Научный форум dxdy
Уважаемые, поясните, почему белый чайник остывает медленнее, чем черный (если это так?)? Считаем, что внутренние поверхности обоих чайников одинаковые, а внешние отличаются цветом. Более быстрый нагрев черного, полагаю, объясняется бОльшим поглощением тепловой энергии, как черным телом (малым отражением энергии, именно поэтому он черный). А почему белый остывает медленнее?
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
18.04.2017, 16:20
| Заслуженный участник |
Есть такая полезная штука — закон излучения Кирхгофа.
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
18.04.2017, 16:51
| Заслуженный участник |
По-моему тут есть детали
1)
Цитата:
Закон Кирхгофа справедлив только для случаев теплового равновесия.
2) В большинстве ситуаций, связанных с нагревом или охлаждением, предполагается различие температур двух объектов. Иногда огромное (человек в черной футболке греется на солнце), иногда не очень (человек в футболочке при температуре около нуля). В первом случае цвет имеет значение, во втором важен «цвет» в ИК области.
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
18.04.2017, 17:12
| Заслуженный участник |
Stensen , говоря попросту, чем «охотнее» тело поглощает излучение, тем «охотнее» его же и испускает. (Собственно, об этом Вам сказал Pphantom , я говорю то же самое иными словами.)
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
18.04.2017, 18:24
| Заслуженный участник |
Xey в сообщении #1210453 писал(а):
По-моему тут есть детали
Да, конечно. Но, насколько мне известно, это задача из ОГЭ, поэтому детали вторичны.
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
18.04.2017, 20:10
| Заслуженный участник |
Последний раз редактировалось Munin 18.04.2017, 20:12, всего редактировалось 1 раз.
Xey в сообщении #1210453 писал(а):
По-моему тут есть детали
1)
Цитата:
Закон Кирхгофа справедлив только для случаев теплового равновесия.
Почему-то это написано в Википедии в разделе «применение в астрофизике». А не в основной части.
Не могли бы вы пояснить, какие препятствия возникают к применению закона Кирхгофа (а не его астрофизического следствия ) к ситуации отсутствия теплового равновесия, в случае непрозрачных тел типа чайников и людей в футболках?
Stensen в сообщении #1210439 писал(а):
Более быстрый нагрев черного, полагаю, объясняется бОльшим поглощением тепловой энергии, как черным телом (малым отражением энергии, именно поэтому он черный).
Обратите внимание, что это неправда! Греются чайники от непосредственной теплопередачи, и с одинаковой скоростью. Точнее, если вносить поправку на то, что чайник успевает рассеивать тепло, пока греется, то чёрный чайник может греться даже дольше.
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
18.04.2017, 22:51
| Заслуженный участник |
Кстати, а ведь можно так подобрать спектральные характеристики поверхностей, что, остывая с одной и той же температуры, два одинаковых тела, отличающиеся только ими, будут остывать хитрым образом: сначала одно быстрее, потом второе быстрее, потом опять первое…
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
19.04.2017, 00:52
| Заслуженный участник |
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
19.04.2017, 01:51
| Заслуженный участник |
arseniiv в сообщении #1210583 писал(а):
Кстати, а ведь можно так подобрать спектральные характеристики поверхностей, что, остывая с одной и той же температуры, два одинаковых тела, отличающиеся только ими, будут остывать хитрым образом: сначала одно быстрее, потом второе быстрее, потом опять первое…
Лучше уж сказать, что в реальности очень сложно сделать так, чтобы этого не произошло .
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
19.04.2017, 02:06
| Заслуженный участник |
Ну, видимо, речь о том, чтобы они ещё и менялись местами попеременно, а не просто остывали с причудливо переменной скоростью.
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
19.04.2017, 04:04
| Заслуженный участник |
Да, точно, забыл дописать.
Re: Зависимость скорости охлаждения от цвета
19.04.2017, 12:25
| Заслуженный участник |
Munin в сообщении #1210501 писал(а):
Не могли бы вы пояснить, какие препятствия возникают к применению закона Кирхгофа (а не его астрофизического следствия) к ситуации отсутствия теплового равновесия,
Да , я ошибся , препятствий нет.
Поторопился. Заглянул в Википедию , освежить в памяти закон Кирхгофа, а там мелькнула процитированная фраза.
А по поводу чайника.
В видимой области чайник ничего не излучает, поэтому не имеет значения, какого он цвета. Где то видел, что разноцветные масляные краски в области около 10 мкм (там где излучает чайник и прочие окружающие предметы) черные. Вот полированный металл не черный.
Цвет чайника (в понимании длин волн 0.4- 0.8 мкм) имеет значение при лучистом теплообмене с очень горячим предметом (Солнцем), находящимся за толстым слоем атмосферы, ослабляющим ИК излучение.
Почему в пустыне носят черный, если он больше нагревается? Как цвет одежды может влиять на повышение температуры тела от солнечных лучей? Какие цвета на самом деле лучше носить летом
Лето уже не за горами и совсем скоро начнется самый жаркий сезон. Кто-то с нетерпением ожидает это волшебное время, чтобы насладиться теплом и понежиться в солнечных лучах, а кто-то предвкушает адские деньки, когда от жары будет буквально некуда деться.
Все мы по разному переносим жару, но в любом случае никому не нравится потеть и запекаться на солнце когда нет возможности спрятаться в тени.
В жаркий, солнечный день когда температура переходит привычные и комфортные нашему организму градусы, мы начинаем искать варианты, которые помогут нам перенести эту жару с комфортом.
В этом случае стоит обратить внимание на выбор одежды, как бы банально это не звучало, но здесь не все так очевидно, как кажется на первый взгляд.
Конечно, все мы знаем, что черный цвет нагревается на солнце сильнее, чем белый, но почему же тогда в жарких странах, где температуры порой превышают все допустимые нормы и держаться на этом уровне несколько месяцев в году, люди предпочитают носить именно черные одежды?
Если с черным и белым цветом, казалось бы все предельно ясно, хотя как оказалось, не совсем, то что же с остальными цветами? Давайте разбираться.
Цвет одежды, которую мы выбираем, может оказать большое влияние на наше тело в жаркие летние дни. Когда наша кожа находится под прямыми солнечными лучами, она поглощает энергию света, что приводит к нагреву нашего тела. Цвет одежды, которую мы носим, также может поглощать энергию солнечных лучей, что влияет на наш комфорт и безопасность в жаркую погоду.
Каждый цвет имеет разную способность поглощать и отражать свет. Цвета, которые поглощают больше света, нагреваются быстрее. Это означает, что если вы носите темную одежду, она будет притягивать больше солнечного света, что приведет к большему нагреву вашего тела. С другой стороны, светлые цвета, такие как белый и серый, отражают больше света и не нагреваются так сильно, что может уменьшить нагрев вашего тела. Если мы посмотрим на одежду разных цветов через тепловизор, то увидим, как, тот или иной, цвет одежды влияет на повышение температуры.
Итак, Если с белым и черным все предельно ясно, как думаю и с серым, то такие цвета как желтый и красный, приятно удивляют.
Желтый цвет даже эффективнее серого, а красный дышит в затылок и тоже будет весьма эффективен в жаркую погоду, спасая вас от перегрева.
А вот зеленый и синий, вопреки ожиданиям, вовсе не помогут вам в данном вопросе, а скорее наоборот. И если синий и темно-зеленый можно было бы оправдать, ввиду того, что это темные оттенки, то светло-зеленый, совершенно неожиданно, выбился из привычного восприятия и не оправдал доверия. Надев, светло-зеленую одежду вы будете чувствовать себя в ней, почти как в черной, а в темно-зеленой, даже хуже.
Так что же там с черным? Почему именно этот цвет выбирают жители пустынных регионов и в самом жарком климате спасаются от солнца именно в черных одеждах?
Вспоминая, курс физики 8го класса, мы сразу берем во внимание тот факт, что черный является самым мощным поглотителем тепла, а белый наоборот, отражает излучения. Так почему же именно черный?
Все дело в том, что мы не берем в расчет термодинамику и если обратить внимание на терморегуляцию, то станет куда яснее, почему выбор пал именно на этот цвет.
Черный поглощает не только тепло исходящее от солнца, а так же и тепло исходящее от человеческого тела и если одежда имеет свободный крой, создавая воздушное пространство между телом и тканью, то термические процессы позволяют нам чувствовать себя лучше именно в черной одежде. При этом, очень важно качество материалов из которого пошита одежда, чтоб все правильно работало, это должна быть натуральная ткань, предпочтительно, хлопок или лен. Эти ткани лучше всего поглощают влагу, отводя ее от тела, тем самым, уменьшая нагревательный эффект.
Белая же одежда, наоборот отражает и солнечные лучи и тепло тела в обратную сторону, при этом тело будет потеть и еще больше разогреваться.
Некоторые материалы также могут влиять на нагрев тела. Тяжелые материалы, такие как джинс или кожа, могут притягивать больше солнечного света и приводить к большему нагреву тела. Легкие и воздухопроницаемые материалы, такие как лен и хлопок, могут позволить телу дышать и не перегреваться на солнце.
Кроме того, важно учитывать не только цвет и материалы одежды, но и стиль одежды. Одежда, которая плотно прилегает к телу, может препятствовать циркуляции воздуха и усилить нагрев тела. В то же время, более свободный стиль одежды может позволить воздуху проходить и уменьшить данный эффект.
В целом, при выборе одежды для жаркой погоды важно учитывать не только ее стиль и красоту, но и ее цвет, материал и плотность. Выбрав правильную одежду, вы можете защитить свое тело от нагрева на солнце и сохранить комфорт в жаркую погоду.
Так же, не стоит забывать о защите от ультрафиолетовых лучей. Независимо от цвета и материала, все одежда не даёт полной защиты от ультрафиолетового излучения. Поэтому для полной защиты кожи от солнца следует использовать дополнительные средства защиты, такие как кремы с SPF или легкая одежда с защитой от ультрафиолета, как правило она плотная, со сложным плетением, не пропускающим уф излучение.
Также важно пить достаточное количество воды, чтобы охлаждать свое тело изнутри. Потеря жидкости на солнце может привести к обезвоживанию, что усугубит ощущение жары.
Интересно, что цвет одежды не только влияет на нагрев тела от солнца, но также может повлиять на настроение и эмоциональное состояние человека.
Например, яркие и насыщенные цвета могут вызывать чувство энергии и веселья, тогда как спокойные и приглушенные тона могут создавать атмосферу спокойствия и умиротворения. При выборе одежды для жаркой погоды, можно использовать эту информацию, чтобы не только чувствовать себя комфортно, но и поднять свое настроение.
Кроме того, цвет одежды может иметь и культурное значение. В разных культурах существуют свои предпочтения в цветовой гамме одежды. Например, в некоторых странах в жаркую погоду предпочитают носить одежду белого цвета, потому что белый цвет отражает солнечные лучи и уменьшает нагрев тела. В других культурах, наоборот, предпочитают темную одежду, которая не показывает пятна от пота.
В заключение, цвет одежды имеет большое значение при нагреве тела от солнца. Пользуйтесь этой простой информацией и чувствуйте себя комфортно в любую погоду.
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Человек-оптимист! Стараюсь максимально объективно описывать товар. Люблю разнопрофильные товары. Если есть вопросы, не стесняйтесь обратиться в личку — адекватный) Люблю все новое. Записываю видеообзоры на YouTube
Если черный цвет нагревается сильнее белого, то почему африканцы – темнокожие
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Дзен и ВКонтакте.
Отписаться можно в любой момент.
Каждый обыватель прекрасно знает о том, что летом нужно ходить в белом. Потому, что вещи светлых оттенков намного слабее греются на солнце. Натягивать на себя черные шмотки в летний зной – не самая лучшая идея. Вот только возникает вопрос: если черный так хорошо поглощает солнечные лучи, то почему эволюция сделала коренных жителей Африки не белыми, как альбиносов, а черными как ночь? Попробуем разобраться.
Итак, все дело в выработке меланина. |Фото: yobte.ru.
Итак, чем темнее часть цветового спектра, тем хуже она отражает и тем лучше она поглощает солнечные лучи. Именно по этой причине темные предметы сильно греются, а светлые — намного меньше. Однако, с людьми все не так просто. Как бы мы не любили солнечные лучи, но свет далекой звезды для человека опасен. Главный враг здоровья в данном вопросе – это ультрафиолетовое излучение, которое оказывает исключительно негативное воздействие на человека. В краткосрочной перспективе ультрафиолет при длительном воздействии на кожу создает ожоги и морщины. В долгосрочной перспективе – меняет структуру ДНК клеток человеческих покровов и приводит к развитию рака.
Африканцы так долго жили в условиях агрессивного ультрафиолета, что повышенная выработка меланина в клетках кожи стала нормой. |Фото: funik.ru.
Эволюция наделила человека множеством защитных инструментов, которые позволяют ему адаптироваться к агрессивной среде. Так, в клетках кожи вырабатывается вещество под названием меланин. Чем сильнее и чем дольше ультрафиолет воздействует на кожу человека, тем больше меланина вырабатывается в ее клетках. Меланин в свою очередь повышает уровень поглощения и степень нейтрализации ультрафиолета. Так, что, когда девушка возвращается с пляжа красиво загоревшей, знайте – прямо сейчас ее организм вопит: «Ты что делаешь?! Ультрафиолет опасен! Срочно пришлите нам еще 15 грузовиков с меланином. ». Другими словами, потемнение кожи – это ответная защитная реакция организма на воздействие ультрафиолета. И да, как уже можно было догадаться, именно меланин делает кожу темной.
Темная кожа — один из защитных механизмов организма. |Фото: diligence.com.
Какое все это отношение имеет к коренным обитателям Африки? Самое непосредственное. Дело в том, что у представителей негроидной расы и многочисленных мулатов генетическая структура отличается от представителей европеоидной расы как раз в вопросе выработки меланина в клетках кожи. Коренные африканцы так долго жили в условиях агрессивного воздействия солнечных лучей, что за многие тысячелетия повышенная выработка меланина в клетках кожи превратилась у них из ситуативной ответной реакции организма в его нормальное состояние. Без такого эволюционного решения наши далекие общие предки, обитавшие в Африке, скорее всего просто вымерли. При этом эволюционный процесс оказался обратимым. Когда древние люди переселялись из Африки в другие уголки планеты с меньшим воздействием ультрафиолета, их кожа постепенно теряла темный оттенок, так как нормальная выработка меламина в клетках от поколения к поколению снижалась.
Есть ненулевая вероятность того, что когда-то все люди были темнокожими. |Фото: sightsavers.org.
Почему тогда «не белеют» современные темнокожие жители Америки? Во-первых, постепенно «белеют», хотя бы потому, что в обществе идет процесс смешивания людей с разным набором генов. Благо, апартеид в США более-менее смогли победить в 1960-е годы. И теперь, женится «черному» на «белой» и «белому» на «черной» не считается в обществе чем-то предосудительным. Впрочем, сейчас наблюдается какой-то мрачно ироничный перекос общественных отношений в обратную сторону. Во-вторых, для столь радикальных эволюционных преобразований, как полное изменение цвета кожи, нужны даже не столетия. Нужные тысячи лет, если не десятки тысяч лет, а также сотни и тысячи поколений людей.
Видео с нашего канала расскажет о том, почему в армии Норвегии мужчины и женщины не стесняются жить и спать в общих казармах:
Если хочется узнать еще больше интересного, то стоит почитать про «темнокожих джигитов» : кто они такие и откуда взялись в Абхазии.
Почему предметы чёрного цвета нагреваются быстрее, чем белого?
«Цвет тел зависит от того, как их поверхность отражает электромагнитные волны. Предметы, которые поглощают электромагнитные волны всего, в том числе видимого, диапазона, испускают инфракрасные, тепловые лучи. Они воспринимаются нами как темные. Отражающие видимый свет — как светлые. Поэтому-то темные предметы нагреваются гораздо сильнее светлых: они поглощают больше энергии. »
Свет — электромагнитная волна, взаимодействует с электронами вещества, которые начинают колебаться сильнее. При определенных условиях (зависит от взаимного расположения атомов и молекул вещества) электроны отдают свою энергию атому в целом — свет поглощается, а атом начинает колебаться с большей амплитудой — температура повысилась. В другом случае, когда атом не принимает энергию электронов, электрон переизлучает электромагнитные волны, т. е. свет — происходит отражение.
Другой аспект связан со структурой поверхности тела. Рассмотрим тот же углерод. Графит проводит электричество, есть свободные электроны. Он хоть и темного цвета, но имеет металлический блеск. Сажа — тот же углерод, но считается эталоном черного цвета. В чем дело? А дело в рыхлой пористой структуре слоя сажи. Свет, попадая на нее, частично отражается, но тут же натыкается на другую частичку сажи и так много раз, словно блуждая по лесу. А ведь не бывает идеальных отражений (разве что приближаются к нему диэлектрические зеркала) , поэтому свет при каждом переотражении становится все слабее и слабее. Поэтому сажа выглядит такой черной.
Остальные ответы
Белый — отражает тепло, а черный — притягивает в себе!
