ملف تدريبي: الإشعاع الحراري

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على استخدام قانون ستيفان بولتزمان لحساب شدة الإشعاع الحراري المنبعث من جسم له درجة حرارة معينة.

س١:

سخان يعمل بالأشعة تحت الحمراء خاص بحمام بخار، مساحة سطحه 0.050 m2، وانبعاثيته 0.84. ما درجة الحرارة التي يجب أن يعمل عندها، إذا كانت القدرة المطلوبة 360 W؟ مع إهمال درجة حرارة البيئة المحيطة. ثابت ستيفان-بولتزمان يساوي 5.67×10/JsmK.

س٢:

شدة إشعاع ضوء الشمس على مسافة 108×10 km من الشمس تساوي 2.6 kW/m2.

احسب القدرة الإشعاعية للشمس.

  • أ3.8×10 W
  • ب7.6×10 W
  • ج1.9×10 W
  • د7.6×10 W
  • ه3.8×10 W

احسب نصف قطر الشمس. اعتبر 6.0×10 K قيمة درجة حرارة الشمس، واعتبر 1.0 قيمة انبعاثية الشمس.

  • أ3.2×10 km
  • ب6.4×10 km
  • ج6.6×10 km
  • د6.2×10 km
  • ه3.0×10 km

س٣:

شدة الإشعاع الحراري 𝑆 المنبعث من الشمس تساوي 600 W/m2 تقريبًا عند نصف قطر مدار المريخ. افترض أن الشمس كرة مثالية ودرجة حرارتها منتظمة، مع إهمال أي تأثيرات للاحتباس الحراري.

على فرض أن أشعة الشمس متوازية، أوجد المساحة التي يجب ضرب 𝑆 فيها للحصول على الإشعاع الكلي الذي يعترضه المريخ. استخدم القيمة 3‎ ‎400 km لنصف قطر المريخ.

  • أ7.26×10
  • ب14.5×10
  • ج1.82×10
  • د3.63×10
  • ه21.4×10

أوجد درجة الحرارة التي يُشعُّ المريخ عندها الطاقة بنفس المعدل. افترض أنه عند الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء؛ حيث يُشعُّ المريخ الطاقة، كانت الانبعاثية e تساوي 1.00.

س٤:

معدل فقد أنبوب للحرارة عن طريق الإشعاع يساوي 80.0 kW. طول الأنبوب يساوي 100.0 m، وقطره الخارجي يساوي 10.0 cm. انبعاثية سطح الأنبوب تساوي 0.70. أوجد درجة حرارة الأنبوب.

س٥:

احسب كمية الحرارة المفقودة بالإشعاع لكل متر من طول أنبوب معدني ذي انبعاثية قدرها 0.930. درجة حرارة السطح الخارجي للأنبوب 311 K، والقطر الخارجي للأنبوب 15.24 cm.

س٦:

أنبوب طوله 100 متر، قطره الخارجي 10 cm. الأنبوب عند درجة حرارة 150C، وانبعاثية سطحه تساوي 0.7. أوجد مُعدَّل فَقْد الأنبوب للحرارة بالإشعاع.

س٧:

ما الطرق الثلاث الرئيسية لانتقال الحرارة؟

  • أالتوصيل، الانتقال بثبوت الحرارة، الانتقال بثبوت الإنتروبي.
  • بالإشعاع، الاحتكاك، الحمل.
  • جالتوصيل، الحمل، الإشعاع.
  • دالحمل، الانتقال بثبوت الضغط، الإشعاع.

س٨:

سفينتا فضاء في مدار حول الأرض، وفي ظل الشمس، وجانباهما متوازيان، لكن بينهما مسافة عدة أمتار، كما هو موضَّح في الشكل. مساحة الجانبين متساوية، وهما مصنوعان من نفس المادة. عند اللحظة 𝑡، كان المعدل الكلي لانتقال الطاقة بين الجانبين 155 J/s. القدرة المنبعثة 𝑃، من الجانب الذي درجة حرارته أقلُّ قيمتها 105 W. ما النسبة بين درجة حرارة الجانب الذي درجة حرارته أعلى والجانب الذي درجة حرارته أقلُّ؟

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.