Недавно увидел интересный опрос:
http://vk.com/ph_student?w=wall-35642103_9974
Удивился, когда не нашел ни среди перечисленных вариантов, ни среди комментариев ни одного ответа, который считаю праильным и полным.
Все написанное ниже скорее предназнаечено для школьников и студентов младших курсов. А если кто-то глубоко разбирается в проблеме или увидит ошибки и неточности в моих рассуждениях, то комментируйте.
Итак:
"Почему для обогрева часто используются источники инфракрасного излучения?"
Как известно, существует три вида передачи тепла: конвекция, теплопроводность и излучение. Передать энергию телу можно разными видами излучения: и ультрафиолетом, и микроволновым излучением (вспомним про микроволновку), и инфракрасным, и т.д, но предпочтение все же отдают ИК- излучению. Почему?
Для начала надо разобраться с понятиями температура.
Как многие знают из курса общей физики, энергия, переданная телу, идет на увеличение его внутренней энергии и на работу, совершаемую этим телом (1-ое начало термодинамики). С помощью понятий внутренняя энерги и энтропия в курсе статфизики аккуратно определяется понятие температуры. Его я приводит не буду. Все желающие могут его найти, например, в 5 томе Ландау Лифшица. В курсе школьной физики температура вводится для идеального газа как мера средней кинетичнеской энергии поступательного движения его молекул. Нам этого определения будет достаточно.
Если говорить о твердых телах и жидкостях (помним, что более чем на половину человек состоит из воды), то температуру также можно считать мерой средней кинетической энергии, но КОЛЕБАТЕЛЬНОГО движения молекул, из которых состоит тело. Не стоит выше сказанное принимать за строгое определение. Так вот энергетические спектры колебаний практически всех атомов и молекул (как уединенных, так и образующих твердое тело), лежат в ИК области (см., например, википедию "molecular vibration"). Таким образом, колебания молекул наиболее эффективно возбуждать ИК-излучением. Фактически фотоны напрямую возбуждают колебания молекул, увеличивая внутреннюю энергию тела, то есть повышают его температуру.
Конечно колебания молекул можно возбудить и более энергетичным фотоном (например, из ультрафиолетового спектра), который, оторвет от атома или молеклы валентный электрон. Далее этот электрон будет релаксировать и раздавать свою энергию малыми порциями соседним атомам, заставляя их колебаться (возбуждать фононы). Но такой способ крайне не безопасен и способен убить живую молекулу (кварцевание) или нанести серьезную травму (солнечный ожог, ожог роговицы).
http://vk.com/ph_student?w=wall-35642103_9974
Удивился, когда не нашел ни среди перечисленных вариантов, ни среди комментариев ни одного ответа, который считаю праильным и полным.
Все написанное ниже скорее предназнаечено для школьников и студентов младших курсов. А если кто-то глубоко разбирается в проблеме или увидит ошибки и неточности в моих рассуждениях, то комментируйте.
Итак:
"Почему для обогрева часто используются источники инфракрасного излучения?"
Как известно, существует три вида передачи тепла: конвекция, теплопроводность и излучение. Передать энергию телу можно разными видами излучения: и ультрафиолетом, и микроволновым излучением (вспомним про микроволновку), и инфракрасным, и т.д, но предпочтение все же отдают ИК- излучению. Почему?
Для начала надо разобраться с понятиями температура.
Как многие знают из курса общей физики, энергия, переданная телу, идет на увеличение его внутренней энергии и на работу, совершаемую этим телом (1-ое начало термодинамики). С помощью понятий внутренняя энерги и энтропия в курсе статфизики аккуратно определяется понятие температуры. Его я приводит не буду. Все желающие могут его найти, например, в 5 томе Ландау Лифшица. В курсе школьной физики температура вводится для идеального газа как мера средней кинетичнеской энергии поступательного движения его молекул. Нам этого определения будет достаточно.
Если говорить о твердых телах и жидкостях (помним, что более чем на половину человек состоит из воды), то температуру также можно считать мерой средней кинетической энергии, но КОЛЕБАТЕЛЬНОГО движения молекул, из которых состоит тело. Не стоит выше сказанное принимать за строгое определение. Так вот энергетические спектры колебаний практически всех атомов и молекул (как уединенных, так и образующих твердое тело), лежат в ИК области (см., например, википедию "molecular vibration"). Таким образом, колебания молекул наиболее эффективно возбуждать ИК-излучением. Фактически фотоны напрямую возбуждают колебания молекул, увеличивая внутреннюю энергию тела, то есть повышают его температуру.
Конечно колебания молекул можно возбудить и более энергетичным фотоном (например, из ультрафиолетового спектра), который, оторвет от атома или молеклы валентный электрон. Далее этот электрон будет релаксировать и раздавать свою энергию малыми порциями соседним атомам, заставляя их колебаться (возбуждать фононы). Но такой способ крайне не безопасен и способен убить живую молекулу (кварцевание) или нанести серьезную травму (солнечный ожог, ожог роговицы).
Recently I saw an interesting poll:
http://vk.com/ph_student?w=wall-35642103_9974
I was surprised when I didn’t find among the listed options, nor among the comments, a single answer that I consider correct and complete.
Everything written below is more likely for schoolchildren and junior students. And if someone deeply understands the problem or sees errors and inaccuracies in my reasoning, then comment.
So:
"Why are infrared sources often used for heating?"
As you know, there are three types of heat transfer: convection, thermal conductivity and radiation. You can transfer energy to the body with different types of radiation: ultraviolet, and microwave radiation (remember the microwave), and infrared, etc., but still give preference to infrared radiation. Why?
First you need to understand the concepts of temperature.
As many people know from the course of general physics, the energy transferred to the body goes to increase its internal energy and the work done by this body (the first law of thermodynamics). Using the concepts of internal energy and entropy in the course of statistics, the concept of temperature is accurately determined. I will not lead him. Everyone can find it, for example, in the 5th volume of Landau Lifshitz. In a course in school physics, temperature is introduced for an ideal gas as a measure of the average kinetic energy of the translational motion of its molecules. This definition will be enough for us.
If we talk about solids and liquids (remember that more than half of people consist of water), then the temperature can also be considered a measure of the average kinetic energy, but the VIBRATIONAL motion of the molecules that make up the body. It is not necessary to take the foregoing as a strict definition. So, the energy spectra of vibrations of almost all atoms and molecules (both solitary and forming a solid) lie in the IR region (see, for example, Wikipedia “molecular vibration”). Thus, vibration of molecules is most effectively excited by infrared radiation. In fact, photons directly excite molecular vibrations, increasing the internal energy of the body, that is, increase its temperature.
Of course, the vibrations of molecules can also be excited by a more energetic photon (for example, from the ultraviolet spectrum), which will tear a valence electron from an atom or molecule. Further, this electron will relax and distribute its energy in small portions to neighboring atoms, causing them to oscillate (excite phonons). But this method is extremely unsafe and can kill a living molecule (quartzization) or cause serious injury (sunburn, corneal burn).
http://vk.com/ph_student?w=wall-35642103_9974
I was surprised when I didn’t find among the listed options, nor among the comments, a single answer that I consider correct and complete.
Everything written below is more likely for schoolchildren and junior students. And if someone deeply understands the problem or sees errors and inaccuracies in my reasoning, then comment.
So:
"Why are infrared sources often used for heating?"
As you know, there are three types of heat transfer: convection, thermal conductivity and radiation. You can transfer energy to the body with different types of radiation: ultraviolet, and microwave radiation (remember the microwave), and infrared, etc., but still give preference to infrared radiation. Why?
First you need to understand the concepts of temperature.
As many people know from the course of general physics, the energy transferred to the body goes to increase its internal energy and the work done by this body (the first law of thermodynamics). Using the concepts of internal energy and entropy in the course of statistics, the concept of temperature is accurately determined. I will not lead him. Everyone can find it, for example, in the 5th volume of Landau Lifshitz. In a course in school physics, temperature is introduced for an ideal gas as a measure of the average kinetic energy of the translational motion of its molecules. This definition will be enough for us.
If we talk about solids and liquids (remember that more than half of people consist of water), then the temperature can also be considered a measure of the average kinetic energy, but the VIBRATIONAL motion of the molecules that make up the body. It is not necessary to take the foregoing as a strict definition. So, the energy spectra of vibrations of almost all atoms and molecules (both solitary and forming a solid) lie in the IR region (see, for example, Wikipedia “molecular vibration”). Thus, vibration of molecules is most effectively excited by infrared radiation. In fact, photons directly excite molecular vibrations, increasing the internal energy of the body, that is, increase its temperature.
Of course, the vibrations of molecules can also be excited by a more energetic photon (for example, from the ultraviolet spectrum), which will tear a valence electron from an atom or molecule. Further, this electron will relax and distribute its energy in small portions to neighboring atoms, causing them to oscillate (excite phonons). But this method is extremely unsafe and can kill a living molecule (quartzization) or cause serious injury (sunburn, corneal burn).
У записи 7 лайков,
0 репостов.
0 репостов.
Эту запись оставил(а) на своей стене Андрей Богданов
