Det termisk stråling Det er den energi, der transmitteres af et legeme takket være dets temperatur og gennem de infrarøde bølgelængder i det elektromagnetiske spektrum. Alle kroppe udsender uden undtagelse noget infrarød stråling, uanset hvor lav dens temperatur..
Det sker, at når de er i accelereret bevægelse, svinger elektrisk ladede partikler og takket være deres kinetiske energi udsender de kontinuerligt elektromagnetiske bølger.
Den eneste måde, hvorpå et legeme ikke udsender termisk stråling, er, at dets partikler er helt i ro. På denne måde ville dens temperatur være 0 på Kelvin-skalaen, men at reducere et objekts temperatur til et sådant punkt er noget, der endnu ikke er opnået..
Artikelindeks
En bemærkelsesværdig egenskab, der adskiller denne varmeoverføringsmekanisme fra andre, er, at den ikke kræver et materialemedium for at producere den. Således rejser energien fra solen f.eks. 150 millioner kilometer gennem rummet og når kontinuerligt jorden..
Der er en matematisk model til at kende mængden af termisk energi pr. Tidsenhed, som et objekt udstråler:
P =TILσeT4
Denne ligning er kendt som Stefans lov, og følgende mængder vises:
-Termisk energi pr. Tidsenhed P, der er kendt som strøm, og hvis enhed i det internationale system for enheder er watt eller watt (W).
-Det Overfladisk område af objektet, der udsender varme TIL, i kvadratmeter.
-En konstant, kaldet Stefan - Boltzman konstant, betegnet med σ og hvis værdi er 5.66963 x10-8 W / mto K4,
-Det emissivitet (også kaldet emittance) af objektet og, en dimensionsløs størrelse (uden enheder), hvis værdi er mellem 0 og 1. Det er relateret til materialets natur: for eksempel har et spejl lav emissivitet, mens en meget mørk krop har høj emissivitet.
-Og endelig temperatur T i kelvin.
Ifølge Stefans lov er den hastighed, hvormed et objekt udstråler energi, proportional med området, emissiviteten og temperaturens fjerde effekt..
Da emissionshastigheden for termisk energi afhænger af den fjerde effekt af T, er det klart, at små temperaturændringer vil have en enorm effekt på den udsendte stråling. For eksempel, hvis temperaturen fordobles, vil strålingen øges 16 gange.
Et specielt tilfælde af Stefans lov er den perfekte radiator, en helt uigennemsigtig genstand kaldet sort krop, hvis emissivitet er nøjagtigt 1. I dette tilfælde ser Stefans lov sådan ud:
P =TILσT4
Det sker, at Stefans lov er en matematisk model, der groft beskriver strålingen fra ethvert objekt, da den betragter emissivitet som en konstant. Emissivitet afhænger faktisk af bølgelængden af den udsendte stråling, overfladefinishen og andre faktorer..
Når man overvejer og som konstant og Stefans lov anvendes som angivet i starten, så kaldes objektet grå krop.
Emissivitetsværdierne for nogle stoffer behandlet som grå krop er:
-Poleret aluminium 0,05
-Sort kulstof 0,95
-Menneskelig hud af enhver farve 0,97
-Træ 0,91
-Is 0,92
-Vand 0,91
-Kobber mellem 0,015 og 0,025
-Stål mellem 0,06 og 0,25
Et håndgribeligt eksempel på et objekt, der udsender termisk stråling, er solen. Det anslås, at hvert sekund ca. 1.370 J energi i form af elektromagnetisk stråling når jorden fra solen..
Denne værdi er kendt som solkonstant og hver planet har en, som afhænger af dens gennemsnitlige afstand fra solen.
Denne stråling passerer vinkelret på hver mto af de atmosfæriske lag og er fordelt i forskellige bølgelængder.
Næsten alt kommer i form af synligt lys, men en god del kommer som infrarød stråling, hvilket er netop det, vi opfatter som varme, og nogle også som ultraviolette stråler. Det er en stor mængde energi nok til at imødekomme planets behov for at fange den og bruge den korrekt.
Med hensyn til bølgelængde er det de områder, inden for hvilke solstrålingen, der når jorden, findes:
-Infrarød, hvad vi opfatter som varme: 100 - 0,7 μm *
-Synligt lys, mellem 0,7 - 0,4 um
-Ultraviolet, mindre end 0,4 um
* 1 μm = 1 mikrometer eller en milliontedel af en meter.
Det følgende billede viser fordelingen af stråling over bølgelængde for forskellige temperaturer. Fordelingen overholder Wiens forskydningslov, ifølge hvilken bølgelængden for den maksimale stråling λmaks er omvendt proportional med temperaturen T i kelvin:
λmaks T = 2.898. 10 −3 m⋅K
Solen har en overfladetemperatur på ca. 5700 K og stråler hovedsageligt ved kortere bølgelængder, som vi har set. Den kurve, der nærmest tilnærmer sig Solens, er den på 5000 K, i blå og har naturligvis det maksimale inden for området for synligt lys. Men det udsender også en god del i infrarød og ultraviolet.
Den store mængde energi, som solen udstråler, kan lagres i kaldte enheder samlere, for senere at transformere det og bruge det bekvemt som elektrisk energi.
De er kameraer, der, som deres navn antyder, fungerer i det infrarøde område snarere end i synligt lys, som almindelige kameraer. De udnytter det faktum, at alle kroppe udsender termisk stråling i større eller mindre grad afhængigt af deres temperatur..
Hvis temperaturen er meget høj, er det ikke den bedste løsning at måle dem med et kviksølvtermometer. For dette er den pyrometre, gennem hvilken temperaturen på et objekt udledes ved at kende dets emissivitet takket være udsendelsen af et elektromagnetisk signal.
Starlight er meget godt modelleret med den sorte kropstilnærmelse såvel som hele universet. Og på sin side anvendes Wiens lov ofte i astronomi til at bestemme temperaturen på stjerner i henhold til bølgelængden af det lys, de udsender..
Missiler er rettet mod målet ved hjælp af infrarøde signaler, der søger at opdage de hotteste områder i flyet, såsom motorer for eksempel.
Endnu ingen kommentarer