红外和空气温度的比较

研究问题:

• 反射物体的红外温度在一天中是如何变化的?
• 气温和红外温度在一天中的不同时间是如何相互关联的?

地球表面吸收来自太阳的辐射，并将其中大部分以红外辐射的形式反射回大气层，红外辐射是不可见的热能。

低层大气中的空气通常不直接受到太阳的加热。而是由于地球表面的热再辐射，由于空气分子与地面上较热的物体接触，由于空气分子相互接触而加热。干燥的空气由78%的氮气和21%的氧气组成。氮气和氧分子不吸收红外辐射，但水蒸气和二氧化碳可以。然后这些气体将能量重新发射回地球表面。

在任何一天，当太阳在天空中最高时，阳光是最强烈的。白天的气温通常比最高日照强度晚几个小时。这是因为阳光使地面变暖后，从地面到空气分子的能量转移不是瞬间的。

传统的温度计测量温度计周围空气分子的平均速度。当空气分子平均运动速度较快时，空气温度较高;当空气分子平均运动速度较慢时，空气温度较低。

红外测温仪测量物体发出的红外辐射，并利用测量结果来计算物体表面的温度。红外体温计不接触它所测量的温度的物体。

材料:

• 空气温度温度计
• 红外体温测量仪

实验过程:

1. 阅读有关地球表面物体和低层大气中的空气分子之间的热交换。还可以阅读有关阳光反射能量为红外辐射的文章。然后制定一个假设，预测反射红外辐射的物体的温度如何与全天的空气温度相关。
2. 清晨开始，将待测空气温度的温度计悬挂在阴凉处，与待测空气保持直线。远离建筑物和反射热量的表面。
3. 测量并记录空气温度。
4. 测量和记录太阳中反射红外辐射的物体的红外温度。这些可能包括混凝土或沥青表面，或石头或砖制成的墙壁。
5. 注意一天中的时间。
6. 一天中每隔一小时重复这些测量。
7. 将数据制成表格并绘制成图。
8. 用你的数据评估你的假设。必要时进行修改，并提出额外的实验建议。

术语和概念:红外辐射;大气;空气分子;空气温度;阳光;红外温度

引用:NASA的“阳光与地球”页面；NASA的红外能源页面；实验室讲义:红外和可见光辐射