The tepelné záření Je to energie přenášená tělem díky jeho teplotě a infračervenými vlnovými délkami elektromagnetického spektra. Všechna těla bez výjimky vyzařují infračervené záření, bez ohledu na to, jak nízká je jeho teplota..
Stává se, že když jsou ve zrychleném pohybu, elektricky nabité částice kmitají a díky své kinetické energii nepřetržitě emitují elektromagnetické vlny.
Jediným způsobem, jak těleso nevyzařuje tepelné záření, je, aby jeho částice byly zcela v klidu. Tímto způsobem by jeho teplota byla 0 na Kelvinově stupnici, ale snížení teploty objektu do takového bodu je něco, čeho dosud nebylo dosaženo..
Rejstřík článků
Pozoruhodná vlastnost, která odlišuje tento mechanismus přenosu tepla od ostatních, spočívá v tom, že k jeho výrobě nevyžaduje materiální médium. Například energie emitovaná Sluncem prochází prostorem 150 milionů kilometrů a neustále se dostává na Zemi..
Existuje matematický model, který zná množství tepelné energie za jednotku času, které objekt vyzařuje:
P =NAσeT4
Tato rovnice je známá jako Stefanův zákon a objevují se následující veličiny:
-Tepelná energie za jednotku času P, který je známý jako výkon a jehož jednotkou v mezinárodním systému jednotek je watt nebo watt (W).
-The Povrchová oblast objektu, který vydává teplo NA, v metrech čtverečních.
-Konstanta, tzv Stefan - Boltzmanova konstanta, označeno σ a jehož hodnota je 5,66963 x10-8 W / mdva K.4,
-The emisivita (také zvaný emise) objektu a, bezrozměrné množství (bez jednotek), jehož hodnota je mezi 0 a 1. Souvisí to s povahou materiálu: například zrcadlo má nízkou emisivitu, zatímco velmi tmavé tělo má vysokou emisivitu.
-A nakonec teplota T v kelvinech.
Podle Stefanova zákona je rychlost, kterou objekt vyzařuje energii, úměrná ploše, emisivitě a čtvrtému výkonu teploty..
Protože rychlost emise tepelné energie závisí na čtvrté síle T, je jasné, že malé změny teploty budou mít obrovský vliv na emitované záření. Například pokud se teplota zdvojnásobí, záření se zvýší 16krát.
Zvláštním případem Stefanova zákona je dokonalý zářič, zvaný zcela neprůhledný objekt černé tělo, jehož emisivita je přesně 1. V tomto případě Stefanův zákon vypadá takto:
P =NAσT4
Stává se, že Stefanův zákon je matematický model, který zhruba popisuje záření vyzařované jakýmkoli objektem, protože považuje emisivitu za konstantu. Emisivita ve skutečnosti závisí na vlnové délce emitovaného záření, povrchové úpravě a dalších faktorech..
Při zvažování a jako konstanta a platí Stefanův zákon, jak je naznačeno na začátku, pak se objekt nazývá šedé tělo.
Hodnoty emisivity pro některé látky považované za šedé tělo jsou:
-Leštěný hliník 0,05
-Černý uhlík 0,95
-Lidská kůže jakékoli barvy 0,97
-Dřevo 0,91
-Led 0,92
-Voda 0,91
-Měď mezi 0,015 a 0,025
-Ocel mezi 0,06 a 0,25
Hmatatelným příkladem objektu, který emituje tepelné záření, je Slunce. Odhaduje se, že každou sekundu se na Zemi ze Slunce dostane přibližně 1 370 J energie ve formě elektromagnetického záření..
Tato hodnota se označuje jako solární konstanta a každá planeta má jednu, která závisí na její průměrné vzdálenosti od Slunce.
Toto záření prochází kolmo každý mdva atmosférických vrstev a je distribuován v různých vlnových délkách.
Téměř vše přichází ve formě viditelného světla, ale dobrá část přichází jako infračervené záření, což je přesně to, co vnímáme jako teplo a některé také jako ultrafialové paprsky. Je to velké množství energie dostatečné k tomu, aby uspokojilo potřeby planety, aby ji bylo možné zachytit a správně ji použít.
Pokud jde o vlnovou délku, jedná se o rozsahy, ve kterých se nachází sluneční záření, které dopadá na Zemi:
-Infračervený, co vnímáme jako teplo: 100 - 0,7 μm *
-Viditelné světlo, mezi 0,7 - 0,4 μm
-Ultrafialový, méně než 0,4 μm
* 1 μm = 1 mikrometr nebo miliontina metru.
Následující obrázek ukazuje distribuci záření po vlnové délce pro různé teploty. Distribuce se řídí Wienovým zákonem posunutí, podle kterého je vlnová délka maximálního záření λmax je nepřímo úměrná teplotě T v kelvinech:
λmax T = 2 898. 10 -3 m⋅K
Slunce má povrchovou teplotu asi 5700 K a vyzařuje hlavně na kratších vlnových délkách, jak jsme viděli. Křivka, která se nejvíce blíží křivce Slunce, je křivka 5000 K, modrá, a samozřejmě má maximum v rozsahu viditelného světla. Ale také vydává významnou část v infračerveném a ultrafialovém světle.
Velké množství energie, kterou vyzařuje Slunce, lze uložit do zařízení zvaných sběratelé, později jej transformovat a pohodlně použít jako elektrickou energii.
Jsou to kamery, které, jak naznačuje jejich název, pracují spíše v infračervené oblasti než ve viditelném světle, jako běžné kamery. Využívají skutečnosti, že všechna tělesa emitují tepelné záření ve větší či menší míře v závislosti na jejich teplotě..
Pokud jsou teploty velmi vysoké, není jejich měření rtuťovým teploměrem tou nejlepší volbou. Za tímto účelem pyrometry, díky kterému se odvodí teplota objektu, který zná jeho emisivitu díky emisi elektromagnetického signálu.
Hvězdné světlo je velmi dobře modelováno s aproximací černého těla, stejně jako s celým vesmírem. Wienův zákon se v astronomii často používá k určení teploty hvězd podle vlnové délky světla, které vydávají..
Rakety jsou nasměrovány k cíli pomocí infračervených signálů, které se snaží detekovat nejteplejší oblasti v letadle, například motory.
Zatím žádné komentáře