Experimenty s tepelným zářením

Tepelná energie se pohybuje z horkých předmětů na studené vedením, konvekcí a zářením. Z těchto tří pouze záření nevyžaduje kontakt; slunce ohřívá Zemi, protože jeho tepelné záření prochází prázdným prostorem. Jakýkoli teplý předmět, jako je slunce, topinkovač nebo lidské tělo, vydává tuto energii zvanou infračervené záření nebo I.R. Jednoduché experimenty vám ukáží, jak to funguje.

Radiometr, dostupný ve vědeckých obchodech za pár dolarů, ukazuje energii vlastní infračervenému záření. Má zapečetěnou skleněnou obálku, jako je čirá žárovka, obsahující částečné vakuum. Uvnitř obálky byly čtyři čtvercové lopatky, s černou a bílou stranou, vyvážené na jehlovém ložisku. Když na radiometr svítíte, černá strana se zahřeje více než bílá. Molekuly vzduchu se odrážejí od obou stran, ale tepelná energie z černé strany je činí silnějšími. To roztočí lopatky ve směru bílé strany. Umístěte radiometr na jasné sluneční světlo a uvidíte, jak rychle se točí. Poté jej přemístěte mimo přímé sluneční světlo a sledujte, že se pohybuje pomaleji.

Najděte několik látkových předmětů, jako jsou košile nebo ručníky, různých barev. Položte je na pevný a rovný povrch za jasného slunečního světla. Po 15 až 20 minutách pocítíte každou z nich a všimnete si, která je nejteplejší. Protože tmavé barvy odrážejí nejméně slunečního záření, absorbují nejvíce tepla. Světlé barvy odrážejí nejvíce slunečního světla, a proto zůstávají chladnější.

Shromážděte pět šálků kávy, identických, kromě barvy. Nechejte jednu nebo dvě minuty běžet horkou vodu z kohoutku, dokud nedosáhne maximální teploty. Naplňte šálky horkou vodou a přesuňte je do tmavé, chladné místnosti. Do každého umístěte teploměr a počkejte 20 minut. Odečtěte teploměr v každém šálku a porovnejte teploty a barvy. Nejtmavší barvy by měly být nejchladnější, protože stejně jako lépe absorbují tepelnou energii, také vyzařují tepelnou energii efektivněji než světlé barvy.

Získejte balón „solární trubice“ a vezměte ho venku za klidného a slunečného dne. Balón je dlouhý několik stop a je vyroben z tmavého plastu. Nafoukněte jej ve stínu chladným vzduchem. Připevněte šňůru draka na balón a odneste jej na slunné místo. Přidržte provázek. Nakonec tepelné záření ze slunce způsobí, že se vzduch uvnitř rozšíří a balón se zvedne ze země. Teplejší vzduch uvnitř má menší hustotu než venkovní vzduch, takže balón plave.