Страница 37 — Глава 1. Тепловые явления. § 9. Излучение

Берут теплоприёмник — металлическую коробочку, одна сторона которой чёрная, другая отполирована до блеска; внутри неё воздух. Теплоприёмник соединяют резиновой трубкой с жидкостным манометром. Затем к теплоприёмнику подносят кусок металла, нагретый до высокой температуры. Воздух между металлом и коробочкой плохо проводит тепло, а сама коробочка находится на одном уровне с куском металла, а не над ним, поэтому ни теплопроводность, ни конвекция передать энергию не могут. Тем не менее уровни жидкости в коленах манометра изменяются: воздух в коробочке расширился и вытеснил жидкость. Значит, воздух нагрелся за счёт энергии, переданной излучением.

Лучше поглощают энергию излучения тела с тёмной, особенно чёрной, шероховатой поверхностью. Хуже поглощают тела со светлой и блестящей, зеркальной поверхностью: они отражают бо́льшую часть падающего на них излучения. Это показывает опыт с теплоприёмником: если нагретый металл подносить к чёрной стороне коробочки, разность уровней жидкости в манометре больше, чем при поднесении к блестящей стороне. Те же тела (чёрные) и сильнее излучают энергию при нагревании, чем блестящие или белые.

Летом носят светлую одежду, которая поглощает меньше солнечного излучения. Корпуса самолётов, цистерны для горючего и вагоны-рефрижераторы красят в белый или серебристый цвет, чтобы они меньше нагревались Солнцем. Поверхность метеозонда окрашивают серебристой краской. Скафандры космонавтов делают белыми. Пожарные носят серебристую спецодежду, которая отражает излучение пламени. Наоборот, батареи отопления и поверхность солнечных коллекторов, нагревателей воды окрашивают в тёмный цвет, чтобы лучше поглощать излучение; в теплицах тёмная почва поглощает солнечное излучение и нагревает воздух. Чёрная поверхность чайника на огне быстрее нагревается, чем блестящая.

Термос представляет собой стеклянную колбу с двойными стенками, внутренние поверхности которых покрыты блестящим металлическим слоем. Воздух из пространства между стенками откачан. Отсутствие воздуха препятствует передаче энергии теплопроводностью и конвекцией, а блестящее покрытие отражает излучение и препятствует теплообмену излучением. Колбу помещают в пластмассовый или металлический футляр, защищающий её от повреждений, закрывают пробкой, которая мешает теплообмену через горлышко за счёт конвекции и теплопроводности, и навинчивают колпачок. Поэтому горячие напитки в термосе долго остаются горячими, а холодные — холодными.

Решение. Светлые тела хуже поглощают энергию излучения и лучше отражают падающие на них лучи, чем тёмные. Одежда светлых тонов отражает большую часть солнечного излучения и поэтому меньше нагревается. Тёмная одежда поглощает больше излучения и нагревается сильнее, а в ней жарче.
Ответ: светлая одежда отражает больше энергии излучения Солнца, поэтому нагревается меньше и в ней прохладнее.

Решение. Тепло от костра к человеку, сидящему на расстоянии, передаётся в основном излучением: теплопроводность воздуха мала, а конвекция направляет нагретый воздух вверх. Излучение распространяется по прямой и не проходит сквозь непрозрачные тела. Рука поглощает и частично отражает падающие на неё лучи, поэтому за рукой лицо оказывается в тени и излучение до него не доходит.
Ответ: защититься рукой можно потому, что энергия от костра передаётся излучением, которое распространяется по прямым линиям и задерживается рукой.