Какое основное свойство инфракрасного излучения используется в быту
Перейти к содержимому

Какое основное свойство инфракрасного излучения используется в быту

  • автор:

Что такое инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение: свойства, источники, длина волны

Для того, чтобы понять принцип работы инфракрасных излучателей, необходимо представлять себе суть такого физического явления как инфракрасное излучение.

Диапазон инфракрасного излучения и длина волны

Инфракрасное излучение — это разновидность электромагнитного излучения, занимающего в спектре электромагнитных волн диапазон от 0,77 до 340 мкм. При этом диапазон от 0,77 до 15 мкм считается коротковолновым, от 15 до 100 мкм — средневолновым, а от 100 до 340 — длинноволновым. Коротковолновая часть спектра примыкает к видимому свету, а длинноволновая сливается с областью ультракоротких радиоволн. Поэтому инфракрасное излучение обладает как свойствами видимого света (распространяется прямолинейно, отражается, преломляется как и видимый свет), так и свойствами радиоволн (оно может проходить сквозь некоторые материалы, непрозрачные для видимого излучения). Инфракрасные излучатели с температурой на поверхности от 700 С до 2500 С имеют длину волны 1,55-2,55 мкм и называются «светлыми» — по длине волны они ближе к видимому свету, излучатели с более низкой температурой поверхности имеют большую длину волны и называются «темными».

Источники инфракрасного излучения

Вообще говоря, любое тело, нагретое до определенной температуры, излучает тепловую энергию в инфракрасном диапазоне спектра электромагнитных волн и может передавать эту энергию посредством лучистого теплообмена другим телам. Передача энергии происходит от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, при этом, разные тела имеют различную излучающую и поглощающую способность, которая зависит от природы двух тел, от состояния их поверхности и т.д. Электромагнитное излучение обладает квантово-фотонным характером. При взаимодействии с веществом фотон поглощается атомами вещества, передавая им свою энергию. При этом возрастает энергия тепловых колебаний атомов в молекулах вещества, т.е. энергия излучения переходит в теплоту. Суть лучистого отопления состоит в том, что горелка, являясь источником излучения, генерирует, формирует в пространстве и направляет тепловое излучение в зону обогрева. Оно попадает на ограждающие конструкции (пол, стены), технологическое оборудование, людей, находящихся в зоне облучения, поглощается ими и нагревает их. Поток излучения, поглощаясь поверхностями, одеждой и кожей человека, создает тепловой комфорт без повышения температуры окружающего воздуха. Воздух в обогреваемых помещениях, оставаясь практически прозрачным для инфракрасного излучения, нагревается за счет «вторичного тепла», т.е. конвекции от конструкций и предметов, нагретых излучением.

Свойства и применение инфракрасного излучения

Установлено, что воздействие инфракрасного радиационного отопления благоприятно сказывается на человеке. Если тепловое излучение с длиной волны больше 2 мкм воспринимается в основном кожным покровом с проведением образовавшейся тепловой энергии внутрь, то излучение с длиной волны до 1,5 мкм проникает через поверхность кожи, частично нагревает ее, достигает сети кровеносных сосудов и непосредственно повышает температуру крови. При определенной интенсивности теплового потока его воздействие вызывает приятное тепловое ощущение. При лучистом обогреве человеческое тело отдает большую часть избыточного тепла путем конвекции окружающему воздуху, имеющему более низкую температуру. Такая форма теплоотдачи действует освежающе и благоприятно влияет на самочувствие. В нашей стране изучение технологии инфракрасного отопления ведется с 30-х годов как применительно к сельскому хозяйству, так и для промышленности. Проведенные медико-биологические исследования позволили установить, что системы инфракрасного отопления более полно отвечают специфике животноводческих помещений, чем конвективные системы центрального или воздушного отопления. Прежде всего, за счет того, что при инфракрасном обогреве температура внутренних поверхностей ограждений, особенно пола, превышает температуру воздуха в помещении. Этот фактор благоприятно сказывается на тепловом балансе животных, исключая интенсивные потери тепла. Инфракрасные системы, работающие совместно с системами естественной, вентиляции обеспечивают снижение относительной влажности воздуха до нормативных значений (на свинофермах и в телятниках до 70-75% и ниже). В результате работы этих систем температурно-влажностный режим в помещениях достигает благоприятных параметров. Применение систем лучистого отопления для сельскохозяйственных зданий позволяет не только создавать необходимые условия микроклимата, но и интенсифицировать производство. Во многих хозяйствах Башкирии (колхоз им. Ленина, колхоз им. Нуриманова) значительно увеличилось получение приплода после внедрения инфракрасного отопления (увеличение опороса в зимний период в 4 раза), возросла сохранность молодняка (с 72,8% до 97,6%). В настоящее время система инфракрасного отопления установлена и отработала уже один сезон на предприятии «Чувашский бройлер» в пригороде г. Чебоксары. По отзывам руководителей хозяйства, в период минимальных зимних температур -34-36 С система работала бесперебойно и обеспечивала требуемое тепло для выращивания птицы на мясо (напольное содержание) в период 48 дней. В настоящее время ими рассматривается вопрос об оборудовании инфракрасными системами остальных птичников.

Какое основное свойство инфракрасного излучения используется в быту

УПС, страница пропала с радаров.

*размещая тексты в комментариях ниже, вы автоматически соглашаетесь с пользовательским соглашением

Вам может понравиться Все решебники

Рудзитис, Фельдман

Макарычев, Миндюк, Нешков

Happy English

Разумовская

Разумовская, Львова

Никольский

Никольский, Потапов

Боголюбов, Иванова

©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших и средних классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.

Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.

Инфракрасное излучение: что это такое, длина волны, частота, свойства

Инфракрасное излучение невидимо для наших глаз, но это не значит, что другие наши органы чувств не могут его воспринимать. Тепло, которое мы ощущаем, сидя у костра, вызвано именно инфракрасным излучением, испускаемым горящими поленьями. Инфракрасное излучение окружает нас постоянно, поскольку все объекты с температурой выше нуля, а значит, и наши тела, являются источниками инфракрасного излучения.

Инфракрасное излучение (сокращенно ИК ), — это электромагнитное излучение, которое человеческий глаз не может обнаружить, с длиной волны больше, чем у красного света. Диапазон инфракрасного излучения охватывает длины волн от 780 нм до примерно 1 мм (другими словами: от 0,78 мкм до примерно 1000 мкм) и частоту от 300 ГГц и до 385 ТГц. С более длинноволновой стороны он граничит с микроволновым диапазоном излучения.

Человек и его изображение в области инфракрасного излучения

Как и все электромагнитные волны, инфракрасное излучение распространяется в вакууме со скоростью света c = 3*10 8 м/c. Электромагнитная волна характеризуется:

  • частота f , т.е. число полных изменений магнитного и электрического полей в секунду, выраженное в герцах (Гц);
  • длина волны λ, т.е. расстояние между соседними точками, где электрическое и магнитное поля имеют одинаковую фазу.

Эти величины связаны между собой: чем выше частота, тем короче длина волны: f = c / λ .

Энергия кванта излучения, фотона, прямо пропорциональна частоте и обратно пропорциональна длине волны: E = h * f = h * c / λ , где h — постоянная Планка, h = 4,14·10 –15 эВ·с = 6,63·10 –34 Дж·с .

Энергия инфракрасных фотонов меньше, чем у видимого света.

Свойства

Инфракрасное излучение испускается всеми телами. Его также называют тепловым излучением. Тепловое излучение охватывает широкий диапазон длин волн, от ультрафиолетового до инфракрасного, но максимум этого излучения находится в определенном диапазоне длин волн, зависящем от температуры.

Испускание теплового излучения вызвано беспорядочным движением электрически заряженных частиц в веществе. Максимальное излучение от человеческого тела, а также от предметов при комнатной температуре происходит при длине волны около 10 мкм. Энергия теплового излучения сильно зависит от температуры тела — она прямо пропорциональна T 4 , где T — температура по абсолютной шкале. Из этого следует, что тело с более высокой температурой излучает гораздо больше энергии, чем тело с более низкой температурой.

Инфракрасное излучение условно делится на ближнее и дальнее инфракрасное излучение:

  • Ближнее инфракрасное излучение — это волны в диапазоне (0,78 — 10) мкм. Они излучаются телами с температурой выше комнатной, например, лампой накаливания, костром и т.д.
  • Дальнее инфракрасное излучение — это волны в диапазоне (10 — 1000) мкм. Источниками этого излучения являются тела, находящиеся при комнатной температуре и ниже.

Инфракрасное излучение ассоциируется у нас с отоплением. Действительно, известны инфракрасные лампы (инфракрасные нагреватели), используемые для нагрева человеческого тела в терапевтических целях (рис. 2.). Но инфракрасное излучение может также охлаждать тело. Как это возможно?

Инфракрасные лампы нагревают тело пациента

Выделение инфракрасного излучения происходит за счет внутренней энергии организма. Когда тело поглощает инфракрасное излучение, энергия поглощенных электромагнитных волн преобразуется в увеличение внутренней энергии. В условиях равновесия потоки тепловой энергии равны — одинаковое количество энергии излучается и поглощается телом. Температура тела при этом остается постоянной.

Инфракрасное отопление.

Когда поглощенное излучение несет больше энергии, чем испущенное, внутренняя энергия тела увеличивается, и его температура повышается. Это объясняет, почему мы можем греться у огня или согревать руки, держа их у стакана с горячим чаем. В космосе и в вакууме инфракрасное излучение является единственным способом передачи тепловой энергии.

Инфракрасное охлаждение.

Когда тело имеет более высокую температуру, чем его окружение, испускаемое излучение имеет больше энергии, чем поглощаемое. Тело теряет внутреннюю энергию, и его температура снижается. Падение температуры происходит быстрее, чем в результате теплопроводности, поскольку воздух является плохим проводником тепла. Каждый, кто стоял рядом с большой глыбой льда, ощущал холод от ее бока. Но не лед излучает холод, а человеческое тело, которое направляет на лед больше энергии, чем получает от него.

Роль инфракрасного излучения в регулировании температуры на поверхности Земли.

Инфракрасное излучение играет важную роль в энергетическом балансе атмосферы Земли. Солнечное излучение, в основном в видимом световом диапазоне, достигает поверхности Земли. Нагретая поверхность Земли испускает инфракрасное излучение в качестве вторичного излучения. Это излучение, проходя через атмосферу, в значительной степени поглощается содержащимися в ней водяным паром, углекислым газом, метаном и другими парниковыми газами, повышая температуру воздуха.

Можно подсчитать, что если бы Земля не имела атмосферы, ее средняя температура, обусловленная балансом поглощенного и испущенного излучения, была бы чуть меньше -18°C. Однако мы знаем, что средняя температура нашего земного шара более чем на 33°C выше и составляет около 15°C. Таким образом, атмосфера является теплоизоляцией Земли. Температура на Земле подходит для жизни, потому что парниковые газы (углекислый газ, водяной пар) прозрачны для видимого света, но поглощают инфракрасное излучение.

Применение

Благодаря своим свойствам инфракрасное излучение имеет множество применений и оказывает большое влияние на нашу повседневную жизнь. Оно используется в химическом анализе для определения структуры материалов. Оно также используется в терапевтических целях в так называемой диатермии — процедуре, которая заключается во внутреннем прогревании болезненных мышц и суставов.

Оно используется в термолокации для наблюдения за объектами в темноте с помощью ночного зрения, например, наблюдение за летучими мышами в пещере ночью. Поскольку инфракрасное излучение меньше поглощается при прохождении через туман и облака, чем видимое излучение, оно используется для фотографирования объектов на значительном расстоянии.

Тепловизионная камера, используемая, например, военными, также использует инфракрасное излучение. Это излучение также используется в пультах дистанционного управления домашними электронными устройствами (например, телевизором, видеомагнитофоном, дверью гаража, сигнализацией), в управлении трамвайными выключателями.

Основное свойство инфракрасного излучения в быту

Инфракрасное излучение – одно из самых важных свойств электромагнитного спектра, которое широко используется в быту. Это коротковолновое электромагнитное излучение обладает особенными физическими свойствами, которые позволяют его успешно применять в различных сферах деятельности. Одним из основных свойств инфракрасного излучения, которое используется в быту, является его способность нагревать различные объекты и поверхности.

В бытовых условиях этот принцип используется, например, в инфракрасных обогревателях. Они работают на основе превращения электрической энергии в инфракрасное излучение, которое обогревает окружающие объекты и людей. Благодаря этому принципу инфракрасное излучение обеспечивает эффективный и равномерный нагрев помещения без использования вентиляции или циркуляции воздуха.

Кроме того, инфракрасное излучение используется в бытовой технике, такой как печи, плиты и сушилки. Некоторые модели печей и плит имеют функцию гриля, которая использует инфракрасное излучение для нагрева продуктов питания. Такой способ нагрева позволяет равномерно поджарить и приготовить пищу с сохранением ее вкуса и полезных свойств.

Кроме бытовых применений, инфракрасное излучение находит свое применение и в других сферах. Например, оно используется в медицине для диагностирования и лечения некоторых заболеваний. Также оно используется в системах видеонаблюдения для определения и прослеживания движения объектов в темноте.

Особенности использования инфракрасного излучения в быту

Отопление: Инфракрасное излучение может использоваться для обогрева помещений в бытовых условиях. Инфракрасные обогреватели превосходно справляются с поддержанием комфортной температуры в жилых помещениях, террасах или беседках. В отличие от традиционных систем отопления, инфракрасные обогреватели направляют тепло точно на объекты, минуя потоки воздуха, что позволяет существенно сократить потери тепла.

Терапия и релаксация: Инфракрасное излучение может быть использовано в домашней среде для лечения определенных заболеваний или для облегчения боли и напряжения в мышцах. Инфракрасные лампы и кабины пользуются популярностью среди массажистов и спа-салонов, так как помогают расслабиться, улучшают циркуляцию крови и уменьшают воспаление.

Безопасность: Так как инфракрасное излучение не видимо для глаз, оно не вызывает дискомфорт у людей. При использовании инфракрасных обогревателей, ламп и кабин не нужно беспокоиться о прямом контакте с огнем или горячими поверхностями, что делает их безопасными в использовании.

Оптимальная высота защитного ограждения: рекомендации и стандарты

Быстрота: Инфракрасное излучение передает тепло моментально, без необходимости прогрева воздуха, как это происходит при использовании обычных систем отопления. Это позволяет сэкономить время и энергию.

Экономия: Инфракрасные обогреватели потребляют меньше энергии по сравнению с традиционными системами отопления. Благодаря точечному обогреву, они позволяют сократить расходы на отопление, не нагревая весь объем помещения.

В результате, благодаря своим уникальным свойствам, инфракрасное излучение широко используется в быту для обогрева, терапии, безопасности и экономии ресурсов.

Безопасность и комфорт

Одно из основных свойств инфракрасного излучения, которое нашло широкое применение в быту, это его безопасность и комфортность.

Инфракрасное излучение не является видимым для глаз человека, и поэтому не создает никаких дискомфортных ощущений или раздражений. Это позволяет использовать его в различных устройствах, например, в обогревателях и саунах, где оно способно нагревать объекты и поверхности без неприятных ощущений для людей.

Благодаря этому свойству, инфракрасное излучение может использоваться в разных сферах быта без риска для здоровья.

Кроме того, инфракрасное излучение не требует прямого контакта с объектом для его нагрева. Оно передается через воздушное пространство, что также повышает комфорт использования. Например, обогреватели с инфракрасным излучением могут равномерно и быстро прогреть помещение, не требуя больших затрат времени и энергии.

Безопасность также является одним из важных аспектов использования инфракрасного излучения в быту. Поскольку оно не видимо для глаз, это позволяет избежать возможных ожогов или травм, связанных с неправильным или неконтролируемым использованием других источников тепла или света.

В целом, инфракрасное излучение обеспечивает безопасность и комфортность в быту, что делает его привлекательным вариантом для различных приборов и систем отопления, а также для саун и других устройств, где необходимо нагревать объекты или поверхности.

Энергоэффективность и экономия

Инфракрасные обогреватели также позволяют регулировать температуру в помещении с высокой точностью, что позволяет создать оптимальные условия для комфортного пребывания. Благодаря возможности направленного нагрева, можно поддерживать желаемую температуру только в нужных зонах помещения. Это также позволяет сэкономить на энергозатратах, поскольку не требуется нагревания всего объема воздуха в помещении.

На каком этапе устанавливаются подоконники

Преимущества использования инфракрасного обогрева:

  • Эффективное использование энергии;
  • Снижение затрат на отопление;
  • Точная регулировка температуры;
  • Экономия на прогреве всего объема воздуха в помещении;
  • Безопасность и отсутствие перегрева.

Таким образом, инфракрасное излучение позволяет не только эффективно использовать энергию, но и существенно снизить затраты на отопление. Это является основным преимуществом данного вида обогрева и делает его популярным в быту.

Вариативность применения

Инфракрасное излучение обладает рядом уникальных свойств, которые широко используются в быту.

Одним из наиболее известных примеров является использование инфракрасных лучей в технологии беспроводной связи. За счет своей способности проникать сквозь препятствия, инфракрасное излучение позволяет передавать сигналы между устройствами, такими как телевизоры, видеоигровые консоли, аудиосистемы и т.д. Это позволяет нам наслаждаться беспроводным контролем и обменом информацией без необходимости проводных подключений.

Еще одним примером является использование инфракрасных лучей для обогрева. Некоторые обогревательные приборы, такие как инфракрасные обогреватели, используют инфракрасное излучение для прямого обогрева тел и поверхностей. Это позволяет быстро и эффективно обогреть определенную зону без необходимости прогревать всю комнату. Кроме того, такие обогреватели считаются более безопасными, так как не сжигают кислород и не создают выхлопных газов.

Также инфракрасное излучение используется в системах безопасности. Инфракрасные датчики и камеры позволяют обнаруживать движение в темноте и передавать информацию о нем на дисплей или записывать на видео. Благодаря этому, мы можем контролировать безопасность нашего дома или офиса даже при отсутствии освещения.

Итоги

Вариативность использования инфракрасного излучения в быту огромна. Благодаря своим свойствам, оно находит применение в таких областях, как беспроводная связь, обогрев и безопасность. Это делает нашу жизнь проще, комфортнее и безопаснее.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *