Прочитай текст и выполни задание.
Физические основы термографии человека
Термография — медицинский диагностический метод регистрации теплового излучения различных участков тела человека и определение их температуры в результате «оцифровки» физических параметров данного излучения (создание математической модели). Тепловое излучение относится к инфракрасной области электромагнитного спектра, в которой выделяются несколько диапазонов в зависимости от длины волны (или частоты излучения, или энергии фотонов).
В физической модели теплообмена человека с внешней средой при умеренном климате и отсутствии больших физических нагрузок наибольшая доля теплопотерь — около \(50\) \(\%\) — приходится на излучение. И только приблизительно \(30\) \(\%\) и \(20\) \(\%\) теплопотерь — на испарение с поверхности кожи, лёгких и конвекцию соответственно. Теплопроводность не оказывает значительного влияния на математическую оценку теплопотерь человека по причине малой теплопроводности воздуха.
Исторически исследование теплового излучения и выявление его закономерностей были проведены для физической модели — абсолютно чёрного тела (физический объект, который поглощает всё падающее на него излучение независимо от температуры). Первый закон, закон Стефана — Больцмана, постулирует, что мощность излучения \(P\), испускаемого с \(S=1\) м² нагретой поверхности, пропорциональна термодинамической температуре в четвёртой степени, т. е. \(R=\sigma T^4\), где \(R=\frac{P}{S}\) — энергетическая светимость, \(\sigma \approx 5,67·10^{-8}\ \frac{Вт}{м^2· K^4}\) — постоянная Стефана — Больцмана и \(T\) — термодинамическая температура, которая измеряется по шкале Кельвина (единица измерения \([T]=1 \ K\)) и связана с температурой \(t\), измеряемой по шкале Цельсия, соотношением \(T=t+273\). Второй закон — закон Вина (\(\lambda\_m=\frac{b}{T}\), где \(b\approx 0,29·10^{-2}\) м \(·\) K — постоянная Вина) — устанавливает функциональную связь между термодинамической температурой \(T\) и длиной волны излучения \(\lambda\_m\) (или частотой излучения \(\nu\_m\)), которой соответствует максимальное значение энергетической светимости в узком диапазоне длин волн (или частот).
Для применения первого закона теплового излучения к процессу теплового излучения человека вводится приведённый коэффициент излучения \(\delta=\alpha·\sigma\), который учитывает поправку на частичное поглощение излучения кожей человека, его одеждой (\(\alpha\) — коэффициент поглощения). В таблице приведены значения данных коэффициентов.
| \(\alpha\) | \(\delta\), \(10^{-8}\ \frac{Вт}{м^2·K^4}\) | |
|---|---|---|
| Ткань (хлопок) | \(0,73\) | \(4,2\) |
| Ткань (шёлк, шерсть) | \(0,76\) | \(4,3\) |
| Кожа человека | \(0,90\) | \(5,1\) |
| Ткань (чёрное сукно) | \(0,99\) | \(5,6\) |
Термографический метод диагностики заболеваний выявил у человека различия температур здоровых и больных органов. Где находятся больные органы человека? Ответ поясни.
(Выбери все верные утверждения,поясняющиеответ на вопрос.)
Пункт \(1\)
- Внутри тела человека
- На поверхности тела человека
Пункт \(2\)
- Тепловое излучение здоровых и больных органов, регистрируемое при термографии, относится к видимой области электромагнитного спектра
- Закон Вина определяет для интервала температур \(35\)−\(40 °C\) диапазон длин волн \(9,3\)−\(9,4\) мкм, что указывает на видимую область электромагнитного спектра
- Внутри тела человека интенсивность инфракрасного излучения здоровых и больных органов уменьшается за счёт поглощения телом
- Термография регистрирует тепловое излучение здоровых и больных органов, которое относится к инфракрасной области электромагнитного спектра
- Закон Вина определяет для интервала температур \(35\)−\(40 °C\) диапазон длин волн \(9300\)−\(9400\) нм, что указывает на инфракрасную область электромагнитного спектра