Tepelné záření
energie vyzařovaná pevných látek, kapalin a plynů v důsledku jejich teploty. Takové zářivé energie je ve formě elektromagnetických vln a pokrývá celé elektromagnetické spektrum, sahající od rádiové části spektra přes infračervené, viditelné, ultrafialové, rentgenové a gama-ray porce. Z většiny horkých těles na Zemi Tato zářivá energie leží převážně v infračervené oblasti., Viz elektromagnetické záření, infračervené záření
záření je jednou ze tří základních metod přenosu tepla, další dvě metody jsou vedení a konvekce. Viz vedení (teplo), konvekce (teplo), přenos tepla
horká deska při 260°F (400 K) nemusí vykazovat žádnou viditelnou záři; ale ruka, která je nad ní držena, snímá oteplovací paprsky vyzařované deskou. K vytvoření viditelného množství viditelného světla je zapotřebí teplota vyšší než 1300°F (1000 K)., Při této teplotě topná deska svítí červeně a pocit tepla zvyšuje podstatně, které prokazují, že vyšší teplota horké desky větší množství vyzařované energie. Součástí této energie je viditelné záření a množství tohoto viditelného záření se zvyšuje se zvyšující se teplotou. Ocelová pec při 2800 ° F (1800 K) vykazuje silnou žlutou záři. Pokud je wolframový drát (používaný jako vlákno v žárovkách) zvýšen odporovým ohřevem na teplotu 4600°F (2800 K), vydává jasné bílé světlo., Jak se teplota látky zvyšuje, objevují se další barvy viditelné části spektra, přičemž sekvence je nejprve červená, pak žlutá, zelená, modrá a nakonec fialová. Fialové záření má kratší vlnovou délku než červené záření a má také vyšší kvantovou energii. K výrobě silného fialového záření je nutná teplota téměř 5000 ° F (3000 K). Ultrafialové záření vyžaduje ještě vyšší teploty. Slunce vydává značné ultrafialové záření; jeho teplota je asi 10 000 ° F (6 000 K)., Tyto teploty byly na Zemi produkovány v plynech ionizovaných elektrickými výboji. Rtuťová pára a zářivka emitují velké množství ultrafialového záření. Teploty do 36 000°F (20 000 K) jsou však stále příliš nízké na to, aby produkovaly rentgenové záření nebo gama záření. Plyn udržovaný při teplotách nad 2 × 106 ° F (1 × 106 K), vyskytující se v experimentech jaderné fúze, vydává rentgenové záření a gama paprsky. Viz jaderná fúze, ultrafialové záření
černé tělo je definováno jako tělo, které emituje maximální množství tepelného záření., Přestože v přírodě neexistuje žádný dokonalý radiátor blackbody, je možné jej postavit na principu dutinového záření. Vidět černého Tělesa
dutina chladiče je obvykle chápán jako vyhřívaná skříň s malým otvorem, který umožňuje některé záření uniknout, nebo enter. Unikající záření z takové dutiny má stejné vlastnosti jako záření blackbody.,
Kirchhoffův zákon matematicky koreluje vlastnosti tepelného záření materiálů při tepelné rovnováze. Často se nazývá druhý zákon termodynamiky pro vyzařovací systémy. Kirchhoffův zákon lze vyjádřit takto: poměr vyzařování tepelného chladiče na nasákavost stejné radiátoru je funkcí frekvence a teploty sám. Tato funkce je stejná pro všechna těla a rovná se emisivitě černého těla. Důsledkem Kirchhoffova zákona je postulát, že černé tělo má emisivitu, která je větší než u jakéhokoli jiného těla., Viz kirchhoffovy zákony elektrických obvodů,
Planckova zákona záření představuje matematicky distribuce energie tepelného záření z 1 cm2 povrchu černého tělesa při jakékoliv teplotě. Formuloval Max Planck na počátku dvacátého století, položil základ pro pokrok moderní fyziky a příchod kvantové teorie.,
Rovnice (1) je matematické vyjádření Planckova zákona záření, kde Rλ je celková energie vyzařované z těla, měří ve wattech na čtvereční centimetr na jednotku vlnové délky na vlnové délce λ. Vlnová délka v tomto vzorci se měří v mikrometrech. Množství T je teplota v kelvinech a e je základem přírodních logaritmů. Ilustrace představuje grafy Planckova zákona pro různé teploty a ukazuje látky, které tyto teploty dosahují., Je třeba poznamenat,že tyto látky nebudou vyzařovat, jak předpovídá Planckův zákon, protože samy o sobě nejsou černé.
zákon Stefan-Boltzmann uvádí, že celková energie vyzařovaná z horkého těla se zvyšuje se čtvrtým výkonem teploty těla. Tento zákon může být odvozen z Planckova zákona procesem integrace a je vyjádřen matematicky jako Eq. (2), kde RT je celkové množství energetického záření
Napsat komentář