De värmestrålning Det är den energi som överförs av en kropp tack vare dess temperatur och genom det elektromagnetiska spektrumets infraröda våglängder. Utan undantag avger alla kroppar infraröd strålning, oavsett hur låg dess temperatur är..
Det händer att när de är i accelererad rörelse oscillerar elektriskt laddade partiklar och tack vare sin kinetiska energi avger de kontinuerligt elektromagnetiska vågor.
Det enda sättet att en kropp inte avger värmestrålning är att dess partiklar vilar helt. På detta sätt skulle dess temperatur vara 0 på Kelvin-skalan, men att sänka ett objekts temperatur till en sådan punkt är något som inte har uppnåtts ännu..
Artikelindex
En anmärkningsvärd egenskap som skiljer denna värmeöverföringsmekanism från andra är att den inte kräver något material för att producera den. Således reser till exempel energin från solen 150 miljoner kilometer genom rymden och når kontinuerligt jorden..
Det finns en matematisk modell för att känna till mängden termisk energi per tidsenhet som ett objekt strålar ut:
P =TILLσeT4
Denna ekvation är känd som Stefans lag och följande kvantiteter visas:
-Termisk energi per tidsenhet P, som kallas effekt och vars enhet i det internationella systemet för enheter är watt eller watt (W).
-De Ytligt område av objektet som avger värme TILL, i kvadratmeter.
-En konstant, kallad Stefan - Boltzman konstant, betecknas med σ och vars värde är 5,66963 x 10-8 W / mtvå K4,
-De emissivitet (även kallad utsläpp) av objektet och, en dimensionslös mängd (utan enheter) vars värde är mellan 0 och 1. Det är relaterat till materialets natur: till exempel har en spegel låg emissivitet, medan en mycket mörk kropp har hög emissivitet.
-Och slutligen temperatur T i kelvin.
Enligt Stefans lag är den hastighet med vilken ett objekt utstrålar energi proportionellt med området, emissiviteten och temperaturens fjärde effekt..
Eftersom utsläppshastigheten för termisk energi beror på den fjärde effekten av T är det uppenbart att små temperaturförändringar kommer att ha en enorm effekt på den utsända strålningen. Till exempel, om temperaturen fördubblas, skulle strålningen öka 16 gånger.
Ett speciellt fall av Stefans lag är den perfekta kylaren, ett helt ogenomskinligt objekt som kallas svart kropp, vars emissivitet är exakt 1. I detta fall ser Stefans lag ut så här:
P =TILLσT4
Det händer att Stefans lag är en matematisk modell som ungefär beskriver strålningen som emitteras av något objekt, eftersom den anser emissivitet som en konstant. Emissivitet beror faktiskt på våglängden för den utsända strålningen, ytfinishen och andra faktorer..
När man överväger och som konstant och Stefans lag tillämpas som angivet i början, då kallas objektet grå kropp.
Emissivitetsvärdena för vissa ämnen som behandlas som grå kropp är:
-Polerad aluminium 0,05
-Svart kol 0,95
-Människohud av vilken färg som helst 0,97
-Trä 0,91
-Is 0,92
-Vatten 0,91
-Koppar mellan 0,015 och 0,025
-Stål mellan 0,06 och 0,25
Ett konkret exempel på ett föremål som avger värmestrålning är solen. Det uppskattas att varje sekund cirka 1370 J energi i form av elektromagnetisk strålning når jorden från solen..
Detta värde kallas solkonstant och varje planet har en, som beror på dess genomsnittliga avstånd från solen.
Denna strålning passerar vinkelrätt varje mtvå av de atmosfäriska skikten och fördelas i olika våglängder.
Nästan allt kommer i form av synligt ljus, men en bra del kommer som infraröd strålning, vilket är precis vad vi uppfattar som värme, och en del också som ultravioletta strålar. Det är en stor mängd energi som är tillräckligt för att tillgodose planetens behov för att fånga den och använda den på rätt sätt.
När det gäller våglängd är dessa områden inom vilka solstrålningen som når jorden finns:
-Infraröd, vad vi uppfattar som värme: 100 - 0,7 μm *
-Synligt ljus, mellan 0,7 - 0,4 μm
-Ultraviolett, mindre än 0,4 μm
* 1 μm = 1 mikrometer eller en miljonedel av en meter.
Följande bild visar fördelningen av strålning över våglängden för olika temperaturer. Fördelningen följer Wiens förskjutningslag, enligt vilken våglängden för maximal strålning λmax är omvänt proportionell mot temperaturen T i kelvin:
λmax T = 2898. 10 −3 m⋅K
Solen har en yttemperatur på cirka 5700 K och strålar främst vid kortare våglängder, som vi har sett. Den kurva som närmast närmar sig solens är den på 5000 K, i blått och har naturligtvis maximalt inom området för synligt ljus. Men det avger också en bra del i infrarött och ultraviolett.
Den stora mängden energi som solen strålar ut kan lagras i anropade enheter samlare, för att senare omvandla den och använda den bekvämt som elektrisk energi.
De är kameror som, som namnet antyder, fungerar i det infraröda området snarare än i synligt ljus, som vanliga kameror. De utnyttjar det faktum att alla kroppar avger värmestrålning i mer eller mindre utsträckning beroende på deras temperatur..
Om temperaturerna är mycket höga är det inte det bästa alternativet att mäta dem med en kvicksilvertermometer. För detta, pyrometrar, genom vilken ett objekts temperatur härleds med vetskap om dess emissivitet, tack vare utsändningen av en elektromagnetisk signal.
Starlight är mycket väl modellerad med den svarta kroppen approximation, liksom hela universum. Och för sin del används Wienens lag ofta i astronomi för att bestämma temperaturen på stjärnor, beroende på våglängden på det ljus de avger..
Missilerna riktas mot målet med hjälp av infraröda signaler som försöker upptäcka de hetaste områdena i flygplanet, till exempel motorerna.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.