Основные опыты по изучению различных видов излучений

Излучение

Содержание

В прошлых уроках вы познакомились с такими видами теплопередачи, как тепловодность и конвекция. И в одном, и во втором случае перенос энергии происходил за счет движения частиц или их групп. Значит, если нет вещества, то эти виды теплопередачи невозможны.

Основной источник тепла на нашей планете — это Солнце. Оно находится от нас на расстоянии $15 \cdot 10^7 \space км$. Это пространство содержит очень разреженное вещество, оно близко к вакууму. В такой ситуации невозможна ни конвекция, ни теплопроводность. Каким образом тогда передается тепло от Солнца?

Изучение — вот ответ на наш вопрос. В данном уроке мы познакомимся с процессом излучения на опыте, узнаем его свойства и применение.

Выявление процесса излучения

Рассмотрим следующий опыт (рисунок 1). У нас есть жидкостный манометр и теплоприемник. Соединим их резиновой трубкой между собой.

Нагреем до высокой температуры небольшой кусок металла. С помощью пинцета аккуратно поднесем его к темной стороне теплоприемника (рисунок 1, а).

Уровень жидкости в колене, соединенном с теплоприемником, снизился. Это значит, что воздух в теплоприемнике нагрелся и расширился.

Мы не воздействовали на теплоприемник никаким другим образом. Очевидно, что ему была передана энергия от нагретого куска металла.

Теплопроводность? Нет. Ведь мы не докасались куском металла до теплоприемника. Конвекция? Тоже нет. Нагретое тело находилось рядом с теплоприемником, но не под ним. Передача энергии в данном случае осуществлялась путем излучения.

Излучение — это вид теплопередачи, при котором перенос энергии происходит преимущественно без переноса вещества.

Свойства излучения

Излучение может осуществляться в полном вакууме.

Чем выше температура тела, тем больше энергии оно передаёт путем излучения.

• Излучаемая энергия частично поглощается окружающими телами и частично отражается
• При поглощении энергии тела будут нагреваться по-разному. Это зависит от их поверхности.

Вернемся к нашему опыту (рисунок ). Сначала мы повернули теплоприемник к куску металла темной стороной. Теперь повернем его светлой стороной (рисунок 1, б). Теперь столбик жидкости в колене манометра повысился.

Тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию, чем тела со светлой поверхностью.

Тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой поверхностью.

Например, в белом чайнике горячая вода дольше сохранит высокую температуру, чем в черном.

Применение

Солнечное излучение используют для того, чтобы добыть использовать солнечную энергию. Солнечные батареи (рисунок 3) позволяют аккумулировать солнечную энергию, преобразовывать ее для дальнейшего использования человеком.

Крылья самолетов, поверхности воздушных метеозондов красят серебристой краской (рисунок 4). Так используют способность тел по-разному поглощать энергию. Делают это для того, чтобы уменьшить нагрев.

Излучение применяют для сушки и нагрева материалов, в приборах ночного видения, в медицине. Далее во время обучения вы более подробно рассмотрите природу этого явления.

Источник

Основные опыты по изучению различных видов излучений

ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Нагреваем граненый стакан. Сначала грани стакана заклей изнутри полосками белой и черной бумаги. Стакан стал полосатым, словно зебра!

В этот стакан нужно поставить свечку, да так, чтобы стояла точно посередине. Для этого заготовь несколько картонных кружков такого диаметра, чтобы как раз входили в стакан. В середине каждого кружка прорежь круглое отверстие по размеру свечки. Чтобы отверстия были точно в середине, их надо вычерчивать циркулем из того же центра, из которого ты чертил окружность кружка.

К стакану снаружи приклей стеарином гвоздики. К каждой грани гвоздик. И все на одной высоте. Скажем, на 2 см ниже края. Приклеивать удобно, держа стакан горизонтально в левой руке, а правой прикладывая гвоздик, окунутый шляпкой в стеарин, каждый раз к верхней грани.

Сосчитай, сколько ты наклеил гвоздиков. Обычно у стакана восемь граней, значит, и гвоздиков будет восемь.

Начинаем!
Поставь стакан на тарелку, вложи в него картонные кружки, а в них аккуратно вставь кусок свечи такой высоты, чтобы фитиль немного не доходил до края стакана.

Зажги свечу и следи, что будет дальше.
Проходит минута, другая…

Все тихо. Но вот — щелк! Упал в тарелку первый гвоздик. Щелк, щелк! Второй и третий. Щелк! Четвертый.
Довольно, гаси свечу. Половина гвоздиков осталась на стакане, не успела отклеиться. И смотри, как интересно: все они остались на белых гранях. А от черных отвалились!

Почему?
Свеча здесь нагревала стакан не так, как она нагревала длинный гвоздь в предыдущем опыте. Пламя не лизало стекло. Стакан нагрева лся просто потому, что на него падали лучи от свечки.

Таким способом, например, Солнце нагревает нашу планету. И летом, когда солнечных лучей падает больше всего, тебе говорят: одевайся в белое! Не носи черную одежду, в ней жарче! Белый цвет отражает падающие на него лучи. А черный их поглощает. Потому-то черные грани и нагрелись быстрее, и гвоздики от них отклеились в первую очередь.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

Каменный уголь, нефть и другие виды топлива обязаны накопленной в них энергией солнцу. Но человек этим не довольствуется, он считает, что солнце можно заставить работать и без каких-либо посредников — прямо брать у него энергию. Ученые много работают над этой проблемой и добились крупных успехов в создании солнечных котлов.

Чтобы убедиться в том, что солнце, если его лучи умело поймать, способно стать топкой парового котла, проделайте следующий очень простые и наглядные опыты.

В летний солнечный день возьмите большую двояковыпуклую линзу и расположите ее так, чтобы в ее фокусе появилось маленькое, в виде точки, изображение солнца. Если вы направите его на бумажку, она загорится.

Опыт 2

В плоскую круглую баночку из-под ваксы налейте воду. Закройте баночку крышкой и залепите края пластилином, чтобы вода не вытекала. Покрасьте крышку черной матовой краской. Затем возьмите глубокое блюдце или небольшую кювету для проявления фотографий, постелите на дно немного ваты, чтобы накопленное тепло не уходило, и положите на нее баночку с водой. Блюдце плотно накройте куском чистого стекла, но оно при этом не должно касаться баночки. Выставьте блюдце, накрытое стеклом, на солнце, подложите что-нибудь под блюдце, чтобы оно стояло наклонно и чтобы солнечные лучи падали на стеклянную крышку под углом 90°.

Лучи солнца проходят сквозь стекло, и принесенное ими тепло как бы застревает под этим стеклом. Вода в баночке сильно нагревается.

На этом принципе устроены большие нагревательные приспособления, которые нагревают воду для нужд сельского хозяйства, для бытовых целей и т. д. На этом же принципе устроены и парники для выращивания растений весной, когда наружный воздух еще недостаточно теплый.

Источник

Сущность излучения

Излучение — это один из видов теплопередачи.

Например, с помощью излучения наша планета Земля получает большую часть тепла. Земля находится от Солнца на расстоянии примерно равном 15*10^7 км. Все это пространство за пределами атмосферы Земли содержит очень разреженное вещество. Поэтому тепло не может передаваться за счет теплопроводности или конвекции.

Излучение опытным путем

Рассмотрим этот способ передачи энергии подробнее, на конкретном примере.

Для опыта нам потребуется жидкостный манометр. Его с помощью резиновой трубки соединяем с теплоприемником. Теперь если поднести к теплоприемнику (но не касаться его) какое-нибудь нагретое до высокой температуры тело, то уровень жидкости в трубке манометре, которая соединена с теплоприемником понизится. Это произойдет за счет того, что воздух в теплоприемнике нагрелся и начал расширяться. Нагревание воздуха можно объяснить лишь тем, что от нагретого тела теплоприемнику передалась энергия.

Так как мы не касались теплоприемника нагретым телом, а воздух является плохим проводником тепла, то вариант теплопроводности можно отбросить. Так как теплоприемник находился рядом с нагретым телом, а не над ним, то вариант с конвекцией тоже можно исключить.

• В данном случае передача энергии произошла путем излучения.

Главной особенностью излучения, отличающей его от всех остальных видов теплопередачи, является то, что она может происходить даже в вакууме.

Излучение энергии

Энергию излучают все тела, которые есть вокруг нас. Некоторые сильнее, некоторые слабее. Чем выше температура тела, тем большую энергию это тело излучает. Энергия излучаемая телом, частично поглощается другими телами, а частично отражается.

Разные тела поглощают энергию по-разному. Например, если теплоприемник окрасить с одной стороны в белый цвет, а с другой в темный, то при поднесении нагретого тела к темной стороне, то столбик жидкости понизится сильнее, чем, если бы мы поднесли это нагретое тело к светлой стороне. То есть тела с темной поверхностью лучше поглощают энергию, чем тела, у которых поверхность светлая. На следующем рисунке продемонстрирован этот опыт.

Но зато, тела имеющие темную поверхность охлаждаются быстрее, чем тела со светлой поверхностью.

Эта способность тел широко применяется на практике. Например, крылья воздушных судов красят светлой краской, чтобы они не нагревались солнцем.

Источник

Излучения, которые нас окружают
опыты и эксперименты на тему

Цель нашей работы: изучить влияние излучений на организм человека, выяснить, как можно определить наличие излучений и определить комплекс мер по снижению их вредного воздействия.

Скачать:

Вложение	Размер
izlucheniya_kotorye_nas_okruzhayut.docx	23.59 КБ
izlucheniya_kotorye_nas_okruzhayut_prezentatsiya_obshchaya_chast_1.pptx	86.13 КБ
izlucheniya_kotorye_nas_okruzhayut_prezentatsiya_obshchaya_chast_2.pptx	1.72 МБ

Предварительный просмотр:

Излучения, которые нас окружают.

Руководитель – Пивнева Л.П., ХТК

Мы не первый год участвуем в конференциях в медицинском колледже, и в прошлом году наше внимание привлекла работа одного из участников, посвящённая излучениям от бытовой техники. К сожалению, работа носила обзорный характер, поэтому мы решили расширить тему и подробнее изучить данную проблему.

Цель нашей работы: изучить влияние излучений на организм человека, выяснить, как можно определить наличие излучений и определить комплекс мер по снижению их вредного воздействия.

Свою работу мы разделили на два блока:

Первый блок — радиоактивное излучение и второй блок — электромагнитное излучение (ЭМИ), работа в каждом блоке проводилась по следующим этапам:

— Теоретический – подбор и изучение материала по предложенной теме;

— Анкетирование – мнение студентов, их знания в области излучений различной природы;

— определение источников ионизирующего излучения (рентгеновского) и наличия ЭМП при изучении второго блока;

— Выводы и практические рекомендации.

При изучении первого блока нас заинтересовали прежде всего атомные электростанции, особенно после последних событий в Японии (АЭС Фукусима). На сегодняшний день в России 14 действующих и одна строящаяся АЭС (Балтийская).

Мы провели анкетирование среди студентов колледжа, чтобы выяснить их отношение к атомной энергетике, альтернативным способам добычи энергии, определить уровень осведомлённости в отношении опасностей, которые могут возникать при эксплуатации АЭС и пришли к следующим в ыводам: студенты имеют представление о возможных опасностях АЭС и многие склоняются к альтернативным видам энергии, но в то же время плохо представляют себе, какое действие, помимо угрозы повышения уровня радиации, оказывают АЭС на окружающую среду, начиная с момента выбора места для строительства.

Влияние АЭС на окружающую среду заключается в проявлении физических, химических, радиационных и других факторов, но наиболее существенными являются следующие:

1. Выбор места для расположения АЭС (наличие водоёма или реки вблизи, ровная площадка и др.), локальное механическое влияние на рельеф при строительстве;
2. Сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты;
3. Изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС (импактное воздействие);
4. Изменение микроклиматических характеристик прилегающих районов из-за теплового воздействия сброса технологических вод, что влияет на популяции, флору и фауну экосистем.

В то же время общепризнанно, что АЭС при их нормальной эксплуатации намного, не менее чем в 5-10 раз, «чище» в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АЭС могут оказывать существенное радиационное влияние на людей, экосистемы, поэтому обеспечение безопасности экосферы и защита окружающей среды от вредных влияний АЭС — большая научная и технологическая задача ядерной энергетики, которая обеспечивает ее будущее. Не нужно забывать, что есть естественное ф оновое облучение, а к дополнительному облучению приводит профессиональная деятельность человека. Средневзвешенная годовая эффективная доза облучения населения земного шара, без учета аварийных ситуаций, составляет около 4 мЗв, начальная стадия развития лучевой болезни возникает при облучении в 1Зв. Главными источниками , которые формируют эту дозу, являются облучение: при медицинских обследованиях (30 %); природные источники ионизирующих облучений (70 %), где более 50 % дозы определяется наличием радона в воздухе жилых помещений.

Естественный фон 4-15 микрорентген, остаток от Чернобыля в атмосфере 0,002 мЗв/час; радон – 1,2 мЗв, от АЭС – 0,0002 мЗв.

Есть понятие «Грэй» — это поглощённая доза, при этом биологический эффект а-частиц в 20 раз выше, чем у гамма-излучения.

Анализируя источники, мы поняли, что при авариях на АЭС чаще всего заражение происходит внутри санитарно-защитных зон, глобальные катастрофы, примерами которых являются Чернобыль и Фукусима, происходят, к счастью, редко. Где тогда человек ещё может подвергаться радиоактивному облучению? Нас заинтересовал тот факт, что при прохождении досмотра багажа в аэропорту используются источники рентгеновских лучей. Мы провели следующий эксперимент: были взяты два индивидуальных дозиметра, один помещён в багаж, второй (контрольный) находился в зале ожидания на расстоянии примерно 1,5 – 2 м от источника. На первом риска ушла из поля зрения, на втором изменений не отмечалось, что говорит о достаточной защите персонала и пассажиров от действия рентгеновского излучения.

После этого мы приступили к изучению другого вида излучения – электромагнитного.

Электромагнитное поле — это особая форма материи, через которую осуществляется взаимодействие между заряженными частицами, оно представляет собой взаимосвязанные переменные электрическое поле и магнитное поле, то есть любое изменение в одном поле приводит к изменению в другом, мало того, эти переменные поля друг друга порождают, распространяясь в пространстве от источника. Благодаря конечности скорости распространения электромагнитное поле может существовать автономно от породившего его источника и не исчезает с устранением источника. Электромагнитное излучение увидеть невозможно, а представить не каждому под силу, и потому мы его практически не опасаемся. Между тем если суммировать электромагнитное излучение всех приборов на планете, то уровень естественного геомагнитного поля Земли окажется превышенным в миллионы раз. Все приборы, работающие на электрическом токе – источники электромагнитных полей. Наиболее сильными из них остаются микроволновые и электрические печи, кухонные вытяжки, пылесосы и холодильники с системой «no frost». Наибольшее магнитное поле излучают микроволновые печи.

При анкетировании мы пришли к следующим выводам: студенты имеют представление о природе ЭМП, но плохо понимают, какое действие оно оказывает и какие методы защиты есть и насколько они важны.

Необходимо помнить, что ЭМИ даже в обычных дозах даёт ощущение постоянной слабости и недомогания, снижение иммунитета, раздражительность, нарушение психических процессов, снижение работоспособности, особенно это проявляется при работе с компьютером, монитором старого образца. Электромагнитное излучение у этих приборов исходит от задней и боковых стенок, поэтому устанавливать их надо так, чтобы этими местами они не были направлены на то место, где вы спите или сидите, работая у письменного стола

Не рекомендуется пользоваться мобильным телефоном в метро и местах со слабым уровнем сигнала оператора, так как в этом случае сигнал от телефона возрастает многократно; не стоит носить мобильный телефон на теле в кармане или на груди; не надо долго говорить по мобильному телефону, что также касается и домашних переносных радиотелефонов, которые не менее опасны, помните, что сигнал от него проникает в мозг на 3,5 см. Необходимо помнить о вредном воздействии ЛЭП и других подобных источников излучения.

В целом, проанализировав рекомендации по профилактике воздействия излучений, мы пришли к выводу, что меры безопасности одинаковы:

1. Изменение конструкции источников излучений;
2. Экранирование источника;
3. Удаление источника (защита расстоянием);
4. Средства индивидуальной защиты;
5. Выполнение правил безопасности при работе с источниками излучений.

В заключении хочется сказать, что ядерная энергетика рассматривается как самая перспективная, в нашей стране есть достаточное количество запасов ядерного топлива, она не требует огромных денежных затрат на перевозку, исходный продукт превышает количество сырья, чего нельзя сказать о нефти и угле. Влияние ЭМИ будет расширяться, научно-технический прогресс невозможно остановить и влияние негативных факторов техносферы будет увеличиваться, оказывая влияние не только на физическое здоровье, но и на психофизиологическую сферу. Поэтому с целью профилактики этих воздействий необходимо разрабатывать новые технологии, оптимизировать условия труда на вредных и опасных производствах, строго выполнять требования санитарно-гигиенических нормативов, повышать валеологическую грамотность населения.

Источник