Jak zużytkowujemy prądy konwekcyjne powietrza? Gdy na

palimy w piecu, oczekujemyniecierpli­

wie, aż ogień zacznie ,,huczeć"; nie-zawsze zdajemy sobie sprawę, że to huczy silny prąd powietrza, który wdziera się przezdrzwiczki popielnika, przez ruszt, podtrzymuje palenie się węgla czy drzewa i uchodzi kominem w atmosferę. Jest to prądkonwekcyj­ ny, wywołany różnicą temperatury

powietrza w kominie i nazewnątrz. Im wyższy słup tego powietrza, tem większa różnica w jego ciężarze wewnątrz i zewnątrz komina.

Dlatego wysoki komin lepiej „ciągnie". Wpływa na to i różnica tem­

peratur; każdemu wiadomo, że łatwiej rozpalić ogień w zimie niż pod­

czas upałów. Bez dopływu świeżego powietrza ogień w palenisku za­

gasłby, jak świeczka w ćwicz. 28.

Prąd powietrza, wywołany paleniem, pełni inną jeszcze ważną funkcję: porwane nim powietrze uchodzi przez komin, ale musi być za­

stąpione przez inne — świeże, niezużyte. Przeciska się ono z ze­ wnątrz przez szpary w drzwiach i oknach, przez połączenie belek w drewnianych ścianach, wreszcie przez porowatą cegłę murów. W ten sposób mieszkanie wietrzy się. Ale to nie wystarcza. Wmurachdomów są prowadzone kanały wentylacyjne, odprowadzające ciepłe, zepsute po­ wietrze z pomieszczeń.

Dobra wentylacja jest szczególnie ważna przy ogrzewaniu central-nem,gdzie niema wietrzenia przez napalony piec, oraz tam, gdzie zbiera się większa liczba ludzi: w teatrach, kawiarniach, salach odczytowych i t. p. Wiatraczki, poruszane prądem elektrycznym, ustawione przy wylotach kanałów lub przy otworach wiodących wprost nazewnątrz, pomagają usuwać zepsute powietrze.

Ryc. 72. Sposób ogrzewania i wietrzenia pomieszczeń zapomocą gorącego powietrza.

Ale pamiętajmy, że żadne urządzenie techniczne nie zastąpi wietrzenia pokoi przez otwarcie okien.

Prądy powietrza gorącego są też używane do ogrzewania gmachów publicznych.

Palenisko znajduje się w korpusie żelaznym, umieszczonym w podziemiu (ryc. 72); zim­

ne powietrze z zewnątrz opływa jego ściany, a ogrzane już dostaje się do sali. Po ochło­

dzeniu część jego powraca do podziemia i tam, zmieszana ze świeżem powietrzem, znów ogrzewa się od gorącego korpusu. Zawór C jest otwarty podczas rozpalania ognia: dym i gazy spalinowe idą wprost do komina. Gdy ogień płonie już dobrze, zawór zostaje za­

mknięty, a gazy spalinowe opływają wewnętrzne kanały i ogrzewają korpus.

Taka instalacja spełnia jednocześniefunkcje ogrzewania i wietrzenia.

W Polsce podobne urządzenie posiada, pomiędzy innemi, gmach Tow.

ZachętySztuk Pięknych w Warszawie i Teatr Wielkiwe Lwowie.

PROMIENIOWANIE.

47. Wymiana ciepła drogą promieniowania. Przy przewodzeniu ciepło przechodzi przezciało, które się samo przytem nagrzewa. Ale oto, w mroźny dzień, promienie słońca padają na naszą odzież lub skórę i ogrzewają ją; a jednak powietrze jest zimne, termometr wskazuje silny mróz. Działanie promieni słonecznych w górach jest tak silne, że narciarze nawpół nago oddają się sportowi, podczas mrozu (ob. ryc. 88).

Promienie słońcaprzechodzą przezpowietrze, nie ogrzewającgo, a udzie­

lają ciepła naszemu ciału lub odzieży. A przecież przebyły one olbrzy­ mią drogę do ziemi poprzez próżną, całkowicie pozbawioną ma terj i przestrzeń!

Gdy żarzy się drucik żarówki, bańka szklana silnie się ogrzewa, pomimo że z niej usunięto powietrze. I tu promienie światła prze­

niosły ciepło od gorącego drucika do bańki przez próżnię. A przecież wiemy, że próżnia jest doskonałym izolatorem cieplnym. Istnieje zatem inny jeszcze, poza przewodzeniem, sposób przenoszenia ciepła — drogą promieniowania, wysyłanego przez ciała rozżarzone. W gorący letni dzień, stojąc w słońcu, doznajemy jednocześnie wrażenia silnego światła i gorąca; gdy ujdziemy w cień lasu lub budynku, jest nam jednocześnie i ciemniej i chłodniej. Gdy stoimy przed otwartem paleniskiem pieca, wpobliżu rozpalonej do czerwoności płyty kuchennej, lub tygla z rozto­ pionym metalem, czujemy na twarzy żar, ale możemy uwolnić się od tego, ustawiając pomiędzy twarzą a gorącym przedmiotem dłoń, zeszyt, deseczkę, lub inny jakiś przedmiot. Zatrzymują one promieniowanie i rzucają cień na naszą twarz.

Promieniowanie, wysyłane przez ciało świecące, mo­ że ogrzewać przedmioty, na które pada.

Zczasem płyta kuchenna stygnie tak, że przestaje świecić; mimo to czujemy w dalszym ciągu gorąco od jej promieniowania, choć słabiej, niż podczas świecenia. Ciała rozgrzane wysyłają promie­ niowanie ogrzewające nawet wtedy, gdy nie świecą.

Ćwiczenie 31. Płomień palnika zakrywamy wygiętą blachą, okopco­ ną, lub pokrytą czarnym matowym lakierem od strony zewnętrznej (ryc.

73). Przed blachą umieszczamy termometr, którego bańka jest również okopcona; przedtermometrem ustawiamy wąską deseczkę, albo pasek bla­ chy, czy też tekturki, tak by przesłaniał bańkę. Obserwujemy temperaturę, do której dochodzi termometr, gdy jest osłonięty deseczką oraz wtedy, gdy nic nie zasłania gorącej blachy.

Gdy bańka termometru znajduje się w cieniu deseczki, jej tempe­ ratura podnosi się tylko przez zetknięcie z ogrzanem powietrzem. Po usunięciu przegrody pada na nią promieniowanie blachy i wywołuje jeszcze większe podniesienie temperatury.

48. Pochłanianie i wysyłanie promieniowania. Ćwiczenie 32. Na-wprost gorącej blachy (jak w ćwicz. 31, ryc. 73) umieszczamy tuż obok siebie dwa jednakowe termometry; bańka jednego z nich jest okopcona.

Termometr okopcony ogrzewa się silniej niż nieokopcony.

Rtęć błyszczy, bo odbija i rozsiewa promienie światła; kopeć nie odbija promieni, lecz je zatrzymuje, pochłania. Taksamo jak wzglę­ dem promieni światła, wysyłanych przez ciała rozżarzone, nasze termo­

metry zachowują się względem promieniowania, wysyłanego przez go­

rącą, ale nieświecącą blachę; bańka błyszcząca odbija je, czarna je pochłania.

Promieniowanie wtedy ogrzewa ciało, na które pada, gdy zostanie przez nie pochłonięte; z promieniowania pochłoniętego powstaje ciepło.

Czy może i wysyłanie promieniowania zależy od powierzchni? Zapy­ tajmy o to doświadczenia.

Ryc. 73. Powierzchnia czarna silniej pochłania pro­

mieniowanie, niż świecąca.

Ryc. 75. Ciało o powierzchni czarnej prędzej stygnie, niż ciało o powierzchni świecącej.

Ryc. 74. Powierzchnia czarna silniej promieniu­

je, niż świecąca.

Ćwiczenie 33. a) Blisko końca rurki szklanej robimy plamę atramen­ tem lub czarną farbą. Ten koniec rurki rozżarzamy w płomieniu. Plama świeci jaśniej, niż pozostała część rurki.

b) Jedną połowę kubka z błyszczącej blachy pokrywamy kopciem albo czarnym lakierem. Do kubka nalewamy bardzo gorącej wody, a blisko nie­ go ustawiamy w równych odległościach dwa jednakowe okopcone termo­ metry. Jeden z nich znajduje się nawprost świecącej, drugi nawprost po­

czernionej połowy kubka (ryc. 74). Obserwujemy wzrost temperatury obu termometrów.

Powierzchnia czarna, matowa promieniuje silniej w tej samej temperaturze,niż powierzchnia błyszcząca.

Stosuje się to tak do promieniowania świetlnego, jak i do takiego, któ­ rego nie dostrzegamy wzrokiem.

Ćwiczenie 34. Dwa jednakowe zamkniętenaczynia blaszane (ryc. 75), z których jedno ma powierzchnię świecącą, drugie zaczernioną, napełniamy jednakową ilością gorącej wody i wstawiamy w nie termometry, przesu­

nięte przez korki. Obserwujemy stygnięcie obu naczyń.

Oba naczynia tracą jednakowe ilości ciepłaprzez przewodzenie i uno­

szenie. Jeśli naczynie zaczernione stygnie prędzej, to dlatego, że traci więcej ciepła przez promieniowanie. Promieniowanie jest wy­ syłane na koszt ciepła ciała promieniującego.

Teraz możemy zdać sobie dokładnie sprawę z różnicy pomiędzy przewodzeniem ciepła, a promieniowaniem. Przy przewodzeniu lub uno­ szeniu ciała wymieniają ciepło bezpośrednio pomiędzy sobą; ciepło prze­ chodzi z jednego ciała do drugiego, albo z jednej do drugiej części tego samego ciała.

W drugim wypadku pomiędzy ciałami przechodzi nie ciepło, lecz promieniowanie. Jest ono wytwarzane przez ciało gorące na koszt jego ciepła, następnie rozchodzi się we wszystkich kierunkach, może przytem przenikać różne ciała, nie ogrzewając ich. Dopiero wtedy, gdy coś je pochłonie,promieniowanie znika, azamiast niego pojawia się odpowied­

nia ilość ciepła.

Z silnego wysyłania i pochłaniania promieni przez ciała ciemne i ma­

towe, a słabego przez jasne i błyszczące korzystamy często w życiu.

W lecie chętnie ubieramy się w tkaniny jasne, gdyż mniej pochłaniają promieniowanie słońca; w zimie zato byłoby racjonalniej nosić w dzień słoneczny ciemne ubrania. Piece żelazne są często zrobione z błyszczą­

cej blachy niklowanej; stygną przez to wolniej, niż gdyby były zrobio­

ne z ciemnej blachy żelaznej. Z tego samego powodu piece zwykłe wy­ kładamy białemi kaflami.

Najważniejszem dla nas zjawiskiem jest ogrzewanie powierzchni

ziemi. Pochłanianie promieniowania słońca jest jedynem źródłem otrzy­

mywania ciepła przez ziemię; powietrze pochłania go bardzo niewiele, a powierzchnia ziemi częściowo pochłania je, częściowo odbija. Promie­ niowanie pochłonięte ogrzewa powierzchnię ziemi; powietrze ogrzewa się dopiero przez zetknięcie z nią. Dlatego temperatura powietrza jest wyższa w pobliżu ziemi niż na dużych wysokościach. Prądy zstępujące i wstępujące ułatwiają wprawdzie ogrzewanie wyższych warstw, ale nie mogą wyrównaćtemperaturywcałejatmosferze.

Pytania.

1. Dlaczego, mierząc gorączkę, trzymamy termometr pod pachą przez kilka minut?

2. Dlaczego, chcąc zmierzyć temperaturę wody, mieszamy ją termo­ metrem?

3. Dlaczego temperatura ciała człowieka i zwierząt jest zawsze wyższa od otoczenia? Czy to przeczy zasadzie wyrównywania temperatur?

4. Wylicz inne przykłady ciał, utrzymujących temperaturę wyższą od otoczenia. Jak należałoby ograniczyć wymienioną zasadę?

5. Czy lód okryty „ciepłą" (watowaną) kołdrą stopnieje w pokoju prę­

dzej, czy wolniej niż nieokryty?

6. Czy wyrażenia: „ubranie jest ciepłe", „płaszcz grzeje" są trafne? Jak należałoby raczej mówić?

7. Wylicz inne jeszcze zastosowania dobrych i złych przewodników.

8. Jakie ubranie lepiej chroni od zimna: luźne czy obcisłe?

9. Co lepiej chroni od mrozu: jedna warstwa grubej odzieży, czy kilka warstw cieńszej?

10. Jaki piasek lepiej izoluje; suchy czy mokry?

11. Jakie prądy powietrza powstają w izbie, gdy piec jest gorący? Jaki jest pożytek z tych prądów?

12. W ścianach lub drzwiach pomieszczeń, gdzie przechowuje się jedze­ nie, robi się zwykle szereg otworów. Jaki jest ich cel? Czy lepiej, gdy są tyl­

ko u dołu lub u góry, czy też i u dołu i u góry.

13. Dlaczego ścianki naczynia Dewara są pokrywane błyszczącą war­ stewką srebra?

14. Jakiego koloru ubranie należałoby, ze względu na promieniowanie, kłaść w mroźną noc?

duj w warsztacie szkolnym dowarkę. Jej boczne ścia- _{Ryc. 76.}

ny wyściel różnemi materjałami izolującemi. Po wstawieniu do gotowej dowarki naczynia z gorącą wodą poczekaj godzinę lub dwie i zmierz temperaturę, jaka panuje wewnątrz przyrządu tuż koło każdej ze ścianek zewnętrznych,. Wyciągnij stąd wniosek co do wartości izolacyjnej użvtvch materjałów.

Rozdział IV