De stråling varmeoverføring Den består av strømmen av energi gjennom elektromagnetiske bølger. Fordi disse bølgene kan bevege seg gjennom et vakuum med lysets hastighet, kan de også overføre varme.
Elektromagnetiske bølger har et helt kontinuum av bølgelengder, kalt spektrum og det går fra de lengste og minst energiske bølgelengdene, til de korteste og mest energiske.
Blant dem er infrarød stråling, et bånd nær det synlige bølgelengdebåndet eller lyset, men under det. På denne måten når store mengder varme fra solen jorden, som krysser millioner av kilometer.
Men ikke bare glødelignende gjenstander som solen avgir varme i form av stråling, faktisk gjør ethvert objekt det kontinuerlig, bare at når temperaturen er lav, er bølgelengden stor, og derfor er energien, som er omvendt proporsjonal med den. liten.
Artikkelindeks
Når elektroner vibrerer, avgir de elektromagnetiske bølger. Hvis bølgene har lav frekvens, tilsvarer det å si at bølgelengden er lang og bølgenes bevegelse er langsom, derfor har den lite energi. Men hvis frekvensen øker, beveger bølgen seg raskere og har mer energi.
Et objekt med en viss temperatur T avgir stråling ofte F, så det T Y F de er proporsjonale. Og siden elektromagnetiske bølger ikke trenger et materialmedium for å spre seg, kan infrarøde fotoner, som er ansvarlige for forplantning av stråling, bevege seg uten problemer i vakuum..
Slik når stråling fra solen til jorden og de andre planetene. Imidlertid dempes bølgene med avstand, og mengden varme avtar.
De stefans lov sier at den utstrålte effekten P (i alle bølgelengder) er proporsjonal med T4, i henhold til uttrykket:
P =TILσeT4
I internasjonale systemenheter er effekten i watt (W) og temperaturen i kelvin (K). I denne ligningen er A objektets overflateareal, σ er Stefan - Boltzman-konstanten, som er 5.66963 x10-8 W / mto K4,
Endelig er e emissivitet eller utslipp av objektet, en numerisk verdi uten enheter, mellom 0 og 1. Verdien er gitt i henhold til materialet, siden veldig mørke legemer har høy emissivitet, det motsatte av et speil.
Strålingskilder, som glødetråden til en lyspære eller solen, avgir stråling i mange bølgelengder. Solens er nesten helt i det synlige området av det elektromagnetiske spekteret.
Mellom maksimal bølgelengde λmaks og temperaturen T til emitteren er det et forhold gitt av Wins lov:
λmaks ∙ T = 2,898. 10 −3 m⋅K
Følgende figur viser kurver for energiutslipp som en funksjon av temperaturen i kelvin, for et ideelt objekt som absorberer all stråling som treffer den og som igjen er en perfekt emitter. Dette objektet kalles svart kropp.
Mellomromene mellom glødene i en ovn oppfører seg som ideelle strålingsemittere, av den svarte kroppstypen, med en ganske nær tilnærming. Det er gjort mange eksperimenter for å bestemme de forskjellige temperaturkurver og deres respektive bølgelengdefordelinger..
Som man kan se, jo høyere temperatur, jo kortere bølgelengde, jo høyere frekvens og stråling har mer energi..
Forutsatt at solen oppfører seg som en svart kropp, blant kurvene som er vist i figuren, er den som er nærmest temperaturen på soloverflaten 5500 K. Den topp er på bølgelengden 500 nm (nanometer).
Temperaturen på soloverflaten er omtrent 5700 K. Fra Wien's lov:
λmaks = 2898 × 10 −3 m⋅K / 5700 K = 508,4 nm
Dette resultatet stemmer omtrent med det som er sett i grafen. Denne bølgelengden tilhører det synlige området i spekteret, men det må understrekes at det bare representerer toppen av distribusjonen. I virkeligheten utstråler solen mesteparten av sin energi mellom de infrarøde bølgelengdene, det synlige spekteret og det ultrafiolette..
Alle gjenstander, uten unntak, avgir en eller annen form for strålevarme, men noen er mye mer bemerkelsesverdige emittere:
Kjøkkenet er et godt sted å studere mekanismene for varmeoverføring, for eksempel ses stråling ved (forsiktig) å nærme seg hånden til den elektriske brenneren som lyser oransje. Eller også til gløden på en grill å grille.
Motstandselementer i elektriske ovner, brødristere og ovner blir også varme og lysende oransje og overfører også strålevarme..
Glødelampen til glødelamper når høye temperaturer, mellom 1200 og 2500 ºC, og avgir energi fordelt i infrarød stråling (det meste av det) og synlig lys, oransje eller gul..
Solen overfører varme ved stråling mot jorden, gjennom rommet som skiller dem. Faktisk er stråling den viktigste varmeoverføringsmekanismen i nesten alle stjerner, selv om andre, som konveksjon, også spiller en viktig rolle..
Energikilden inne i solen er den termonukleære fusjonsreaktoren i kjernen, som frigjør store mengder energi gjennom omdannelse av hydrogen til helium. Mye av den energien er i form av synlig lys, men som tidligere forklart er ultrafiolette og infrarøde bølgelengder også viktige..
Planet Earth er også en strålingsutsender, selv om den ikke har en reaktor i sentrum, som solen..
Jordens utslipp skyldes det radioaktive forfallet av forskjellige mineraler i dets indre, som uran og radium. Det er grunnen til at det indre av dype miner alltid er varmt, selv om denne termiske energien har lavere frekvens enn den som sendes ut av solen..
Siden jordens atmosfære er selektiv med forskjellige bølgelengder, når solvarmen overflaten uten problemer, siden atmosfæren lar høyere frekvenser passere..
Atmosfæren er imidlertid ugjennomsiktig for infrarød stråling med lavere energi, slik som den som produseres på jorden av naturlige årsaker og av menneskelige hender. Med andre ord, den lar den ikke unnslippe utenfra og bidrar derfor til den globale oppvarmingen på planeten..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.