Здравствуйте, меня интересует какой молекулярный механизм лежит в основе нагрева тела электромагнитным излучением. Мне бы хотелось понять, почему наиболее эффективно именно инфракрасное излучение, а излучение с более высоким или низким уровнем энергии фотонов не так эффективно (если я правильно понял).
П.С. Заранее простите если вопрос дурацкий : )
Как происходит нагрев тела электромагнитным излучением?
Как происходит нагрев тела электромагнитным излучением?
Последний раз редактировалось sky.flow 27 ноя 2019, 20:35, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Как происходит нагрев тела электромагнитным излучением?
Спасибо большое за ответ. Меня поставил в тупик эксперимент Уильяма Гершеля. Как-то давно он измерял "температуру" излучения разных частей спектра. Пропустив через призму солнечный свет и разложив термометры вдоль спектра, он выяснил, что температура от "синего" к "красному" повышается, а пик нагрева вообще лежал за красной границей видимого света (так было открыто инфракрасное излучение). Я не нашел подробности эксперимента на русском, но вот ссылка на английском http://www.ipac.caltech.edu/outreach/Edu/H...l/backyard.html
Я так понимаю это может быть связано с тем, что солнце излучает разный свет с различной интенсивностью, или же это связано с более эффективным поглощением света низких частот термометром?
Заранее спасибо за ответ.
Я так понимаю это может быть связано с тем, что солнце излучает разный свет с различной интенсивностью, или же это связано с более эффективным поглощением света низких частот термометром?
Заранее спасибо за ответ.
Последний раз редактировалось sky.flow 27 ноя 2019, 20:35, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Как происходит нагрев тела электромагнитным излучением?
Здравствуйте! Вопос совсем не дурацкий, а разговор может получиться долгим.sky.flow писал(а):Source of the post Здравствуйте, меня интересует какой молекулярный механизм лежит в основе нагрева тела электромагнитным излучением. Мне бы хотелось понять, почему наиболее эффективно именно инфракрасное излучение, а излучение с более высоким или низким уровнем энергии фотонов не так эффективно (если я правильно понял).
Прежде всего, давйте разберемся с фразой "наиболее эффективно ". Как оценить эффективность нагрева? Наиболее естественно отношением мощности тепловыделения в нагреваемом материале к мощности потока излучения.
Пусть на некоторый предмет падает излучение определенной частоты. Забудем пока о тонких штучках типа фотоэффекта, фотохимических реакциях (как в фотопленке), флуоресценции... Тогда поток энергии разделится на три ручейка: энергия отраженного излучения, энергия прошедшего насквозь излучения, энергия поглощенного излучения. Именно последняя превращается в тепло. А какая именно часть излучения поглащается, зависит от частоты излучения и свойств нагреваемого тела.
По моим сведениям, в этом отношении инфракрасный диапазон не сильно выделяется на фоне остальных.
Просто на протяжении многих веков инфракрасное излучение - единственное, которое можно было получать искусственно в необходимых количествах (излучение горящих дров, горячих углей и т. п.). А теперь нам доступны микроволновки, индукционные печи. Их эффективность, пожалуй, побольше.
А насчет молекулярного механизма - не вдаваясь в пподробности - злектромагнитные волны, набегая на полярные молекулы/ионы вещества раскачивают их. Это колебательное движение очень быстро сваливается в хаотическое движение частиц, что и есть теплота.
Диапазон излучения микроволновки специально подобран так, чтобы быть в резонансе с собственными колебаниями молекул воды. Поэтому вода непрозрачна для этого вида излучения.
Последний раз редактировалось zam2 27 ноя 2019, 20:35, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Как происходит нагрев тела электромагнитным излучением?
Пришлось провести маленькое исследование. Вот график зависимости интенсивности излучения Солнца от частоты.sky.flow писал(а):Source of the post Меня поставил в тупик эксперимент Уильяма Гершеля...
В видимом диапазоне она выше. Лучше всего должен греть зеленый свет.
Вот по этой ссылке (файл pdf-формата):
http://yandex.ru/clck/jsredir?from=yandex.ru%3Byandsearch%3Bweb%3B%3B&text=&etext=450.bpPq8u2JzuYXZqHWZem85Exsi-To31vREGicuY8HyiUJZVaC7M_8BPZClHDm92_FmiuKR0_TlgdwVK3X4dOz-wR05gBhbubS9vdZdd6Vrd97wkVwndzaUJneuUMKVrlImnVb4hQf9BXCp8UYmqtDXrcaZOVNCKLuJOZPLJ-E17jNTXCUAyTWnvcRZVREwvR-goSA9dQcwUL6aBH3YUS_aH2KsCZWL90OmuAmNoamwN6YrSxxDQvi01pQxRl6ju6Eq3mH0BSL4BCyy1br0EbzuDBS5gc2dxkxoDLdSbPNskUMbu7Jgf6sUYe2fHyEsodZGEh8vHtPxXRYp2hSAXJrizSD7CkZWw-55hn0Mlv5mqbuZzi_DWxNr_4SoTepWZPneEyVQaRUBOHHgJnbx6oal5zuutcVU8weu4uZ6O0hH4uQJPBzg04jk-DTS1SdRf8H3MmvlRPnPl-Z-ENsAbDEPuEK4kjTWImOnmi9-StRO-JdclNh9NO7xjm8A0aSfDGycgQ-W9ISTnsHvyQk4d3uQg_kIMGdCNxs-4x6DxQU_9yLdDOZ78Ezx5EL8YANq_HRp0DEm0rkg4vBbogZtERZSmso5zE7wB1Z23foAp9AQUlSiMMqM4hFsXX-5_PR2g_3XMfiHVapCbLfDPRg0s9HzZGwYXdbF-nkn4FiELXzk0X_K0s6KnxT1hWwLUle1nOHhkuWiWP3O0Nsh99zLZeG66gpUIvrgPVZLyeVYH0ViFR6jTV-k4jrYVyn1-FyafV5SqImxc5w-e1RO2d2Z5nAxXXlkKJoOdS5vW0LMdy30DsjQN2ZUzvpmE7Wy--2TFrUi91H2RRDsio9NnBImV9_7vbuhHtayQoANclLwtZblotjcE4Mb5vumzGpc9R1ZWqrIaqFIKF4lO5EOVaHN5X5uRiM9Vkk3ZOQFy5O1mmIVdoBfaPyXPCrdk216fke9H9jDPmUvMsHp_sNA5lsu_Q19SKxO85IZp7mWTC-ld7nDcN4L9nXedG5kgGmhq7IR7PZp2CuAb02mEEMHLexgFJ9yN1fXur4YWS2MUavoKwr8r6imENxEFuZIhlmBOTd9KTqSTbXwDxifNB1QRY6gMr2P5kS2T1_DOiZZVvB2t8rdKY.0c517dd484609c79fccd7dca9485bbf70a768277&uuid=&state=AiuY0DBWFJ4ePaEse6rgeAjgs2pI3DW9J0KiE5XNXd1-5lCoUJb8Spzg0aAClArkHM-JUIm78SdbBOsQnBZ7oSf_HaWqjDIQkeHXklnoGIbr6zx6PHitD_Nk1PJtSKokM7_Q1H511mduzVhoeP144zdbdC9a1UG2C6QjsXWIyEksSEe2L4_VXAkiS0A6JyYuPn3eiT3gnlmKfzXOcATd5-1M1MdFrYUx5WRxtNCAyojJQkWQABQJTQ&data=UlNrNmk5WktYejR0eWJFYk1LdmtxakMtWktqUDZPYXVQRkVhZG9ZaVBxYkR4d0lKQVd5WHMwZGphejlKaU1YUVBKYW42OTV6SU1POXFheEphb1lJYldJQ3pBa2pITHBwbTY2SEduMTVsb01lUmlpX0Rnd0p5c1BQeXo1TFlCdTYxVGJLbWZMeGVvQQ&b64e=2&sign=cd9b9c71bfbe63942aff0dc11f4076eb&keyno=0&?l10n=ru&cts=1410960612321&mc=3.8279097821439696http://yandex.ru/clck/jsredir?from=yandex....279097821439696
есть перевод на русский статьи Гершеля.
Удивляет тяжеловесность языка (тогда наука только начиналась!). Я так и не смог разобраться. Но, по-видимому, нигде не утверждается, что в инфракрасной области температура выше, чем в красной. Гершеля, наверное, просто поразил тот факт, что в темной области наблюдается повышение температуры по сравнению с комнатной.
А по вашей ссылке эксперимент некорректен. На фотографиях ясно видно, что шарики термометров прозрачны. То есть, видимое излучение сквозь них проходит, а инфракрасное застревает. Так можно намерить что угодно. Надо было шарики термометров закоптить.
Последний раз редактировалось zam2 27 ноя 2019, 20:35, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Как происходит нагрев тела электромагнитным излучением?
Спасибо большое за развернутый ответ и за анализ : )
Статья Гершеля действительно интересная, никогда раньше не читал старых научных исследований, но там все-таки написано, что в инфракрасной области температура выше. Гершель описывает как он двигает термометр от красного постепенно замеряя температуру, получив наивысшее значение на расстоянии 1/4 дюйма от видимого красного света. Вот длинная цитата:
""
Оставалось решить еще один очень существенный вопрос, а именно: определить положение максимума нагревательной способности. Поскольку я уже знал, что он не лежит с фиолетового края красного [света], я начал с полновесного красного цвета и поместил расположенные в линию термометры так, чтобы иметь шарик термометра No1 в середине таких лучей, в то время как другие два термометра оставались в стороне и не были подвержены их действию. В этом случае термометр No1, подставленный под полновесные лучи, поднялся на 7° за 10 мин [табл. 7].
Я сдвигал подставку назад до тех пор, пока центр шарика термометра No1 не оказался в точности в исчезающем красном цвете, так что половина его шарика была внутри, а половина — вне видимых солнечных лучей. Здесь термометр No1 поднялся на 8° за 10 мин.
Не теряя времени, дабы лучше связать вместе эти последние наблюдения, я не стал возвращать термометр No1 к комнатной температуре, будучи уже хорошо знаком со скоростью [изменений] его показаний в сравнении с No2, а перешел к следующему эксперименту, сдвинув подставку настолько, что шарик термометра No1 был полностью вне видимых солнечных лучей, помещая все же линию границы красного цвета столь близко к наружной стороне шарика, сколь было возможно без того, чтобы коснуться его. Здесь термометр No1 за 10 мин поднялся еще на 1° по сравнению с тем, насколько он смог подняться в его предшествующем положении; теперь это составляло 9° выше эталона. Шарик этого термометра имел диаметр в точности полдюйма, и поэтому его центр находился на 1/4 дюйма за видимым освещением, действию которого не подвергалась ни одна его часть [табл.8, 9].
""
Все таки конкретно в этом эксперименте температура выше именно в инфракрасном диапазоне. Я склонен полагать, что это связано с более эффективным поглощением именно этого диапазона. Например, человеческая кожа (европейского типа по крайней мере) отражает видимый диапазон гораздо лучше инфракрасного, в связи с чем инфракрасный ощущается теплее. А рентген кожа вообще пропускает, хоть свет и более "энергичный", нагреть им будет явно проблематично.
Но я нашел в интернете одну классную теорию именно по этому вопросу, хоть я и сомневаюсь, что именно этот эффект решающий в распределении температур. Суть ее в преломлении света в треугольной призме. Согласно этой теории преломление света разных длин волн происходит так что синяя часть спектра оказывается более развернутой, а красная более сжатой и концентрированной. Вот рисунок:
Соответственно на красную часть спектра будет приходится больше энергии. Из фотографии того эксперимента (ссылка в предыдущем посте) видно что синяя часть спектра более растянута.
В любом случае, спасибо за разъяснения zam2, я, кажется, понял : )
P.S. Мне кажется, шарики термометров все-таки черные.
Статья Гершеля действительно интересная, никогда раньше не читал старых научных исследований, но там все-таки написано, что в инфракрасной области температура выше. Гершель описывает как он двигает термометр от красного постепенно замеряя температуру, получив наивысшее значение на расстоянии 1/4 дюйма от видимого красного света. Вот длинная цитата:
""
Оставалось решить еще один очень существенный вопрос, а именно: определить положение максимума нагревательной способности. Поскольку я уже знал, что он не лежит с фиолетового края красного [света], я начал с полновесного красного цвета и поместил расположенные в линию термометры так, чтобы иметь шарик термометра No1 в середине таких лучей, в то время как другие два термометра оставались в стороне и не были подвержены их действию. В этом случае термометр No1, подставленный под полновесные лучи, поднялся на 7° за 10 мин [табл. 7].
Я сдвигал подставку назад до тех пор, пока центр шарика термометра No1 не оказался в точности в исчезающем красном цвете, так что половина его шарика была внутри, а половина — вне видимых солнечных лучей. Здесь термометр No1 поднялся на 8° за 10 мин.
Не теряя времени, дабы лучше связать вместе эти последние наблюдения, я не стал возвращать термометр No1 к комнатной температуре, будучи уже хорошо знаком со скоростью [изменений] его показаний в сравнении с No2, а перешел к следующему эксперименту, сдвинув подставку настолько, что шарик термометра No1 был полностью вне видимых солнечных лучей, помещая все же линию границы красного цвета столь близко к наружной стороне шарика, сколь было возможно без того, чтобы коснуться его. Здесь термометр No1 за 10 мин поднялся еще на 1° по сравнению с тем, насколько он смог подняться в его предшествующем положении; теперь это составляло 9° выше эталона. Шарик этого термометра имел диаметр в точности полдюйма, и поэтому его центр находился на 1/4 дюйма за видимым освещением, действию которого не подвергалась ни одна его часть [табл.8, 9].
""
Все таки конкретно в этом эксперименте температура выше именно в инфракрасном диапазоне. Я склонен полагать, что это связано с более эффективным поглощением именно этого диапазона. Например, человеческая кожа (европейского типа по крайней мере) отражает видимый диапазон гораздо лучше инфракрасного, в связи с чем инфракрасный ощущается теплее. А рентген кожа вообще пропускает, хоть свет и более "энергичный", нагреть им будет явно проблематично.
Но я нашел в интернете одну классную теорию именно по этому вопросу, хоть я и сомневаюсь, что именно этот эффект решающий в распределении температур. Суть ее в преломлении света в треугольной призме. Согласно этой теории преломление света разных длин волн происходит так что синяя часть спектра оказывается более развернутой, а красная более сжатой и концентрированной. Вот рисунок:
Соответственно на красную часть спектра будет приходится больше энергии. Из фотографии того эксперимента (ссылка в предыдущем посте) видно что синяя часть спектра более растянута.
В любом случае, спасибо за разъяснения zam2, я, кажется, понял : )
P.S. Мне кажется, шарики термометров все-таки черные.
Последний раз редактировалось sky.flow 27 ноя 2019, 20:35, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Как происходит нагрев тела электромагнитным излучением?
если интересует точный ответ на этот вопрос: вам дорога в термодинамику.
когдато яб ответил точно. сейчас по остаточным знаниям могу предположить что инфракрасный греет сильнее потому, что этот диапазон есть не что иное как частоты резонансного колебания(теплового) атомов\молекул веществ при комнатной температуре.соответственно поглощательная способность в этом диапазоне для большинства веществ выше чем для других длин волн.
тут конечно много оговорок но в целом для объяснения "на пальцах" сойдёт.
З.Ы. излучение в микроволновке-почти дальний ИК диапазон, что косвенно подверждает мой пост
когдато яб ответил точно. сейчас по остаточным знаниям могу предположить что инфракрасный греет сильнее потому, что этот диапазон есть не что иное как частоты резонансного колебания(теплового) атомов\молекул веществ при комнатной температуре.соответственно поглощательная способность в этом диапазоне для большинства веществ выше чем для других длин волн.
тут конечно много оговорок но в целом для объяснения "на пальцах" сойдёт.
З.Ы. излучение в микроволновке-почти дальний ИК диапазон, что косвенно подверждает мой пост
Последний раз редактировалось varich 27 ноя 2019, 20:35, всего редактировалось 1 раз.
Причина: test
Причина: test
Кто сейчас на форуме
Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 15 гостей