Det stråling varmeoverførsel Den består af strømmen af energi gennem elektromagnetiske bølger. Fordi disse bølger kan bevæge sig gennem et vakuum med lysets hastighed, kan de også overføre varme.
Elektromagnetiske bølger har et helt kontinuum af bølgelængder, kaldet spektrum og det går fra de længste og mindst energiske bølgelængder til de korteste og mest energiske.
Blandt dem er infrarød stråling, et bånd tæt på det synlige bølgelængdebånd eller lys, men under det. På denne måde når store mængder varme fra solen jorden, der krydser millioner af kilometer.
Men ikke kun glødelignende genstande som solen udsender varme i form af stråling, faktisk gør ethvert objekt det kontinuerligt, kun at når temperaturen er lav, er bølgelængden stor, og derfor er energien, som er omvendt proportional med den. lille.
Artikelindeks
Når elektroner vibrerer, udsender de elektromagnetiske bølger. Hvis bølgerne har lav frekvens, svarer det til at sige, at deres bølgelængde er lang, og at bølgen er langsom, derfor har den lidt energi. Men hvis frekvensen øges, bevæger bølgen sig hurtigere og har mere energi.
Et objekt med en bestemt temperatur T udsender ofte stråling F, så det T Y F de er proportionale. Og da elektromagnetiske bølger ikke har brug for et materiale til at udbrede, kan infrarøde fotoner, som er ansvarlige for udbredelse af stråling, bevæge sig uden problemer i et vakuum..
Sådan når stråling fra solen jorden og de andre planeter. Imidlertid dæmpes bølgerne med afstand, og mængden af varme falder.
Det stefans lov angiver, at den udstrålede effekt P (ved alle bølgelængder) er proportional med T4, ifølge udtrykket:
P =TILσeT4
I enheder med det internationale system er effekten i watt (W) og temperaturen i kelvin (K). I denne ligning er A objektets overfladeareal, σ er Stefan - Boltzman-konstanten, som er 5.66963 x10-8 W / mto K4,
Endelig er e den emissivitet eller emittance af objektet, en numerisk værdi uden enheder, mellem 0 og 1. Værdien er angivet i henhold til materialet, da meget mørke kroppe har høj emissivitet, det modsatte af et spejl.
Strålingskilder, såsom glødetråden fra en pære eller solen, udsender stråling i mange bølgelængder. Solens er næsten udelukkende i det synlige område af det elektromagnetiske spektrum.
Mellem den maksimale bølgelængde λmaks og temperaturen T af emitteren er der et forhold givet af Wien's lov:
λmaks ∙ T = 2,898. 10 −3 m⋅K
Følgende figur viser energikurvekurver som en funktion af temperaturen i kelvin, til et ideelt objekt, der absorberer al den stråling, der rammer den, og som igen er en perfekt emitter. Dette objekt kaldes sort krop.
Mellemrummene mellem gløden i en ovn opfører sig som ideelle strålingsemittere af sort kropstype med en forholdsvis tæt tilnærmelse. Talrige eksperimenter er blevet udført for at bestemme de forskellige temperaturkurver og deres respektive bølgelængdefordelinger..
Som det kan ses, jo højere temperatur, jo kortere bølgelængde, jo højere frekvens og stråling har mere energi..
Hvis vi antager, at solen opfører sig som en sort krop, blandt kurverne vist i figuren, er den, der er tættest på soloverfladens temperatur 5500 K. Dens top ligger ved bølgelængden på 500 nm (nanometer).
Temperaturen på soloverfladen er ca. 5700 K. Fra Wien's lov:
λmaks = 2.898 × 10 −3 m⋅K / 5700 K = 508,4 nm
Dette resultat stemmer stort set overens med det, der ses i grafen. Denne bølgelængde hører til det synlige område af spektret, men det skal understreges, at det kun repræsenterer fordelingenens top. I virkeligheden udstråler solen det meste af sin energi mellem de infrarøde bølgelængder, det synlige spektrum og den ultraviolette..
Alle genstande udsender uden undtagelse en eller anden form for strålingsvarme, men nogle er meget mere bemærkelsesværdige emittere:
Køkkenet er et godt sted at studere mekanismerne til varmeoverførsel, for eksempel ses stråling ved (omhyggeligt) at nærme sig hånden til den elektriske brænder, der lyser orange. Eller også til gløderne på en grill at grille.
Modstandsdygtige elementer i elektriske ovne, brødristere og ovne bliver også varme og lyser orange og transmitterer også strålingsvarme..
Glødetrådene fra glødepærer når høje temperaturer mellem 1200 og 2500 ºC og udsender energi fordelt i infrarød stråling (det meste af det) og synligt lys, orange eller gul..
Solen transmitterer varme ved stråling mod Jorden gennem det rum, der adskiller dem. Faktisk er stråling den vigtigste varmeoverførselsmekanisme i næsten alle stjerner, skønt andre, såsom konvektion, også spiller en vigtig rolle..
Energikilden inde i solen er den termonukleære fusionsreaktor i kernen, som frigiver store mængder energi ved omdannelse af brint til helium. Meget af denne energi er i form af synligt lys, men som tidligere forklaret er ultraviolette og infrarøde bølgelængder også vigtige..
Planet Jorden er også en udsender af stråling, skønt den ikke har en reaktor i centrum, som solen..
Jordens emissioner skyldes det radioaktive henfald af forskellige mineraler i dets indre, såsom uran og radium. Derfor er det indre af dybe miner altid varmt, selvom denne termiske energi er af en lavere frekvens end den, der udsendes af solen.
Da jordens atmosfære er selektiv med forskellige bølgelængder, når solens varme overfladen uden problemer, da atmosfæren tillader højere frekvenser at passere igennem..
Atmosfæren er imidlertid uigennemsigtig for infrarød stråling med lavere energi, såsom den, der produceres på Jorden af naturlige årsager og af menneskelige hænder. Med andre ord, det lader det ikke flygte udefra og bidrager derfor til den globale opvarmning af planeten..
Endnu ingen kommentarer