De termisk stråling Det er energien som overføres av kroppen takket være temperaturen og gjennom de infrarøde bølgelengdene til det elektromagnetiske spekteret. Uten unntak avgir alle kropper infrarød stråling, uansett hvor lav temperaturen den har..
Det skjer at når de er i akselerert bevegelse, svinger elektrisk ladede partikler og takket være deres kinetiske energi, sender de kontinuerlig ut elektromagnetiske bølger.
Den eneste måten et legeme ikke avgir termisk stråling på, er at partiklene er i ro. På denne måten vil temperaturen være 0 på Kelvin-skalaen, men å redusere temperaturen til et objekt til et slikt punkt er noe som ikke har blitt oppnådd ennå..
Artikkelindeks
En bemerkelsesverdig egenskap som skiller denne varmeoverføringsmekanismen fra andre, er at den ikke krever et materialmedium for å produsere den. Dermed reiser energien fra solen, for eksempel, 150 millioner kilometer gjennom rommet og når kontinuerlig jorden..
Det er en matematisk modell for å vite hvor mye termisk energi per tidsenhet et objekt utstråler:
P =TILσeT4
Denne ligningen er kjent som Stefans lov og følgende mengder vises:
-Termisk energi per tidsenhet P, som er kjent som kraft og hvis enhet i det internasjonale enhetssystemet er watt eller watt (W).
-De Overfladisk område av gjenstanden som avgir varme TIL, i kvadratmeter.
-En konstant, kalt Stefan - Boltzman konstant, betegnet med σ og hvis verdi er 5,66963 x 10-8 W / mto K4,
-De emissivitet (også kalt utslipp) av objektet og, en dimensjonsløs mengde (uten enheter) hvis verdi er mellom 0 og 1. Det er relatert til materialets natur: for eksempel har et speil lav emissivitet, mens en veldig mørk kropp har høy emissivitet.
-Og til slutt temperatur T i kelvin.
I følge Stefans lov er hastigheten som et objekt utstråler energi proporsjonalt med området, emissiviteten og temperaturens fjerde kraft..
Siden utslippshastigheten for termisk energi avhenger av den fjerde kraften til T, er det klart at små temperaturendringer vil ha en enorm effekt på strålingen som sendes ut. For eksempel, hvis temperaturen dobles, vil strålingen øke 16 ganger.
Et spesielt tilfelle av Stefans lov er den perfekte radiatoren, en fullstendig ugjennomsiktig gjenstand som heter svart kropp, hvis utslipp er nøyaktig 1. I dette tilfellet ser Stefans lov slik ut:
P =TILσT4
Det hender at Stefans lov er en matematisk modell som omtrent beskriver strålingen som sendes ut av et hvilket som helst objekt, siden den anser emissivitet som en konstant. Emissivitet avhenger faktisk av bølgelengden til den utstrålte strålingen, overflatefinishen og andre faktorer..
Når du vurderer og som konstant og Stefans lov blir brukt som angitt i begynnelsen, så kalles objektet grå kropp.
Emissivitetsverdiene for noen stoffer behandlet som grå kropp er:
-Polert aluminium 0,05
-Svart karbon 0,95
-Menneskelig hud av hvilken som helst farge 0,97
-Tre 0,91
-Is 0,92
-Vann 0,91
-Kobber mellom 0,015 og 0,025
-Stål mellom 0,06 og 0,25
Et håndgripelig eksempel på en gjenstand som avgir termisk stråling er solen. Det anslås at hvert sekund kommer omtrent 1370 J energi i form av elektromagnetisk stråling til jorden fra solen..
Denne verdien er kjent som solkonstant og hver planet har en, som avhenger av den gjennomsnittlige avstanden fra solen.
Denne strålingen passerer vinkelrett hver mto av de atmosfæriske lagene og er fordelt i forskjellige bølgelengder.
Nesten alt kommer i form av synlig lys, men en god del kommer som infrarød stråling, som er akkurat det vi oppfatter som varme, og noen også som ultrafiolette stråler. Det er en stor mengde energi nok til å dekke behovene til planeten, for å fange den og bruke den riktig.
Når det gjelder bølgelengde, er dette områdene hvor solstrålingen som når jorden er funnet:
-Infrarød, det vi oppfatter som varme: 100 - 0,7 μm *
-Synlig lys, mellom 0,7 - 0,4 mikrometer
-Ultrafiolett, mindre enn 0,4 mikrometer
* 1 μm = 1 mikrometer eller en milliondel av en meter.
Følgende bilde viser fordelingen av stråling over bølgelengde for forskjellige temperaturer. Distribusjonen overholder Wiens forskyvningslov, ifølge hvilken bølgelengden til maksimal stråling λmaks er omvendt proporsjonal med temperaturen T i kelvin:
λmaks T = 2898. 10 −3 m⋅K
Solen har en overflatetemperatur på rundt 5700 K og utstråler hovedsakelig ved kortere bølgelengder, som vi har sett. Kurven som nærmest tilnærmer seg solens er den på 5000 K, i blått og har selvfølgelig maksimum i området for synlig lys. Men det avgir også en god del i infrarød og ultrafiolett.
Den store mengden energi som solen utstråler kan lagres i enheter som kalles samlere, for senere å transformere den og bruke den praktisk som elektrisk energi.
De er kameraer som, som navnet antyder, fungerer i det infrarøde området i stedet for i synlig lys, som vanlige kameraer. De utnytter det faktum at alle legemer avgir termisk stråling i større eller mindre grad avhengig av temperaturen..
Hvis temperaturene er veldig høye, er det ikke det beste alternativet å måle dem med et kvikksølvtermometer. For dette, pyrometre, hvorigjennom temperaturen til et objekt blir trukket ut og vet dets emissivitet, takket være utslipp av et elektromagnetisk signal.
Starlight er veldig godt modellert med tilnærming til den svarte kroppen, så vel som hele universet. Og på sin side blir Wiens lov ofte brukt i astronomi for å bestemme stjernenes temperatur, i henhold til bølgelengden til lyset de avgir..
Missilene er rettet mot målet ved hjelp av infrarøde signaler som søker å oppdage de hotteste områdene i flyet, for eksempel motorene.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.