lämpösäteilyä
energia säteili kiinteitä aineita, nesteitä ja kaasuja seurauksena niiden lämpötila. Tällaista säteilevä energia on muodossa sähkömagneettisten aaltojen, ja se kattaa koko sähkömagneettisen spektrin, joka ulottuu radio-aallon osa spektrin kautta infrapuna, näkyvissä, ultravioletti -, röntgen-ja gamma-ray-osia. Useimmista maapallon kuumista kappaleista tämä säteilevä energia on suurelta osin infrapuna-alueella., Katso Sähkömagneettista säteilyä, infrapunasäteilyä,
Säteily on yksi kolmesta perus menetelmiä lämmönsiirron, kaksi muuta menetelmiä on johtuminen ja konvektio. Katso Johtuminen (lämpö), Kiertoilmauuni (lämpö), Lämmön siirto
kuuma levy 260°F (400 K) ei saa olla mitään näkyviä hehku; mutta käsi, joka pidetään se aistii lämpeneminen säteet synnyttämä levy. Näkyvän valon tuottamiseksi tarvitaan yli 1300°F: n (1000 K) lämpötila., Tässä lämpötilassa kuuma levy hehkuu punaisena ja tunne lämpöä kasvaa huomattavasti, mikä osoittaa, että korkeampi lämpötila kuuma levy suurempi määrä säteilyteho energiaa. Osa tästä energiasta on näkyvää säteilyä, ja tämän näkyvän säteilyn määrä kasvaa lämpötilan noustessa. Teräsuunissa, jonka lämpötila on 2800 ° F (1800 K), on voimakas keltainen hehku. Jos volframi lanka (käyttää hehkulanka hehkulamppujen) on nostanut vastarintaa lämmitys lämpötila 4600°F (2800 K), se tuottaa kirkkaan valkoinen valo., Kun aineen lämpötila kasvaa, muita värejä näkyvän osan spektristä näkyvät, järjestys on ensimmäinen punainen, sitten keltainen, vihreä, sininen, ja lopuksi violetti. Violetin säteilyn aallonpituus on lyhyempi kuin punaisen säteilyn, ja sillä on myös suurempi kvanttienergia. Voimakkaan violetin säteilyn tuottamiseksi tarvitaan lähes 5000°F: n (3000 K) lämpötila. Ultraviolettisäteily vaatii vielä korkeampia lämpötiloja. Aurinko säteilee huomattavaa ultraviolettisäteilyä; sen lämpötila on noin 10 000 ° F (6 000 K)., Tällaisia lämpötiloja on tuotettu Maan päällä kaasut ionisoitua sähkö päästöjä. Elohopeahöyrylamppu ja loisteputki säteilevät suuria määriä ultraviolettisäteilyä. Jopa 36 000°F: n (20 000 K) lämpötilat ovat kuitenkin vielä aivan liian matalia röntgensäteilyn tai gammasäteilyn tuottamiseen. Kaasu säilytettävä lämpötiloissa yli 2 × 106°F (1 × 106 K), kohdataan ydinfuusion kokeiluja, säteilee röntgenkuvat ja gammasäteilyä. KS.ydinfuusio, ultraviolettisäteily
blackbody määritellään kappaleeksi, joka säteilee maksimimäärän lämpösäteilyä., Vaikka luonnossa ei ole täydellistä blackbody-säteilyä, on sellainen mahdollista rakentaa ontelosäteilyn periaatteella. Ks. Mustan kappaleen
onkalo patteri on yleensä ymmärretty olevan lämmitetty kotelo, jossa on pieni aukko, joka mahdollistaa joidenkin säteilyn paeta tai enter-näppäintä. Poistuva säteily tällainen onkalo on samat ominaisuudet kuin mustan kappaleen säteily.,
Kirchhoffin laki korreloi matemaattisesti lämpöä säteilyn ominaisuuksia materiaalien terminen tasapaino. Sitä kutsutaan usein säteilyjärjestelmien termodynamiikan toiseksi laiksi. Kirchhoffin laki voidaan ilmaista seuraavasti: suhde emissiivisyys lämpöä jäähdytin absorptiivisuus sama patteri on funktio taajuuden ja lämpötilan yksin. Tämä funktio on sama kaikille vartaloille, ja se on yhtä suuri kuin blackbodyn emissiivisyys. Seurausta Kirchhoffin laki on olettamus, että mustan on emissiivisyys, joka on suurempi kuin mikään muu elin., Katso Kirchhoffin lait sähkö-piirejä,
Planckin säteilyn lakia edustaa matemaattisesti energian jakelu lämmön säteily 1 cm2 pinta-ala mustan missä tahansa lämpötilassa. Muotoiltu Max Planck alussa kahdennenkymmenennen vuosisadan, se loi perustan etukäteen modernin fysiikan ja kynnyksellä quantum theory.,
Yhtälö (1) on matemaattinen lauseke, Planckin säteilyn lakia, jossa Rλ on yhteensä säteilemän energian kehosta mitataan wattia neliösenttimetriä kohden aallonpituus, on aallonpituus λ. Tämän kaavan aallonpituus mitataan mikrometreillä. Määrä T on kelvinsin lämpötila, ja E on luonnollisten logaritmien pohja. Kuvituskuva esittää kaaviot Planckin laista eri lämpötiloille ja näyttää aineet, jotka saavuttavat nämä lämpötilat., On huomattava, että nämä aineet eivät säteillä ennusti Planckin laki, koska ne eivät ole blackbodies itse.
Stefan-Boltzmannin lain mukaan kuumasta kehosta säteilevä kokonaisenergia kasvaa kehon lämpötilan neljännellä teholla. Tämä laki voidaan johtaa Planckin laista integraatioprosessin avulla, ja se ilmaistaan matemaattisesti Eq: na. (2), jossa RT on energiaradiaatin kokonaismäärä
Vastaa