Soojus

11. klass > Bioloogia > 2. Metabolism ja teised eluavaldused

Soojuskiirgus on üks põhilisi soojusülekande liike. See on elektromagnetilise kiirguse eraldumine keha temperatuuri tõttu. Soojuskiirguse energiavahetuse vastastikmõju iseloomustab järgmine võrrand:

5

kus α, iseloomustab spektraalse neelduvusvõime komponenti, ρ spektraalse peegelduse komponenti ja τ spektraalse ülekande komponenti. Need elemendid on elektromagnetkiirguse lainepikkuse λ funktsioonid. Spektraalne neelduvus on võrdne kiirgusvõimega ε. Seda suhet tuntakse kui soojuskiirguse Kirchhoff’i seadust. Keha kutsutakse mustaks kehaks, kui kõigil sagedustel kehtib valem:

6

Näiteks kaotab inimene toasoojas märgatava osa energiast soojuskiirguse tõttu. Samaaegselt neelab keha osa kiiratud energiat tagasi, saades soojust ümbritsevatelt objektidelt konduktsiooni kaudu ja metabolismi käigus eralduvast soojusest. Inimnaha kiirgavus on üsna lähedane ühele. Inimene, kelle nahapindala on umbes 2 ruutmeetrit ja temperatuur 37°C, kiirgab pidevalt umbes 1000 vatti. Kuna inimesed on enamasti siseruumides ümbritsetud teatava temperatuuriga kehadest, saavad nad tagasi 900 vatti. Seega on kogu kaotus vaid 100 vatti.

 

Päikeseenergiat saab efektiivselt kasutada erinevate pindade omaduste tõttu. Näiteks kasvuhooned, mille seinad ja katus tehakse enamasti klaasist. Klaas on läbipaistev nähtavale (umbes 0,4 µm <λ< 0,8 µm) ja lühematele infrapunase piirkonna lainepikkustele, kuid see ei lase läbi pikemate lainepikkustega infrapunakiirgust (umbes λ>3 µm). Seega laseb klaas läbi nähtavat valgust, kuid ei lase välja kasvuhoones olevate kehade soojuskiirgust. Kasvuhoonesse lõksu jäänud kiirgust tunneme me soojusena. Sellist nähtust nimetatakse kasvuhooneefektiks. Kasvuhooneefektist kõneldakse ka seoses kliima globaalse soojenemise ning atmosfääri paisatud gaasidega.

 

Kõik biosüsteemid vajavad väliseid energiaallikaid. Biosüsteem (ehk bioloogiline süsteem) on iseuuenev isereguleeruv süsteem, mida saab vaadelda raku, eluri, koosluse, ökosüsteemi vm tasemel. Paljud biosüsteemid on ümbrusest piiritletud membraani, kesta või nahaga — näiteks kõigil rakkudel on rakumembraan, taimerakkudel on lisaks rakukest, paljudel hulkraksete elurite keha katab nahk.

 

Näita lisainfot
Peida lisainfo