на данный момент.

Редакция AdMe.ru тоже посмотрела сериал, и у нас остались вопросы по поводу одной из его «главных героинь» — радиации. Мы постарались разобраться в этом сложном явлении и простым языком рассказать, как радиация действует на нас в повседневной жизни.

1. Чем опасна радиация?

Естественный радиационный фон постоянно присутствует на Земле. Некоторые нестабильные частицы зародились еще в горниле Большого взрыва, а период их полураспада сопоставим с возрастом Вселенной. К этому добавляется ионизирующее излучение из космоса. Но в обычных масштабах оно не опасно для человека.

Совсем другая картина складывается при атомных бомбардировках или техногенных катастрофах с мощнейшими выбросами ионизирующих частиц. Энергия, образующаяся при делении радиоактивных ядер, «выбивает» электроны из атомов клеток, что приводит к нарушению их функций. Так возникает лучевая болезнь.

2. Как проявляется лучевая болезнь? Как ее лечить?

Первые признаки болезни — тошнота, рвота, дезориентация — возникают при проникновении радиоактивных частиц в организм через кожу, с вдыхаемым воздухом или вместе с пищей. Поэтому главной задачей медиков на первом этапе лечения является выведение активных частиц с помощью капельниц и промывания. При облучении высокими дозами развивается острая форма заболевания, главным образом страдает кроветворная система. В этом случае применяют переливание крови и пересадку костного мозга.

Особый урон организму наносится в случае повреждения обеих спиралей ДНК. Она уже не может правильно восстановиться, заполняя свободное пространство случайными нуклеотидами. Это приводит к перерождению тканей и образованию опухолей. Последствия могут проявляться в течение длительного времени. Поломки в хромосомах половых клеток передаются по наследству и приводят к мутациям в следующих поколениях.

3. Как защититься от радиации?

Это зависит от того, какой вид излучения мы рассматриваем. Радиация, или ионизирующее излучение, при взаимодействии с веществом вызывает превращение ядер в его атомах в ядра других элементов. При этом образуются частицы разного типа:

• В ходе альфа-распада испускается альфа-частица. Защититься от нее поможет простая одежда.
• Бета-частица намного меньше альфа-частицы, поэтому способна проникать вглубь неплотных материалов. Стекло или алюминиевый лист способны задержать этот тип излучения.
• Гамма-излучение обладает наибольшей проникающей способностью. От него не защитят ни спецкостюмы, ни противогазы. В этом случае поможет очень плотный материал: не только свинец, накладки из которого используют герои сериала, но также сталь, вольфрам и другие тяжелые металлы. Также помогут толстые бетонные стены, что учитывается при строительстве подземных бункеров.
• Помимо этого в ходе реакции образуются нейтроны. Их энергию способны рассеять вода, полиэтилен и другие полимеры.

4. Как деактивировать зараженное вещество?

« Тепловое излучение »

1. Тепловое излучение, его особенности, виды и характеристика.

Тепловое излучение – это электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возбуждаемое за счёт его внутренней энергии.

Всякое другое излучение, возбуждаемое не нагреванием, а каким-либо другим способом (электрическим разрядом, химической реакцией, рентгеновскми лучами и т. п.) не является тепловым.

Для получения теплового излучения тепло нагревается до опрещлённой температуры и выделение тепла происходит чаще всего в инфракрасной (ИК) области спектра излучения. Поэтому тепловое излучение называют температурным.

По международным стандартам тепловое излучение делится не 3 группы:

1 группа – ИК (область А) –

=780÷1400 [нм]

2 группа – ИК (область В) – =1400÷3000 [нм]

3 группа – ИК (область С) – =3000÷10⁶ [нм]

Особенности теплового излучения.

1. Тепловое излучение – универсальное явление, присущее все телам и происходящее при любой температуре, отличной от абсолютного нуля температур:

(t

о_абс= –273⁰С T_абс= 0⁰К)

2. Инертность теплового излучения и его спектральный состав зависят от температуры и природы тел. Поэтому такое излучение не всегда воспринимается глазом как свечение. Чаще всего оно расположено в ИК – области, но при очень высоких температурах заходит и в ультрафиолетовую область.

3. Тепловое излучение является равновесным, т.е. в изолированной системе при T= const тело излучает за единицу времени с единицы площади столько же энергии, сколько и получает её извне.

4. Наряду с тепловым излучением все тела обладают способностью поглощать тепловую энергию извне.

Основные характеристики теплового излучения

и поглощения

Лучистая энергия “W”

(энергия излучения)

Ф=

Лучистый поток = Вт

(поток излучения)

Это энергия излучения, переносимая за единицу времени или мощность излучения.

==

Излучательная способность Вт

(энергетическая светимость) м²

Это энергия электромагнитного излучения по всевозможным направлениям с единицы площади при данной температуре. Эта величина зависит от природы тела; состояния поверхности излучаемого тела; термодинамической температуры “T”; от длинны волны излучения “ ”. Поэтому различают полную (интегральную) излучательную способность и спектральную излучательную способность.

а) Интегральная – определяется энергией излучения во всём диапазоне длин волн от “ ”, до“₂ ”.

R_т=

Вт

м²

б) Спектральная – определяется энергией излучения в единичном интервале длин волн от

“”до “d ”. Зависит от длины волны (), так и от температуры (T)

“dR_T(;d)” – поток в спектральном интервале от “” до “d”.

“dλ” – ширина спектрального интервала

Связь между интегральной и спектральной излучательными способностями выражается формулой:

R_T=r_λ;T · d

=

Поглощательная способность

(коэффициент поглощения)

Это отношение потока излучения, поглощённого данным телом к потоку излучения, упавшего на него при данной температуре.

Тепловое излучение — это… Что такое Тепловое излучение?

Теплово́е излуче́ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счёт их тепловой энергии. Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра, т.е на длины волн от 0,74 мкм до 1000 мкм. Отличительной особенностью лучистого теплообмена является то, что он может осуществляться между телами, находящимися не только в какой-либо среде, но и вакууме.

Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.

Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.

Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции).

Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.

Основные свойства теплового излучения

• Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности
• Интенсивность теплового излучения неравномерна по частотам и имеет явно выраженный максимум при определенной частоте
• C ростом температуры общая интенсивность теплового излучения возрастает
• C ростом температуры максимум излучения смещается в сторону больших частот (меньших длин волн)
• Тепловое излучение характерно для тел независимо от их агрегатного состояния
• Отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит , что если мы поместим тело в термоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии.

Основные понятия и характеристики теплового излучения

Энергетическая светимость тела

Энергетическая светимость тела — — физическая величина, являющаяся функцией температуры и численно равная энергии, испускаемой телом в единицу времени с единицы площади поверхности по всем направлениям и по всему спектру частот.

 ;     Дж/с·м² = Вт/м²

Спектральная плотность энергетической светимости

Спектральная плотность энергетической светимости — функция частоты и температуры характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн).

Аналогичную функцию можно написать и через длину волны

Можно доказать, что спектральная плотность энергетической светимости, выраженная через частоту и длину волны, связаны соотношением:

Поглощающая способность тела

Поглощающая способность тела —  — функция частоты и температуры, показывающая, какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело, поглощается телом в области частот вблизи

где  — поток энергии, поглощающейся телом.

 — поток энергии, падающий на тело в области вблизи

Отражающая способность тела

Отражающая способность тела —  — функция частоты и температуры, показывающая какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело, отражается от него в области частот вблизи

где  — поток энергии, отражающейся от тела.

 — поток энергии, падающий на тело в области вблизи

Абсолютно черное тело

Абсолютно черное тело — это физическая абстракция (модель), под которой понимают тело, полностью поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение

 — для абсолютно черного тела

Подробнее Абсолютно черное тело

Серое тело

Серое тело — это такое тело, коэффициент поглощения которого не зависит от частоты, а зависит только от температуры

 — для серого тела

Объемная плотность энергии излучения

Объемная плотность энергии излучения —  — функция температуры, численно равная энергии электромагнитного излучения в единицу объема по всему спектру частот

Спектральная плотность энергии

Спектральная плотность энергии —  — функция частоты и температуры, связанная с объемной плотностью излучения формулой:

Следует отметить, что спектральная плотность энергетической светимости для абсолютно черного тела связана со спектральной плотностью энергии следующим соотношением:

 — для абсолютно черного тела

Основные законы теплового излучения

См. также

Литература

• Планк М. Теория теплового излучения, пер. с нем., Л.— М., 1935
• Соболев В. В. Перенос лучистой энергии в атмосферах звезд и планет, М., 1956
• Боеворт Р. Ч. Л., Процессы теплового переноса, пер. с англ., М., 1957
• Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962.
• Ташлыкова-Бушкевич И. И. Физика. Уч. пособие. В 2 ч. Ч. 2. Минск, 2008

Ссылки

Поглощение электромагнитного излучения — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Поглощение электромагнитного излучения — процесс потери энергии потоком электромагнитного излучения вследствие взаимодействия с веществом.

Поглощённое излучение может быть полностью или частично излучено средой вновь: на частотах, отличных от частоты поглощённого излучения. Зависимость поглощения от частоты определяется спектром поглощения вещества, а отношение величины поглощённого потока к величине падающего потока — коэффициентом поглощения. Количественные характеристики процесса поглощения изучает фотометрия.

Обратным поглощению процессом является рассеяние электромагнитного излучения, частным случаем которого является отражение электромагнитных волн на границе раздела сред.

В классическом представлении — поглощение обусловлено вынужденными колебаниями электрических зарядов (или атомов) в переменном поле электромагнитной волны при условии, что существует канал диссипации энергии этих колебаний (обусловленный, например, трением или столкновением колеблющихся зарядов друг с другом, вследствие чего изменяются амплитуды и фазы их гармонических колебаний, то есть происходит переход энергии колебаний в тепловую энергию)^[1]. В макромире — это взаимодействие выглядит как переход электромагнитной энергии в другие виды энергии.

В квантовой физике — поглощение происходит порциями (квантами), в результате переходов квантовой системы между различными квантовыми состояниями. Поглощённая энергия может: перейти в тепло, быть излучённой в процессе фотолюминесценции, вызвать фотохимические реакции — и тому подобное.

Количественно поглощение в простейших случаях описывается показателем поглощения. Так, согласно закону Бугера — Ламберта — Бера, интенсивность света, распространяющегося в поглощающей среде, спадает с расстоянием по закону:

I=I0⋅exp⁡(−k⋅x){\displaystyle I=I_{0}\cdot \exp \left(-k\cdot x\right)}

где I{\displaystyle I} и I0{\displaystyle I_{0}} — интенсивности излучения (в данной точке и в точке x=0{\displaystyle x=0}), k{\displaystyle k} — показатель поглощения, а x{\displaystyle x} — координата вдоль направления распространения излучения.

Изучение принципов поглощения электромагнитного излучения и его измерение — применяются в областях, таких как:

• Яворский Б. М., Детлаф А. А. Курс физики. Том III. Волновые процессы, оптика, атомная и ядерная физика (рус.). — Москва: Высшая школа, 1972.

• Сивухин Д. В. Оптика // Общий курс физики. — 3-е изд., стереот. — М.: Физматлит, 2005. — Т. 4. — 792 с. — ISBN 5-9221-0228-1.

Солнечная, Космическая, Земная и Бытовая, Естественный Фон, Допустимая и Смертельная Доза, Воздействие на Организм Человека

29.04.2019

Под радиоактивностью подразумевается шаткость ядер в некоторых атомах. Она может проявляться в их восприимчивости к самопроизвольным превращениям (говоря научным термином — распадам), сопровождаемым проистеканием ионизирующих излучений, другими словами — радиацией. Энергетическая составляющая таких излучений довольно-таки значительна,  вследствие этого она может влиять на вещества, с процессом создания новых ионов различных знаков. Вызывание радиации при помощи химической реакции невозможно, потому что это является целиком физическим процессом.

Радиацию различают в виде:

• Альфа-частиц — сравнительно тяжелых частиц, заряженных положительно, представляющих собой ядра гелия;
• Бета-частиц — обычных электронов;
• Гамма-излучений — обладающих той же природой, что и свет, но с намного большей проникающей способностью;
• Нейтронов — таких электрически нейтральных частиц, возникающих главным образом поблизости с работающими атомными реакторами, подступы к которым должны быть категорически ограничены;
• Рентгеновских лучей — похожих с гамма-излучением, но обладающих меньшей энергией.

Следует отметить, что Солнце является одним из природных источников такого излучения, но земная атмосфера защищает планету от такого вида радиации.

Разновидности радиационного излучения

Самыми опасными для людей являются альфа-, бета- и гамма-излучения, которые могут приводить к нешуточным недомоганиям, включая генетические нарушения, а также смерть. Уровень воздействия радиации на самочувствие людей находится в полной зависимости от разновидности излучения, его продолжительности, а также частоты. Из этого следует, что последствия от радиации могут быть как при разовом взаимодействии с источником, так и про многократном.

Так, например, если хранить слаборадиоактивные предметы в домашней обстановке, в частности антиквариат, обработанные радиацией драгоценные камни либо изделия из радиоактивного пластика, то воздействия не избежать.

Единицы измерения радиоактивности

Радиоактивность измеряют в Беккерелях (БК), что соответствует одному распаду в секунду. Уровень содержания радиоактивности в веществах также часто оценивают единицами веса — Бк/кг, либо объемами — Бк/куб. м³. Порой можно повстречать такую единицу — Кюри (Ки). Она является выражением огромной величины, равной 37 биллионам Бк. В процессе распада веществ источники испускают ионизирующие излучения, мерой которых являются экспозиционные дозы. Они измеряются Рентгенами (Р). Один Рентген является величиной довольно-таки значительный, отчего на практике обычно используется миллионная (мкР) или тысячная (мР) доля Рентгена.

Бытовыми дозиметрами измеряю процессы ионизации в течение определенного времени. Имеется в виду не сама экспозиционная доза, а лишь уровень ее мощности. Единицей измерения является микрорентген/час. Собственно этот показатель и считается самым важным для людей, благодаря ему можно произвести оценку опасности тех или иных источников радиации.

Влияние радиации на состояние здоровья людей

Влияние радиации на людской организм называется облучением. В процессе этого воздействия радиоактивная энергия внедряется в клетки, при этом разрушая их. При облучении могут проявляться самые разнообразные болезни, типа инфекционных осложнений, нарушений обмена веществ, злокачественных опухолей и лейкоза, бесплодия, катаракты и многого другого. В особенности необычайно остро радиация может воздействовать на процесс деления клеток, из-за этого она представляет чрезвычайную опасность для детского организма.

Людской организм может реагировать не столько на саму радиацию, как на ее источники. Проникновение в организм радиоактивных веществ может происходить разными путями. Например, появление ее в кишечнике может происходить при приеме пищи или воды, в легких — в  процессе дыхания, а на коже или через нее при проведении медицинской диагностики с помощью радиоизотопов. Это будет так называемым внутренним облучением.

Как вывести радиацию из организма? Таким вопросом, несомненно, задаются многие люди. Так, например, известно, что при употреблении отдельных продуктов питания, а также витаминов можно оказать помощь организму в его очистке от незначительных радиоактивных доз. Хотя во времена Чернобыльской катастрофы ходили слухи, что представители КГБ знали, как вывести радиацию, находясь в зоне, и выходили из нее без вреда для организма. Домыслы  опирались на то, что они якобы принимали внутрь какой-то особый совершенно секретный активированный уголь или какой-то аналог.

Компьютеры – это тоже источники радиации?

Такие вопросы в эру компьютерных технологий и техники беспокоят многих людей. Единственными элементами в компьютерах, которые в теории могут быть радиоактивными, считаются только мониторы, в особенности электролучевые. В современных дисплеях, жидкокристаллических и плазменных, радиоактивных свойств не наблюдается.

В ЭЛТ-мониторах, как и в телевизорах, наблюдаются слабые источники излучения, но это рентгеновские типы излучений. Они возникают на внутренних поверхностях стекол экранов. Существенной толщиной этих же стекол, и поглощается большая их часть. В настоящее время не удалось обнаружить какое-либо негативное влияние ЭЛТ-мониторов на состояние здоровья, а в случае повального использования жидкокристаллических мониторов такие вопросы и вовсе потеряют свою актуальность.

Могут ли люди быть источниками радиации?

При воздействии радиации на людские организмы, в последних не образуются радиоактивные вещества, то есть люди не превращаются сами в источники радиации. Между прочим, производство рентгеновских снимков, наперекор широко распространенным представлениям, тоже является безопасными для людей. Следовательно, в противоположность заболеваниям, лучевые поражения от одного человека к другому передаваться не могут, тем не менее, присутствие радиоактивных предметов, несущих в себе заряды, может представлять опасность.

Как измеряются уровни радиации?

В основном уровни радиации измеряются при помощи дозиметров. Наличие таких бытовых приборов незаменимо для тех, кто намеревается предельно обезопаситься от вредоносного, да и вообще порой смертельного радиоактивного воздействия. Основным предназначением бытовых дозиметров является замер доз радиации в тех местах, где находятся люди, а также обследование каких-либо объектов или предметов. Это могут быть грузы, стройматериалы, деньги, продукты питания, детские игрушки и пр. Приобретают приборы, измеряющие уровни радиации, главным образом люди, которые нередко бывают в районах с радиоактивным загрязнением, в частности вызванным аварией на ЧАЭС. Следует отметить, что такие очаги существуют почти в большинстве областей европейской части России.

Помогают дозиметры и тем, кто бывают на незнакомых территориях, удаленных от цивилизаций, например в походах, при сборе грибов и ягод, а также на охоте. Непременным условием, особенно в последнее время, считается обследование на наличие радиационной безопасности мест, предполагаемых под строительство или приобретения домов, дач, огородов или земельных участков, в противном случае, подобные приобретения могут принести лишь смертельную опасность или тяжелые заболевания.

Очистка продуктов питания, земли или предметов от радиации почти невозможна, как заявляют современные ученные. Хотя имеются, конечно же, неподтвержденные данные, что установки для такой очистки существуют еще давно, как минимум со времен Чернобыля, но они по каким-то неведомым причинам засекречены. Таким образом, единственным доступным способом по защите себя и своей семьи остается держаться от всего этого как можно дальше. С помощью бытовых дозиметров как раз таки можно заниматься выявлением потенциально опасных источников.

Какие существуют мифы о радиации

В умах людей на сегодняшний день существуют разные мнения о радиации: использование йода или свинца для защиты от излучений, зеленые свечения радиоактивных веществ и другие мифы. Можно ли развенчать такое околонаучное мифотворчество и побороть общепринятые заблуждения? Что же говорит наука?

Радиацию «создали» люди

Ложь

Сама по себе радиация естественного происхождения. В частности, в результате солнечного излучения также происходит зарождение радиационного фона. На юге, где, как известно, имеется весьма яркое и жаркое солнце, естественный радиационный фон довольно-таки высокий. Конечно, он не губительный для людей, однако он более высокий, чем в странах северного полушария. Кроме того, имеется и космическая радиация, которая из открытого космоса доходит до нашей планеты и встречается с атмосферой.

Наличие свинцовых стен защитит от радиации

Частичная правда

Объясняя эту точку зрения, желательно разобраться с некоторыми моментами. Во-первых, имеются несколько разновидностей радиации, которые в свою очередь связанны с самыми разнообразными типами распространяющихся частиц. Например, имеющиеся альфа-излучения весьма эффективно ионизируют все вокруг. Однако их может задержать обыкновенная верхняя одежда. Таким образом, если перед людьми находятся источники альфа-излучений, а они при этом одеты, да еще и в очках, то ничего страшного им не угрожает.

У бета-излучений ионизирующая восприимчивость ниже, однако это уже более глубоко проникающая радиация. Но и она может быть остановлена, к примеру, при помощи небольшого слоя алюминиевой фольги.

Ну и гамма-излучения, которые обладают, если сравнивать с одинаковой интенсивностью, наименьшей ионизирующей способностью. При этом они обладают наилучшей проникающей характеристикой, вследствие этого и считаются наиболее опасными. Таким образом, в каких бы защитных костюмах люди ни были перед гамма-источниками, они все равно бессильны и в любом случае получат свою дозу радиации.

Собственно предохранение от гамма-излучений в большинстве своем ассоциируется у людей с наличием свинцовых погребов, бункеров и прочими подобными атрибутами. Конечно, одинаковая толщина свинцового слоя будет куда более эффективной, чем такие же слои, к примеру, бетонных или деревянных укрытий. Свинец не является волшебным материалом, хотя и обладает важнейшим параметром — высокой плотностью. Собственно по причине высокой плотности материалы из свинца в действительности нередко употреблялись в защитных сооружениях середины XX столетия, в самом разгаре ядерной гонки вооружений. При всем при том свинец имеет определенную токсичность, отчего на сегодняшний день для тех же целей люди предпочитают пользоваться, к примеру, более толстыми слоями бетона.

Употребление йода может защитить от радиационного заражения

Ложь

Употребление йода либо каких-нибудь его соединений абсолютно не противостоит негативному воздействию радиации. Так почему же медиками рекомендуется принятие йода, когда происходят техногенные катастрофы, при которых происходит выброс радионуклидов в атмосферу? А все потому, что когда в атмосфере или в воде обнаруживается присутствие радиоактивного йода-131, он весьма стремительно проникает в организмы людей. После чего происходит его накопление в щитовидных железах, с резким повышением рисков по развитию рака и прочих болезней, связанных с этими «нежными» органами. Заблаговременно «наполнив по максимуму» йодные депо в щитовидных железах, можно снизить захват радиоактивного йода и, следовательно, предохранить ткани от дальнейших накоплений радиации.

Все радиоактивные вещества обязательно светятся

Частичная правда

Все, что так или иначе связано с радиоактивным свечением специалисты называют радиолюминесценцией, и это не считается каким-то чрезвычайно распространенным явлением. Причем, оно по обыкновению вызывается не свечением самих радиоактивных материалов, а происходит при взаимодействии излучаемой радиации с окружающими материалами.

Еще в 1920–1930-х годах, на пике публичной заинтересованности в радиоактивных материалах, в различные бытовые приборы, лекарства и во многое другое, в том числе и в краску для стрелок в часах и окраски циферблата добавляли немного радия. В основном эту краску составляла основа сульфида цинка, смешанная с медью. Примеси радия испускали радиоактивное излучение, а при взаимодействии с краской светились зеленым.

Радиационное облучение обязательно приведет к мутациям

Правда

Действительно процесс радиоактивного излучения может привести к самым разнообразным повреждениям в ДНК-спиралях. Чтобы восстановить целостную систему генов, в процессе репарации поврежденные участки заполняются с помощью случайных нуклеотидов. Это является одним из вариантов возникновения нового вида мутации.

При всем при том желательно не забывать, что люди довольно-таки неплохо защищены от фоновых радиоактивных излучений. Присутствие фоновой радиации необязательно может привести к повреждению ДНК-спирали. Иногда, если у одной из двух цепей произошло повреждение, то она всегда может восстановиться, используя резервную вторую цепь.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Автор статьи:

Богуславский Сергей

Я бывший военнослужащий, офицер, и военная тематика мне близка, я в ней легко ориентируюсь.

Свежие публикации автора:

С друзьями поделились: