2. Какая плотность мощности микроволнового излучения считается допустимой в быту и на производстве по стандартам рф? По международным стандартам?

   1. Оцените, как повысится температура Вашего тела в быту и на производстве при уровне плотности мощности, равным (50 + 34) % от максимально допустимого. Какую роль играют потери тепла в этом процессе?

   2. Оцените, сколько квантов микроволнового излучения потребуется для такого нагрева.

Решение:

1. По стандартам РФ, обозначенных в СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, плотность потока энергии микроволнового излучения (300 МГц … 300 ГГц) на производственных предприятиях за рабочий день не должна превышать 200 мкВт/см² [4, с. 6].

В зависимости от продолжительности рабочего дня предельно допустимые уровни плотности потока энергии в диапазоне частот 300 МГц – 300 ГГц представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Предельно допустимые уровни плотности потока энергии в зависимости от продолжительности воздействия [4, с. 8-9]

Продолжительность воздействия Т, ч.	ППЭПДУ , мкВт/см2
8.0 и более	25
7.5	27
7.0	29
6.5	31
6.0	33
5.5	36
5.0	40
4.5	44
4	50
3.5	57
3.0	67
2.5	80
2.0	100
1.5	133
1.0	200
0.5	400
0.25	800
0.2 и менее	1000

Интенсивность ЭМИ РЧ на территории жилой застройки и местах массового отдыха, в жилых, общественных и производственных зданиях (внешнее ЭМИ РЧ, включая вторичное излучение), на рабочих местах лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности не должна превышать значений 10 мкВт/см² , и 100 мкВт/см² для случаев облучения от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования при выполнении условий, указанных в п. 3.5 СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. [4, с. 10]

2. За рубежом нормы допустимых значений электромагнитных полей устанавливает Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP)

Предельно допустимые значения экспозиции СВЧ излучения для профессиональных работников (Occupational) и для обычного населения (General public) приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Предельно допустимые значения экспозиции согласно ICNIRP [5, с. 510]

2.1 Оценка повышения температуры тела в быту, на производстве при плотности потока энергии 84 %

Повышение температуры тела происходит вследствие передачи энергии поля на нагрев, то есть превращения электромагнитной энергии в тепловую

(3)

где c – удельная теплоемкость тела человека, с = 3450 Дж/кг·℃ [6];

m – масса тела, m = 70 кг;

Т₂, Т₁ – конечная и начальная средняя температура тела соответственно.

Из определения плотности потока энергии

, (4)

где W – энергия излучения;

t – время;

S – площадь в направлении потока.

Считая, что плотность потока энергии постоянна во времени можно найти W

Для простоты положим, что вся энергия поля уходит в тепло W ≈ Q

(4)

Площадь поверхности тела находится по формуле Мостеллера [7]

, (5)

где h – рост, h = 184 см

Итоговая формула для нахождения конечной температуры

(6)

Тогда при нормальной температуре тела человека (Т₁ = 36.6 ℃), за время воздействия 1 час, при потоке мощности в 84 % от ПДУ на производстве

Значит тело нагреется на 0.0474 ℃ за 1 час работы, а за 8 часов тело нагреется в 8 раз больше, то есть ≈ 0.379 ℃

В быту ПДУ плотность потока энергии 10 мкВт/см² что в 20 раз меньше производственного, значит и нагрев будет в 20 раз меньше, за 1 час ≈ 0.002 ℃, за 24 часа тело нагреется ≈ 0.048 ℃.

В итоге в быту нагрев будет не существенный, но на предприятии за 8 часов работы тело нагреется примерно до 37 ℃, при такой температуре у человека может ухудшится самочувствие.

Однако данный расчет приводился без учета потерь тепла вследствие охлаждения окружающей среды, рассеяния тепла в теле и т.д. Если учитывать данные факторы, то температура вблизи кожного покрова существенно подниматься не будет, если человек находится в прохладном помещении. Внутренние нагревы также не будут сильно выражены из-за охлаждения за счет кровообращения. Но в теле человека есть чувствительные к температуре места, например роговицы и хрусталики глаз, из-за того, что в этих местах практически отсутствует кровоснабжение, поэтому при повышении температуры они могут пострадать, из-за недостаточного охлаждения.

2.2 Зная энергию излучения, которая превращается в тепло, можно рассчитать количество квантов этого излучения

(7)

Энергия квантов находится по формуле (1)

Энергии для каждого случая

На производстве

В быту

За рабочую частоту на производстве берется 2.45 ГГц – например в промышленных СВЧ печах, в быту – частоту Wi-Fi роутера 5 ГГц

Тогда количество квантов необходимое для нагрева на 0.0474 ℃ за 1 час на производстве

Зная количество квантов за 1 час, можно посчитать за n часов.

Количество квантов необходимое для нагрева на 0.002 ℃ за 1 час в быту

Зная количество квантов за 1 час, можно посчитать за n часов.

Ответ:

Для нагрева на 0.0474 ℃ за 1 час на производстве с СВЧ фоном частотой и плотностью потока энергии 84% от ПДУ нужно квантов.

Для нагрева на 0.379 ℃ за 8 часов на производстве с СВЧ фоном частотой и плотностью потока энергии 84% от ПДУ нужно квантов.

Для нагрева на 0.002 ℃ за 1 час в быту с СВЧ фоном частотой 5 ГГц и плотностью потока энергии 84% от ПДУ нужно квантов.

Для нагрева на 0.048 ℃ за 24 часа в быту с СВЧ фоном частотой 5 ГГц и плотностью потока энергии 84% от ПДУ нужно квантов.

1 балл