De strålningsvärmeöverföring Den består av energiflödet genom elektromagnetiska vågor. Eftersom dessa vågor kan röra sig genom ett vakuum med ljusets hastighet kan de också överföra värme.
Elektromagnetiska vågor har en hel kontinuerlig våglängd, kallad spektrum och det går från de längsta och minst energiska våglängderna till de kortaste och mest energiska.
Bland dem är infraröd strålning, ett band nära det synliga våglängdsbandet eller ljuset, men under det. På detta sätt når stora mängder värme från solen jorden som passerar miljontals kilometer.
Men inte bara glödande föremål som solen avger värme i form av strålning, faktiskt gör något objekt det kontinuerligt, bara att när temperaturen är låg är våglängden stor och därför är energin, som är omvänt proportionell mot den. små.
Artikelindex
När elektroner vibrerar avger de elektromagnetiska vågor. Om vågorna har låg frekvens motsvarar det att säga att deras våglängd är lång och vågens rörelse är långsam, därför har den lite energi. Men om frekvensen ökar rör sig vågen snabbare och har mer energi.
Ett objekt med en viss temperatur T avger strålning ofta F, så att T Y F de är proportionella. Och eftersom elektromagnetiska vågor inte behöver ett materialmedium för att sprida sig, kan infraröda fotoner, som är ansvariga för att sprida strålning, röra sig utan problem i vakuum..
Så här når strålning från solen jorden och de andra planeterna. Med avståndet dämpas emellertid vågorna och mängden värme minskar.
De stefans lag anger att den utstrålade effekten P (vid alla våglängder) är proportionell mot T4, enligt uttrycket:
P =TILLσeT4
I internationella systemenheter är effekten i watt (W) och temperaturen i kelvin (K). I denna ekvation är A objektets ytarea, σ är Stefan - Boltzman-konstanten, vilket är 5.66963 x10-8 W / mtvå K4,
Slutligen är e emissivitet eller utsläpp av objektet, ett numeriskt värde utan enheter, mellan 0 och 1. Värdet ges enligt materialet, eftersom mycket mörka kroppar har hög emissivitet, motsatsen till en spegel.
Strålningskällor, som glödlampan från en glödlampa eller solen, avger strålning i många våglängder. Solens är nästan helt i det synliga området av det elektromagnetiska spektrumet.
Mellan den maximala våglängden λmax och temperaturen T för sändaren finns det ett förhållande som ges av Wins lag:
λmax ∙ T = 2,898. 10 −3 m⋅K
Följande figur visar kurvor för energiutsläpp som en funktion av temperaturen i kelvin, för ett idealt objekt som absorberar all strålning som träffar den och i sin tur är en perfekt sändare. Detta objekt kallas svart kropp.
Mellanrummen mellan glödens kol i en ugn beter sig som ideala strålningsutsändare, av den svarta kroppstypen, med en ganska nära approximation. Många experiment har gjorts för att bestämma de olika temperaturkurvorna och deras respektive våglängdsfördelningar..
Som man kan se, desto högre temperatur, desto kortare våglängd, desto högre frekvens och strålning har mer energi..
Förutsatt att solen beter sig som en svart kropp, bland kurvorna som visas i figuren, är den som ligger närmast solytans temperatur 5500 K. Dess topp ligger vid våglängden 500 nm (nanometer).
Solytans temperatur är cirka 5700 K. Från Wien: s lag:
λmax = 2898 × 10 −3 m⋅K / 5700 K = 508,4 nm
Detta resultat överensstämmer ungefär med det som ses i diagrammet. Denna våglängd tillhör det synliga området i spektrumet, men det måste betonas att det endast representerar fördelningens topp. I verkligheten strålar solen ut det mesta av sin energi mellan de infraröda våglängderna, det synliga spektrumet och det ultravioletta..
Alla objekt, utan undantag, avger någon form av strålningsvärme, men vissa är mycket mer anmärkningsvärda emitter:
Köket är ett bra ställe att studera mekanismerna för värmeöverföring, till exempel strålning ses av (försiktigt) närma sig handen till den elektriska brännaren som lyser orange. Eller också till glöd av en grill att grilla.
Resistiva element i elektriska värmare, brödrostar och ugnar blir också heta och lyser orange och överför också strålningsvärme..
Glödlampans glödlampor når höga temperaturer, mellan 1200 och 2500 ºC, och avger energi fördelad i infraröd strålning (det mesta) och synligt ljus, orange eller gult..
Solen överför värme genom strålning mot jorden genom utrymmet som skiljer dem. Faktum är att strålning är den viktigaste värmeöverföringsmekanismen i nästan alla stjärnor, även om andra, såsom konvektion, också spelar en viktig roll..
Energikällan inuti solen är den termonukleära fusionsreaktorn i kärnan som frigör stora mängder energi genom omvandling av väte till helium. Mycket av den energin är i form av synligt ljus, men som tidigare förklarats är ultravioletta och infraröda våglängder också viktiga..
Planet Earth är också en strålningsutsändare, även om den inte har en reaktor i centrum, som solen..
Jordens utsläpp beror på radioaktivt sönderfall av olika mineraler i dess inre, såsom uran och radium. Det är därför det inre av djupa gruvor alltid är varmt, även om denna värmeenergi har en lägre frekvens än den som avges av solen.
Eftersom jordens atmosfär är selektiv med olika våglängder når solens värme ytan utan problem, eftersom atmosfären låter högre frekvenser passera igenom..
Atmosfären är dock ogenomskinlig för infraröd strålning med lägre energi, som den som produceras på jorden av naturliga orsaker och av mänskliga händer. Med andra ord låter den inte fly ut och bidrar därför till den globala uppvärmningen av planeten..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.