Bức xạ nhiệt là gì?
– 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.
Đối lưu bức xạ nhiệt là thuật ngữ dùng để chỉ sự trao đổi và dẫn truyền nhiệt năng khi xuất hiện sự chênh lệch của nhiệt độ. Ngoài ra, nó cũng có thể xảy ra khi có sự chuyển đổi của chất lỏng hoặc chất khí tại các vùng nhiệt khác nhau.
Có hai hình thức đối lưu bức xạ nhiệt, đó là đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức.
Ví dụ về hiện tượng bức xạ nhiệt
– 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.
Tác động của bức xạ nhiệt
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 của bức xạ nhiệt
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.
Bài tập trắc nghiệm về bức xạ nhiệt
Câu 1. Đối lưu là:
A. Sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí.
B. Sự truyền nhiệt bằng các dòng chất rắn.
C. Sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng.
D. Sự truyền nhiệt bằng các dòng chất khí.
Câu 2. Tại sao trong chất rắn không xảy ra đối lưu?
A. Vì khối lượng riêng của chất rắn thường rất lớn.
B. Vì các phân tử của chất rắn liên kết với nhau rất chặt, chúng không thể di chuyển thành dòng được.
C. Vì nhiệt độ của chất rắn thường không lớn lắm.
D. Vì các phân tử trong chất rắn không chuyển động
Câu 3. Bức xạ nhiệt là:
A. Sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng.
B. Sự truyền nhiệt qua không khí.
C. Sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi theo đường gấp khúc.
D. Sự truyền nhiệt qua chất rắn.
Câu 4. Năng lượng Mặt Trời truyền xuống Trái Đất bằng cách nào?
A. Bằng sự dẫn nhiệt qua không khí.
B. Bằng sự đối lưu.
C. Bằng bức xạ nhiệt.
D. Bằng một hình thức khác.
Câu 5. Trong các hình thức truyền nhiệt dưới đây, sự truyền nhiệt nào không phải là bức xạ nhiệt?
A. Sự truyền nhiệt từ đầu bị nung nóng sang đầu không bị nung nóng của một thanh đồng.
B. Sự truyền nhiệt từ bếp lò đến người đứng gần bếp lò.
C. Sự truyền nhiệt từ Mặt Trời tới Trái Đất.
D. Sự truyền nhiệt từ dây tóc bóng đèn đang sáng ra khoảng không gian bên trong bóng đèn.
Câu 6. Đứng gần một bếp lửa, ta cảm thấy nóng. Nhiệt lượng truyền từ ngọn lửa đến người bằng cách nào?
A. Sự đối lưu.
B. Sự dẫn nhiệt của không khí.
C. Bức xạ nhiệt
D. Cả 3 đáp án trên
Câu 7. Chọn câu trả lời sai:
A. Một vật khi hấp thụ bức xạ nhiệt truyền đến thì nhiệt độ của vật sẽ tăng lên.
B. Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng cách phát ra các tia nhiệt đi thẳng.
C. Vật lạnh quá thì không thể bức xạ nhiệt.
D. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra trong chân không.
Câu 8. Một ống nghiệm đựng đầy nước, cần đốt nóng ống ở vị trí nào của ống thì tất cả nước trong ống sôi nhanh hơn?
A. Đốt ở giữa ống.
B. Đốt ở miệng ống.
C. Đốt ở đáy ống.
D. Đốt ở vị trí nào cũng được
Câu 9. Vật nào sau đây hấp thụ nhiệt tốt?
A. Vật có bề mặt nhẵn, sẫm màu.
B. Vật có bề mặt sần sùi, sáng màu.
C. Vật có bề mặt nhẵn, sáng màu.
D. Vật có bề mặt sần sùi, sẫm màu.
Câu 10. Chọn nhận xét sai:
A. Trong hiện tượng đối lưu có hiện tượng cơ học: lớp nước nóng nổi lên, lớp nước lạnh chìm xuống.
B. Trong hiện tượng đối lưu có sự truyền nhiệt lượng từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
C. Trong hiện tượng đối lưu có hiện tượng nở vì nhiệt.
D. Sự đối lưu xảy ra khi hai vật rắn có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc nhau.
Câu 11. Trong các hình thức truyền nhiệt dưới đây, sự truyền nhiệt nào không phải là bức xạ nhiệt?
A. Sự truyền nhiệt từ đầu bị nung nóng sang đầu không bị nung nóng của một thanh đồng.
B. Sự truyền nhiệt từ bếp lò đến người đứng gần bếp lò.
C. Sự truyền nhiệt từ Mặt Trời tới Trái Đất.
D. Sự truyền nhiệt từ dây tóc bóng đèn đang sáng ra khoảng không gian bên trong bóng đèn.
Câu 12. Trong các hình thức truyền nhiệt dưới đây, sự truyền nhiệt nào là bức xạ nhiệt?
A. Sự truyền nhiệt từ đầu bị nung nóng sang đầu không bị nung nóng của một thanh đồng.
B. Đun ước trong ấm.
C. Sự truyền nhiệt từ Mặt Trời tới Trái Đất.
D. Sự thông khí trong lò.
Câu 13. Chọn câu trả lời đúng. Đứng gần một bếp lửa, ta cảm thấy nóng. Nhiệt lượng truyền từ ngọn lửa đến người bằng cách nào?
A. Sự đối lưu.
B. Sự dẫn nhiệt của không khí.
C. Bức xạ nhiệt
D. Cả 3 đáp án trên
Câu 14. Chọn câu trả lời đúng. Trong những ngày rét sờ vào kim loại ta thấy lạnh. Hình thức truyền nhiệt đã xảy ra là:
A. Sự đối lưu.
B. Sự bức xạ.
C. Cả truyền nhiệt, bức xạ nhiệt và đối lưu cùng xảy ra đồng thời.
D. Truyền nhiệt.
Câu 15. Vật nào sau đây hấp thụ nhiệt tốt?
A. Vật có bề mặt nhẵn, sẫm màu.
B. Vật có bề mặt sần sùi, sáng màu.
C. Vật có bề mặt nhẵn, sáng màu.
D. Vật có bề mặt sần sùi, sẫm màu.
Câu 16. Chọn câu trả lời sai.
A. Một vật khi hấp thụ bức xạ nhiệt truyền đến thì nhiệt độ của vật sẽ tăng lên.
B. Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng cách phát ra các tia nhiệt đi thẳng.
C. Vật lạnh quá thì không thể bức xạ nhiệt.
D. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra trong chân không.
Câu 17. Chọn câu trả lời đúng.
A. Một vật khi hấp thụ bức xạ nhiệt truyền đến thì nhiệt độ của vật không thay đổi.
B. Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng cách phát ra các tia nhiệt đi thẳng.
C. Vật lạnh quá thì không thể bức xạ nhiệt.
D. Bức xạ nhiệt không thể xảy ra trong chân không.
Câu 18. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất rắn, chất lỏng, chất khí và chân không là gì?
A. Chất rắn: dẫn nhiệt; Chất lỏng: đối lưu; Chất khí: dẫn nhiệt; chân không: bức xạ nhiệt.
B. Chất rắn: bức xạ nhiệt; Chất lỏng: dẫn nhiệt; Chất khí: đối lưu; Chân không: bức xạ nhiệt.
C. Chất rắn: dẫn nhiệt; Chất lỏng: đối lưu; Chất khí: bức xạ nhiệt; Chân không: đối lưu.
D. Chất rắn: dẫn nhiệt; Chất lỏng: đối lưu; Chất khí; đối lưu; Chân không: bức xạ nhiệt.
Câu 19. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất rắn là:
A. Dẫn nhiệt.
B. Đối lưu.
C. Bức xạ nhiệt.
D. Tất cả các hình thức trên.
Câu 20. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng là:
A. Dẫn nhiệt.
B. Đối lưu.
C. Bức xạ nhiệt.
D. Tất cả các hình thức trên.
Câu 21. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất khí là:
A. Dẫn nhiệt.
B. Đối lưu.
C. Bức xạ nhiệt.
D. Tất cả các hình thức trên.
Câu 22. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chân không là:
A. Dẫn nhiệt.
B. Đối lưu.
C. Bức xạ nhiệt.
D. Tất cả các hình thức trên.
Câu 23. Chọn nhận xét sai.
A. Trong hiện tượng đối lưu có hiện tượng cơ học: lớp nước nóng nổi lên, lớp nước lạnh chìm xuống.
B. Trong hiện tượng đối lưu có sự truyền nhiệt lượng từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
C. Trong hiện tượng đối lưu có hiện tượng nở vì nhiệt.
D. Sự đối lưu xảy ra khi hai vật rắn có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc nhau.
Câu 24. Chọn nhận xét đúng:
A. Trong hiện tượng đối lưu có hiện tượng cơ học: lớp nước lạnh nổi lên, lớp nước nóng chìm xuống.
B. Trong hiện tượng đối lưu có sự truyền nhiệt lượng từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt độ cao hơn.
C. Trong hiện tượng đối lưu có hiện tượng nở vì nhiệt.
D. Sự đối lưu xảy ra khi hai vật rắn có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc nhau.
Câu 25. Những hiện tượng nào sau đây không phải đối lưu?
A. Đun nước nóng trong ấm.
B. Sự truyền nhiệt từ dây tóc bóng đèn đang sáng ra khoảng không gian bên trong bóng đèn.
C. Sự tạo thành gió.
D. Sự thông khí trong lò.
Câu 26. Hiện tượng có thể xảy ra cả ở trong chân không là:
A. Bức xạ nhiệt.
B. Đối lưu.
C. Dẫn nhiệt.
D. Nhiệt năng.
Câu 27. Ngăn đá của tủ lạnh thường đặt ở phía trên ngăn đựng thức ăn, để tận dụng sự truyền nhiệt bằng
A. bức xạ nhiệt.
B. đối lưu.
C. dẫn nhiệt.
D. bức xạ nhiệt và dẫn nhiệt.
Câu 28. Trong một số nhà máy, người ta thường xây dựng những ống khói rất cao vì:
A. ống khói cao có tác dụng tạo ra sự truyền nhiệt tốt.
B. ống khói cao có tác dụng tạo ra sự bức xạ nhiệt tốt.
C. ống khói cao có tác dụng tạo ra sự đối lưu tốt.
D. ống khói cao có tác dụng tạo ra sự dẫn nhiệt tốt.
Câu 29. Để tay lên một hòn gạch đã được nung nóng thấy nóng hơn để tay bên cạnh hòn gạch đó vì
A. cả sự đối lưu, sự bức xạ nhiệt, sự dẫn nhiệt từ hòn gạch tới tay để bên trên tốt hơn để bên cạnh.
B. sự đối lưu từ hòn gạch tới tay để bên trên tốt hơn để bên cạnh.
C. sự bức xạ nhiệt từ hòn gạch tới tay để bên trên tốt hơn để bên cạnh.
D. sự dẫn nhiệt từ hòn gạch tới tay để bên trên tốt hơn để bên cạnh.
| Câu | Đáp án | Câu | Đáp án |
|---|---|---|---|
| Câu 1 | A | Câu 16 | C |
| Câu 2 | B | Câu 17 | B |
| Câu 3 | A | Câu 18 | D |
| Câu 4 | C | Câu 19 | A |
| Câu 5 | A | Câu 20 | B |
| Câu 6 | C | Câu 21 | B |
| Câu 7 | C | Câu 22 | C |
| Câu 8 | C | Câu 23 | D |
| Câu 9 | D | Câu 24 | C |
| Câu 10 | D | Câu 25 | B |
| Câu 11 | A | Câu 26 | A |
| Câu 12 | C | Câu 27 | B |
| Câu 13 | C | Câu 28 | C |
| Câu 14 | D | Câu 29 | B |
| Câu 15 | D |
********************
Đăng bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Giáo dục
