warmtestraling
de energie die wordt uitgestraald door vaste stoffen, vloeistoffen en gassen als gevolg van hun temperatuur. Dergelijke stralingsenergie is in de vorm van elektromagnetische golven en bestrijkt het gehele elektromagnetische spectrum, die zich uitstrekt van het radiogolfgedeelte van het spectrum door het infrarood, zichtbaar, ultraviolet, röntgenstralen en gammastralen. Van de meeste hete lichamen op aarde ligt deze stralingsenergie grotendeels in het infrarode gebied., Zie elektromagnetische straling, infrarode straling
straling is een van de drie basismethoden voor warmteoverdracht, de andere twee methoden zijn geleiding en convectie. Zie geleiding (warmte), convectie (warmte), warmteoverdracht
een verwarmingsplaat bij 400 K (260°F) mag geen zichtbare gloed vertonen, maar een hand die eroverheen wordt gehouden, voelt de door de plaat uitgestraalde warmtestralen. Een temperatuur van meer dan 1300°F (1000 K) wordt vereist om een waarneembare hoeveelheid zichtbaar licht te veroorzaken., Bij deze temperatuur gloeit een verwarmingsplaat rood en neemt het warmtegevoel aanzienlijk toe, waaruit blijkt dat hoe hoger de temperatuur van de verwarmingsplaat, hoe groter de hoeveelheid uitgestraalde energie is. Een deel van deze energie is zichtbare straling, en de hoeveelheid van deze zichtbare straling neemt toe met toenemende temperatuur. Een stalen oven op 2800 ° F (1800 K) toont een sterke gele gloed. Als een wolfraamdraad (gebruikt als gloeidraad in gloeilampen) wordt verhoogd door weerstandsverwarming tot een temperatuur van 4600°F (2800 K), geeft het een helder wit licht., Naarmate de temperatuur van een stof toeneemt, verschijnen er extra kleuren van het zichtbare deel van het spectrum, waarbij de volgorde eerst rood, dan geel, groen, blauw en uiteindelijk violet is. De violette straling is van kortere golflengte dan de rode straling, en het is ook van hogere kwantumenergie. Om sterke violette straling te produceren, is een temperatuur van bijna 5000°F (3000 K) vereist. Ultraviolette straling vereist nog hogere temperaturen. De zon straalt aanzienlijke ultraviolette straling uit; de temperatuur is ongeveer 6000 K (10.000°F)., Dergelijke temperaturen zijn geproduceerd op aarde in gassen geïoniseerd door elektrische ontladingen. De kwikdamplamp en de fluorescentielamp zenden grote hoeveelheden ultraviolette straling uit. Temperaturen tot 20.000 K (36.000°F) zijn echter nog veel te laag om röntgenstralen of gammastraling te produceren. Een gas dat bij temperaturen boven 2 × 106°F (1 × 106 K) wordt gehandhaafd en dat bij kernfusieexperimenten wordt aangetroffen, zendt röntgenstralen en gammastralen uit. Zie kernfusie, ultraviolette straling
een zwart lichaam wordt gedefinieerd als een lichaam dat de maximale hoeveelheid warmtestraling uitzendt., Hoewel er geen perfecte blackbody radiator in de natuur bestaat, is het mogelijk om er een te construeren op basis van het principe van holtestraling. Zie zwart lichaam
Een holte radiator wordt meestal verstaan een verwarmde kast met een kleine opening waardoor sommige straling te ontsnappen of enter. De ontsnappende straling uit zo ‘ n holte heeft dezelfde kenmerken als blackbody straling.,de wet van Kirchhoff correleert wiskundig de eigenschappen van warmtestraling van materialen bij thermisch evenwicht. Het wordt vaak de tweede wet van de thermodynamica voor stralingssystemen genoemd. De wet van Kirchhoff kan als volgt worden uitgedrukt: de verhouding tussen de emissiviteit van een warmtestraler en de absorptiecapaciteit van dezelfde radiator is een functie van frequentie en temperatuur alleen. Deze functie is hetzelfde voor alle lichamen en is gelijk aan de emissiviteit van een zwart lichaam. Een gevolg van Kirchhoff ‘ s wet is het postulaat dat een zwart lichaam een emissiviteit heeft die groter is dan die van enig ander lichaam., Zie Kirchhoffs wetten van elektrische circuits
Planck ‘ s stralingswet vertegenwoordigt wiskundig de energieverdeling van de warmtestraling van 1 cm2 oppervlakte van een zwart lichaam bij elke temperatuur. Het werd in het begin van de twintigste eeuw door Max Planck geformuleerd en legde de basis voor de vooruitgang van de moderne natuurkunde en de komst van de kwantumtheorie.,
vergelijking (1) is de wiskundige uitdrukking van Planck ‘ s stralingswet, waarbij Rλ de totale energie is die door het lichaam wordt uitgestraald, gemeten in watt per vierkante centimeter per golflengte-eenheid, bij de golflengte λ. De golflengte in deze formule wordt gemeten in micrometers. De hoeveelheid T is de temperatuur in Kelvin, en e is de basis van de natuurlijke logaritmen. De afbeelding toont grafieken van Planck ‘ s wet voor verschillende temperaturen en toont stoffen die deze temperaturen bereiken., Opgemerkt moet worden dat deze stoffen niet zullen stralen zoals voorspeld door de wet van Planck, omdat ze zelf geen zwarte lichamen zijn. de wet van Stefan-Boltzmann stelt dat de totale energie die wordt uitgestraald door een heet lichaam toeneemt met het vierde vermogen van de temperatuur van het lichaam. Deze wet kan worden afgeleid van Planck ‘ s wet door het proces van integratie en wordt wiskundig uitgedrukt als Eq. (2), waarbij RT de totale hoeveelheid energie radiat is
Geef een reactie