Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Шмидт-Ниельсен К. -> "Физиология животных. Приспособление и среда" -> 147

Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.

Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. Под редакцией Крепса Е. М. — М.: Мир, 1982. — 416 c.
Скачать (прямая ссылка): fizjuv1982.djvu
Предыдущая << 1 .. 141 142 143 144 145 146 < 147 > 148 149 150 151 152 153 .. 173 >> Следующая


Представим себе теперь, что предмет внутри полого шара почти черный и его поглощающая способность равна 99%- Очевидно, что в равновесном состоянии у этого предмета будет такая же температура, как и у находящегося в тех же условиях отполированного серебряного предмета, хотя поглощающая способность последнего может составлять всего лишь 1%. Причина в том, что в равновесной системе количество поглощаемого излучения в точности равно количеству испускаемого. Конечная температура у обоих предметов будет одинаковой, но для ее достижения предмету с хорошо отражающей поверхностью потребуется больше времени.

Повторим еще раз, что тела с высокой поглощающей способ ностью обладают столь же высокой излучающей способностью. Тело, абсолютно «черное» по отношению к данной длине волн, будет также идеальным излучателем волн этой же длины.

350 Глава 8. Терморегуляция

Кожа человека, мех животных и всякого рода другие неметаллические поверхности обладают высокой поглощающей способностью в средней инфракрасной области — в диапазоне от 5000 до 10 000 нм. В этой области кожа человека независимо от степени ее пигментации является практически черной. Те различия в цвете кожи, которые мы замечаем, относятся к видимой области спектра, а поскольку в этой области кожа не излучает, особенности пигментации не влияют на ее излучение.

Вследствие высокой поглощающей способности в средней инфракрасной области спектра излучающая способность кожи в этой области тоже близка к 100%- При этом пигментированная и не-пигментированная кожа теряет путем излучения примерно одинаковое количество тепла; та и другая излучает как практически черное тело. Это относится и к меховому покрову животных, излучение которого не зависит от цвета меха в видимом свете.

Незнание этого простого физического факта породило ряд ложных представлений относительно значения той или иной окраски животных. Например, высказывалось предположение, что животные с темным мехом быстрее теряют тепло путем излучения, чем светлоокрашенные животные. Но так как излучение в инфракрасной области никак не связано с видимой окраской, различие в таком излучении можно было установить только путем прямых измерений в инфракрасной области. Данные таких измерений не выявили предполагаемых различий.

Однако цвет кожи или мехового покрова может существенно влиять на поглощение радиации, пик которой лежит в видимой области спектра. На эту область приходится примерно половина энергии солнечного излучения (рис. 8.4), и для теплового баланса организма важно, поглощается этот свет или отражается. Под прямыми солнечными лучами темноокрашенный кожный или меховой покров поглощает больше лучистой энергии, чем светлый.

Расчет суммарного переноса тепла путем излучения. Если между двумя поверхностями происходит теплообмен путем излучения, то каждая из них будет излучать согласно закону Стефана — Больцмана и для суммарного переноса тепла (Qr) между ними мы получим

Qr = M168 (T2*-T1*) А,

где о — константа Стефана — Больцмана, Si и г2 —- излучающие способности двух поверхностей, Ti и T2 — абсолютные температуры этих поверхностей и А — эффективная излучающая площадь1. Если внешняя среда является однородной сферой, то Л — это просто общая «видимая» в направлении лучей поверхность. Если же

1 Приведенное уравнение для суммарного переноса тепла основано иа до-лущении, что излучающая способность одной илн обеих поверхностей близка к единице или равна ей. _

Температура, тепло и перенос тепла 35Е

внешняя среда неоднородна, и особенно если в ней имеется точечный источник излучения (например, солнце), то интегральный учет поверхностей, участвующих в теплообмене, усложняется. С этой точки зрения природные ситуации чрезвычайно сложны, и здесь очень трудно дать точное математическое описание переноса тепла. Тем не менее, поняв в принципе физические основы теплообмена путем излучения, мы можем легко избежать ошибок вроде того вывода о роли пигментации, о котором упоминалось выше.

Применяемое на практике упрощение расчета. Хотя перенос-тепла путем излучения зависит от четвертой степени абсолютной температуры, уравнение переноса все же можно упростить, если разница в температуре поверхностей не слишком велика. В диапазоне температур около 20° ошибка при упрощении уравнения= Стефана — Больцмана мала, и ею часто можно пренебречь; суть упрощения состоит в том, что приближенно теплообмен путем излучения считают пропорциональным разности температур между двумя поверхностями. При малых разностях температур ошибка сравнительно невелика, но она быстро возрастает с увеличением разности.

Мы будем пользоваться этим упрощением, считая радиационный теплообмен пропорциональным разности температур. У теплокровного животного отдача тепла в холодной среде осуществляется как путем теплопроводности, так и путем излучения. Поскольку скорость обоих процессов пропорциональна разности температур (T2—Ti), суммарная скорость теплоотдачи также пропорциональна T2—Ti, или

Q = C(T2-T1),

где все константы, входящие в уравнение теплообмена, объединены в один фактор пропорциональности С.
Предыдущая << 1 .. 141 142 143 144 145 146 < 147 > 148 149 150 151 152 153 .. 173 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed