On ilus kevadilm, päike paistab. Sa pöörad näo päikese poole ja tunned oma näol soojust. Osa päikesekiirgusest, infrapunakiirgust, me tajume soojusena. Teist osa päikesekiirgusest tajume me silmadega. See on nähtav valgus, mille abil me näeme esemeid. Kolmandat osa, ultraviolettkiirgust, me ei taju, kuid just see osa päikesekiirgusest põhjustab meie naha päevitumist.
- Millised kehad kiirgavad soojust?
- Millised kehad neelavad hästi soojust?
Kiirgus
Maa saab soojuse Päikeselt. Millisel viisil? Soojusjuhtivus ja konvektsioon ei tule kõne allagi, sest Maa ja Päikese vahel aine puudub. Maa saab soojuse Päikeselt kiirguse abil.
On kindlaks tehtud, et soojust kiirgavad kõik kehad, isegi universum, mille keskmine temperatuur on –270 kraadi.
Soojuskiirgust võib jaotada osadeks: infrapunakiirguseks, nähtavaks valguseks ja ultraviolettkiirguseks. Jaotus põhineb inimese tajuvõimel. Infrapunakiirgust tajume me soojusena, nähtavat valgust nägemismeele abil ning ultraviolettkiirgust (UV-kiirgust) me ei taju.
Järgnevalt vaatame, kuidas soojuskiirguse iseloom sõltub keha temperatuurist.
Kõik kehad kiirgavad soojust.
Elektripliidi hõõguv küttekeha
- UV-kiirgus
- infrapunakiirgus
- sinine valgus
- punane valgus
Inimene
- UV-kiirgus
- infrapunakiirgus
- sinine valgus
- punane valgus
Kiirgusega kandub kehalt keskkonda energiat. Soojust kiirgav keha annab soojust ära ja jahtub. Et seda ei juhtuks, peavad kehad soojust juurde saama.
Elektripirni ja elektripliidi energiaallikaks on elektrivool.
Päike saab oma energia aatomituumade ühinemisest.
Maa energiaallikas on Päike, mõningal määral ka maasisene soojus.
Päike saab kiirgamiseks vajalikku energiat aatomituumade ühinemisest.
Kuidas kiirgus kehasid soojendab?
Keha pinnale langedes paneb kiirgus aineosakesed kehas kiiremini liikuma. Kiirgus ise seejuures kaob, s.t neeldub kehas.
Tumedad ja mustad kehad neelavad kiirgust paremini kui heledad kehad ja seetõttu soojenevad rohkem. Heledad ja valged kehad aga peegeldavad kiirgust ja soojenevad kiirguse toimel vähem.
Ained, mis võivad olla nähtavas valguses läbipaistvad, neelavad infrapunakiirgust. Näiteks tungib nähtav valgus puhtas vees kuni 100 m sügavusele, enne kui täielikult neeldub. Infrapunakiirgus neeldub juba vee pindmises kihis. Seetõttu soojeneb veekogudes päikese käes pindmine kiht, kuid sügavamal jääb vesi jahedamaks.
Veeaur ei takista nähtava valguse levimist. Infrapunakiirgust veeaur osaliselt neelab. Osaliselt neelavad infrapunakiirgust ka süsihappegaas ja muud gaasid, mida nimetatakse kasvuhoonegaasideks. Seda nähtust vaatleme lähemalt edaspidi.
Õhuta ruumis, kosmoses, ei ole aineid, mis soojuskiirgust neelaks. Seetõttu õhuta ruumis soojuskiirgus ei neeldu.
Näiteid soojuskiirgusest
Liha grillimisel kasutatakse soojuskiirgust. Soojust kiirgavad küttekehad asuvad grillahju laes.
Elevandil on suured kõrvalestad. Need on abiks kuulmisel, kuid kõrvalestade kaudu jahutab elevant ka oma keha. Kõrvalestade suurelt pinnalt kiirgub palju soojust ning veri kõrvalestades jahtub. Vereringega jõuab jahtunud veri ka muudesse kehaosadesse, aidates elevandil vältida ülekuumenemist.
Infrapunasaunas kasutatakse keha soojendamiseks infrapunakiirgust. Tavalises saunas on õhutemperatuur kõrge, keha soojeneb sooja õhu mõjul. Infrapunasaunas soojendab kiirgus ja seal on õhutemperatuur tublisti madalam kui tavalises saunas.
Soojus- ehk termopilt. Termopildi saamiseks pildistatakse maja või inimest fotoaparaadiga, mis reageerib infrapunakiirgusele. Aparaat on ühendatud arvutiga. Arvuti loob kehast pildi, kus soojemad kohad on punasega ja jahedamad kohad sinisega. Värviskaalalt saab lugeda temperatuuri väärtuse.
Päästeteenistuses kasutatakse infrapunakaameraid eksinud inimeste otsimisel pimedas. Taoline kaamera „näeb” inimese kiiratavat soojuskiirgust.
Soojuspildi abil on kindlaks tehtud, et mobiiltelefoni kasutamine kuumutab inimese keha (vt fotod all). Arvatakse, et mobiiltelefoni kiirgus mõjub inimesele kahjulikult.
Pean meeles
- Kõik kehad saadavad välja soojuskiirgust ja annavad soojust ära.
- Kõik kehad neelavad soojuskiirgust ja saavad soojust juurde.
- Väga kuumad kehad kiirgavad lisaks infrapunakiirgusele ka nähtavat valgust, s.t helendavad.
- Tumedad kehad neelavad soojuskiirgust paremini kui heledad ning soojenevad kiiremini.
Küsimusi ja ülesandeid
- Nimeta peamised kiirguse liigid, mida Päike kiirgab. Milline on eri liiki kiirguste mõju inimesele?
- Nimeta hõõglambi kiirguse liigid.
- Nimeta kuuma elektripliidi kiirguse liigid.
- Mida kiirgab Maa?
- Millised kehad kiirgavad lisaks infrapunakiirgusele ka nähtavat valgust?
- Millest saab Päike kiirgamiseks energiat?
- Millest saab Maa kiirgamiseks energiat?
- Mis toimub soojuskiirguse neeldumisel kehas? Mis juhtub kiirgusega ja mis juhtub keha aineosakestega?
- Too näiteid soojuskiirguse kasutamisest.
- võimaldab nägemist.
- põhjustab päevitust.
- tajume soojusena.
