Bài giảng trao đổi nhiệt bức xạ

1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
CHƯƠNG IV
TRAO ĐỔI NHIỆT
BỨC XẠ
2
2
CÂU HỎI THẢO LUẬN
Ngoài lớp khí quyển bao xung quanh Trái Đất
,
khoảng không gian còn lại giữa Trái Đất và Mặt
Trời là khoảng chân không.
Trong khoảng chân không này, không xảy ra dẫn
nhiệt và đối lưu nhịệt.
Vậy, năng lượng của Mặt Trời đã truyền xuống
Trái Đất bằng cách nào?
3
B
B
Ứ
Ứ
C X
C X
Ạ
Ạ
NHI
NHI
Ệ
Ệ
T

T
Th
Th
í
í
nghi
nghi
ệ
ệ
m
m
II. BỨC XẠ NHIỆT
Một bình cầu đã phủ muội đen, trên
nút có gắn một ống thuỷ tinh, trong
ống thuỷ tinh có một giọt nước màu,
được đặt gần một nguồn nhiệt như
ngọn lửa đèn cồn.
1. Thí nghiệm
Quan sát và mô tả hiện tượng
xảy ra đối với giọt nước màu.
Lấy miếng gỗ chắn giữa
nguồn nhiệt và bình cầu
Quan sát và mô tả hiện tượng
xảy ra đối với giọt nước màu.
4
B
B
Ứ
Ứ
C X

C X
Ạ
Ạ
NHI
NHI
Ệ
Ệ
T
T
II. BỨC XẠ NHIỆT
1. Thí nghiệm
C7 Giọt nước màu dịch chuyển về đầu B chứng tỏ điều gì?
2.Trả lời câu hỏi
Giọt nước màu dịch chuyển về đầu B chứng tỏ không khí trong bình
nóng lên và nở ra.
C8 Giọt nước màu dịch chuyển trở lại đầu A chứng tỏ điều gì? Miếng gỗ
đã có tác dụng gì?
Giọt nước màu dịch chuyển trở lại đầu A chứng tỏ không khí trong
bình đã lạnh đi. Miếng gỗ đã ngăn không cho nhiệt truyền từ đèn
sang bình. Điều này chứng tỏ nhiệt đã truyền từ đèn sang bình bằng
đường thẳng.
5
B
B
Ứ
Ứ
C X
C X
Ạ
Ạ

NHI
NHI
Ệ
Ệ
T
T
I. DẪN NHIỆT VÀ ĐỐI LƯU NHIỆT
Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí, đó
chính là hình thức truyền nhiệt chủ yểu của chất lóng và chất khí.
II. BỨC XẠ NHIỆT
1. Thí nghiệm
C9 Sự truyền nhiệt từ nguồn nhiệt tới bình cầu có phải là dẫn nhiệt và đốí
lưu không? Tại sao?
2.Trả lời câu hỏi
Sự truyền nhiệt từ nguồn nhiệt tới bình cầu không phải là dẫn nhiệt
vì chất khí dẫn nhiệt kém, cũng không phải là đối lưu vì nhiệt được
truyền theo đường thẳng.
6
B
B
Ứ
Ứ
C X
C X
Ạ
Ạ
NHI
NHI
Ệ
Ệ

T
T
I. ĐỐI LƯU
Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí, đó
chính là hình thức truyền nhiệt chủ yểu của chất lóng và chất khí.
II. BỨC XẠ NHIỆT
1. Thí nghiệm
Trong thí nghiệm trên, nhiệt được truyền bằng các tia nhiệt đi thẳng.
Hình thức truyền nhiệt này gọi là bức xạ nhiệt. Bức xạ nhiệt có thể xảy
ra ngay cả trong chân không.
2.Trả lời câu hỏi
Thí nghiệm cho thấy khả năng hấp thị nhiệt của một vật phụ thuộc
vào tính chất của bề mặt. Vật có bề mặt càng xù xì và màu càng sẫm
thì thì hấp thụ các tia nhiệt càng nhiều.
7
B
B
Ứ
Ứ
C X
C X
Ạ
Ạ
NHI
NHI
Ệ
Ệ
T
T
II. BỨC XẠ NHIỆT

Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ
nhiệt có thể xảy ra cả ở trong chân không.
III. VẬN DỤNG
C10 Tại sao trong thí nghiệm hình 23.4 bình chứa không khí lại được phủ
muội đen?
Trong thí nghiệm hình 23.4 bình chứa không khí lại được phủ muội
đen để tăng khả năng hấp thụ các tia nhiệt.
8
Bài 23:
Đ
Đ
Ố
Ố
I LƯU
I LƯU
-
-
B
B
Ứ
Ứ
C X
C X
Ạ
Ạ
NHI
NHI
Ệ
Ệ
T

T
III. VẬN DỤNG
C11 Tại sao vào mùa hè ta thường mặc áo màu trắng mà không mặc áo
màu đen?
Vào mùa hè ta thường mặc áo màu trắng để giảm sự hấp thụ các tia
nhiệt.
9
BỨC XẠ NHIỆT
Một số khái niệm:
• Bức xạ là gì?
– Một vật bất kỳ có nhiệt độ lớn hơn
0K, luôn có sự biến đổi nội năng
của vật thành năng lượng sóng
điện từ.
– Các sóng điện từ truyền đi trong
không gian theo mọi phương với
vận tốc ánh sáng và có chiều dài
bước sóng khác nhau.
– Căn cứ vào chiều dài bước sóng ta
phân các sóng điện từ thành các
loại từ tia vũ trụ tới sóng vô truyến
điện.



0

10
T
1

T
2
T1 > T2
l
q
11
Một số loại sóng điện từ
12
BỨC XẠ NHIỆT
0.05*10
-6
m
(0.5 – 1).10
-6
m
10
-6
– 20.10
-3
m
20.10
-3
– 0.4 m
0.4 – 0.8 m
0.8 – 400 m
> 0.2 km.
Tia vũ trụ
Tia gamma
Tia Rơn-ghen
Tia tử ngoại

nh sáng thấy được
Tia hồng ngoại
Sóng vô tuyến
Bứơc sóngDạng sóng
2. Các đònh nghóa về bức xạ nhiệt:
13
PHÂN LOẠI THEO NGUỒN GỐC
• Từ ánh sáng mặt trời : tia hồng ngoại, tia
tử ngoại.
• Từ bức xạ ion : tia Alpha, tia Bêta, tia X, tia
Gamma và Nơtron
14
BỨC XẠ TỪ ÁNH SÁNG MẶT TRỜI
Mặt trời phát ra ánh sáng và tỏa nhiệt xuống trái đất.
Bao gồm các tia có bước sóng khác nhau: từ tia hồng
ngoại có bước sóng dài đến tia tử ngoại có bước
sóng ngắn.
Ở trong dãy quang phổ: từ ánh sáng đỏ trở lên là tia
hồng ngoại, từ ánh sáng tím trở xuống là tia tử ngoại.
15
SƠ ĐỒ BIỂU THỊ SỰ PHẢN XẠ VÀ HẤP THỤ
NĂNG LƯNG MẶT TRỜI
16
AÛNH CHUÏP QUA VEÄ TINH
17
TIA HỒNG NGOẠI
Là những bức xạ không nhìn thấy được
,
có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh
sáng đỏ (0,75µm).

Trong ánh sáng mặt trời có khoảng
50%
năng lượng của chùm ánh sáng là thuộc
về tia hồng ngoại.
Vật bò nung nóng cũng phát ra tia hồng
ngoại.
18
TÁC DỤNG & ỨNG DỤNG
Tác dụng nhiệt. (Do vậy nó được ứng dụng để
sấy hoặc sưởi, làm nóng nước…)
Trong công nghiệp: dùng tia hồng ngoại để
sấy khô các sản phẩm sơn (như vỏ ôtô, vỏ tủ
lạnh…), hoa quả.
Trong sinh hoạt: dùng để đun nóng nước, nấu
ăn…
Trong y học: dùng đèn hồng ngoại để sưởi ấm
cho máu lưu thông được tốt.
19
TIA TỬ NGOẠI
Là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước sóng
ngắn hơn bước sóng của ánh sáng tím (0,4 m).
Nguồn gốc:
- Mặt trời là nguồn phát tia tử ngọai rất mạnh, chiếm
khoảng 9% công suất của chùm ánh sáng mặt trời.
- Hồ quang điện cũng là một nguồn phát tia tử ngoại
mạnh.
- Vật bò nung nóng > 3000ä(
0
C) cũng phát ra tia tử ngoại rất
mạnh.

20
TÁC DỤNG & ỨNG DỤNG
Gây phản ứng quang hóa, quang hợp
, ion
hóa không khí, một số tác dụng sinh học…
Trong công nghiệp: phát hiện các vết nứt,
vết xước trên bề mặt các sản phẩm tiện,
Pin mặt trời…
Trong y học: chữa bệnh còi xương
21
• Nhận xét khi chiếu tia sáng mặt trời
và sóng radio vào nguời?
• Vậy, BỨC XẠ NHIỆT là gì?
22
Một số loại sóng điện từ
23
MỘT SỐ KHAÍ NIỆM VỀ BỨC XẠ NHIỆT
• Bức xạ nhiệt là gì?
– Những tia mà ở nhiệt độ thường gặp, chúng có
hiệu ứng nhiệt cao, nghĩa là vật có thể hấp thu
được và biến thành nhiệt năng, gọi là tia nhiệt.
Những tia này có bước sóng:
– Bao gồm: tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy đuợc, tia
hồng ngoại.
– Qúa trình phát sinh và truyền đi những tia ấy gọi là
quá trình bức xạ nhiệt.
– Hấp thu nhiệt là sự chuyển hoá tia nhiệt thành
nhiệt, khi tia nhiệt đập vào bề mặt vật.
mm




404.0


24
Phân bố các dòng năng lượng do trao đổi nhiệt
bức xạ trong trường hợp tổng quát
• Nếu gọi:
•
• A là hệ số hấp thu;
• R là hệ số phản xạ
• D là hệ số xuyên qua
A
Q
Q
O
A

R
Q
Q
O
R

D
Q
Q
O
D


1
O
D
O
R
O
A
Q
Q
Q
Q
Q
Q
25
Một số khái niệm
• Các vật khác nhau thì hấp thụ nhiệt khác nhau. Vật
đen thì hấp thụ nhiệt nhiều hơn vật trắng. Ngược lại,
vật trắng thì phản xạ nhiệt nhiều hơn vật đen.
• Vật đen tuyệt đối: là vật có bề mặt hấp thụ hoàn toàn
các tia đập lên nó (A = 1; D=R=0).
• Vật trắng tuyệt đối: là vật phản xạ tất cả các tia sáng
đập lên nó (R=1; A=D=0).
• Vật trong tuyệt đối: là vật cho tất cả các tia sáng đi
qua nó (D=1; A=R=0).
• Vật xám là vật hấp thụ một phần năng lượng của các
tia sáng đập lên nó.