Bức xạ nhiệt là gì? – Vật lý 8

Trong bài viết dưới đây Trang tài liệu sẽ giúp bạn trả lời câu hỏi Bức xạ nhiệt là gì lớp 8?  Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Bức xạ nhiệt là gì?

Khái niệm

– Bức xạ nhiệt là hoạt động truyền nhiệt dưới dạng sóng điện từ xuyên qua khoảng không từ vật này sang vật khác không tiếp xúc với nhau mà không cần môi chất trung gian, bao gồm các năng lượng nhiệt có sự chuyển động từ các hạt điện tích. Điều này khác với dẫn nhiệt và đối lưu – dạng truyền nhiệt tiếp xúc.

– Một khái niệm khác của bức xạ nhiệt, đó là một quá trình mà hệ biến đổi nhiệt năng nhận được từ môi trường thành nội năng của hệ vật. Bức xạ nhiệt là dạng bức xạ phổ biến nhất tạo ra do các nguyên tử, phân tử của vật chất bị kích thích bởi tác dụng nhiệt từ các nguồn ngoài. Khi các nguyên tử, phân tử của vật chất chuyển từ trạng thái kích thích về trạng thái cơ bản ban đầu, nó sẽ phát ra sóng điện từ, có thể dưới dạng ánh sáng.

– Để bức xạ nhiệt xảy ra, nhiệt độ vật chất giao động phải nhỏ hơn độ không tuyệt đối và có sự tiếp xúc giữa bức xạ với một bề mặt bất kỳ.

– Đơn vị đo bức xạ nhiệt là w/m².

Ví dụ

– Ví dụ về bức xạ nhiệt: Để hiểu thêm về khái niệm và hoạt động bức xạ điện từ này chúng ta có thể tham khảo về thí nghiệm bức xạ nhiệt sau đây:

Thực hiện thí nghiệm vào ngày nắng, lượng nhiệt từ ánh sáng mặt trời chiếu vào một chiếc xe ô tô đồng thời xuyên qua lớp cửa kính làm cho chiếc xe trở nên nóng hơn, bên cạnh đó lượng nhiệt của mặt trời cũng làm cho lớp vỏ xe bên ngoài trở nên nóng hơn và tiếp tục hoạt động bức xạ vào bên trong xe. Và cảm nhận rõ nhất của thí nghiệm độ bức xạ nhiệt này chính là khi bước vào chiếc xe bạn sẽ cảm thấy nóng hơn

– Ví dụ thứ 2 về bức xạ nhiệt mặt trời:

Lượng nhiệt mặt trời chiếu trực tiếp vào vách và mái nhà khiến các vật liệu và bề mặt này hấp thụ lượng nhiệt đó và nóng lên và sau đó là tiếp tục bức xạ vào không gian bên trong. Trong đó những bề mặt này tiếp tục phát xạ và xuyên qua không khí đồng thời tiếp cận đến làn da của con người. (được gọi là bức xạ thứ cấp).

Bản chất của hiện tượng bức xạ nhiệt

Bức xạ nhiệt là một thuộc tính của vật chất. Mỗi vật chất đều được cấu tạo từ các nguyên tử, giữa nguyên tử là hạt nhân và xung quanh là các điện tử chuyển động. Khi chuyển động, các điện tử phát ra năng lượng bức xạ dưới dạng sóng điện từ.

– Khi năng lượng phát và năng lượng thu bằng nhau thì bức xạ sẽ tồn tại trạng thái cân bằng, đồng thời nhiệt độ của vật không thay đổi.

– Khi năng lượng phát nhỏ hơn năng lượng thu, nhiệt độ của vật sẽ tăng lên và vật sẽ xảy ra bức xạ nhiệt ở mọi nhiệt độ.

Năng lượng do vật phát ra hoặc hấp thụ trong trao đổi bức xạ nhiệt không liên tục mà là các hạt proton (lượng tử ánh sáng). Điều này có nghĩa là, quá trình phát và hấp thụ năng lượng mang tính chất hạt. Do đó, trao đổi bức xạ nhiệt bản chất là quá trình vừa mang tính chất sóng, vừa mang tính chất hạt.

Tính chất của bức xạ nhiệt

– Mọi vật đều có bức xạ nhiệt và mức độ bức xạ sẽ tùy thuộc vào giá trị nhiệt độ của vật.

– Quá trình trao đổi nhiệt bằng bức xạ luôn đi kèm 2 lần biến đổi năng lượng, bao gồm: Biến đổi nội năng thành sóng điện từ ở vật phát xạ và biến đổi ngược lại ở vật hấp thụ.

– Bức xạ nhiệt vừa mang tính chất sóng, vừa mang tính chất hạt và tốc độ của nó bằng với tốc độ của ánh sáng.

– Ngay cả trong chân không, bức xạ nhiệt vẫn diễn ra giữa 2 vật.

– Trong kĩ thuật, người ta chỉ khảo sát tia nhiệt hồng ngoại và ánh sáng trắng.

Những lưu ý về bức xạ nhiệt

Các nhà vật lý học đã làm thí nghiệm và đưa ra những chú ý về bức xạ nhiệt. Những vật có bề mặt xù xì và có màu tối thì hấp thụ tia nhiệt càng nhiều. Chúng ta hoàn toàn có thể cảm nhận điều này vào mùa hè. Khi ra đường nếu chọn áo tối màu, thì chúng ta sẽ cảm thấy nóng rát hơn khi chọn áo màu sáng. Ta nói, những vật có màu sắc sẫm sẽ hấp thụ nhiệt tốt hơn. Nhớ về những lưu ý đối lưu bức xạ nhiệt các em hoàn toàn có thể giải thích các hiện tượng thường ngày.

Trái lại với những vật có bề mặt xù xì, màu sẫm. Thì những vật có bề mặt nhẵn màu sắng sẽ ít nhất thụ nhiệt hơn. Hay ta nói, quá trình bức xạ nhiệt ở những vật có đặc điểm này diễn ra ít hơn. Chính vì vậy, trong mùa hè, các bạn muốn ít bị nóng có thể chọn áo sáng màu. Điều này không chỉ đúng với quần áo mà tất cả các vật khác. Ngay cả chọn màu sơn tường nhà, hay màu sắc của ô cũng được áp dụng điều này. Đối lưu bức xạ nhiệt là một trong các cách truyền nhiệt cho vật tốt nhất.

Tác động của bức xạ nhiệt với đời sống con người và môi trường

Tác động tới đời sống con người

Nguồn bức xạ nhiệt ảnh hưởng tới con người thường là bức xạ giao thông, bức xạ mặt trời, bức xạ nhiệt công cộng do bê tông hóa, trong đó, nguy hiểm nhất là tia cực tím trong ánh sáng mặt trời. Các tác động có thể được gây ra bởi bức xạ nhiệt là:

– Tổn thương da và giác mạc mắt của con người: Chỉ số tia cực tím càng cao, tổn thương nó gây ra càng lớn, thậm chí nó còn có thể tác động đến men sống của cơ thể tại nhiều tuyến và nguồn tế bào khác nhau.

– Là nguyên nhân làm suy giảm hệ thống miễn dịch và gây nên các bệnh về đường hô hấp, stress, thậm chí ảnh hưởng tới sức khỏe sinh sản của con người.

Tác động tới môi trường

– Không khí bị nhiễm phóng xạ gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường về mặt bức xạ. Tại các đô thị lớn, vấn đề này càng trầm trọng.

– Là nguyên nhân khiến trái đất nóng lên, biến đổi khí hậu, nghịch mùa do nhiệt năng sinh ra bởi bức xạ nhiệt cao. Đây là nguyên nhân gián tiếp gây ô nhiễm không khí và làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường tự nhiên.

Ứng dụng đối lưu

Dù gây nên khá nhiều tác hại khôn lường, song không thể phủ nhận việc sử dụng bức xạ nhiệt đúng cách có thể đem lại khá nhiều những ứng dụng tuyệt vời trong cuộc sống hiện đại ngày nay. Cụ thể dưới đây là một số ứng dụng nổi bật mà bạn có thể tham khảo!

– Hỗ trợ soi chiếu an ninh hải quan. Đây là một trong những ứng dụng đặc biệt quan trọng của bức xạ nhiệt, qua đó hỗ trợ, đảm bảo an ninh chủ quyền biển đảo của nước nhà.

– Ứng dụng trong công nghệ hạt nhân, đưa tới giải pháp chữa trị những căn bệnh hiểm nghèo nguy hiểm.

– Ngoài ra bức xạ nhiệt cũng dần được ứng dụng rộng rãi trong kinh tế, kỹ thuật, hỗ trợ sản xuất chế biến thực phẩm cũng như các đồ dùng hằng ngày.