radiația termică
energia radiată de solide, lichide și gaze ca urmare a temperaturii lor. O astfel de energie radiantă este sub formă de unde electromagnetice și acoperă întregul spectru electromagnetic, extinzându-se de la porțiunea de undă radio a spectrului prin porțiunile infraroșii, vizibile, ultraviolete, raze x și raze gamma. Din majoritatea corpurilor fierbinți de pe Pământ, această energie radiantă se află în mare parte în regiunea infraroșie., A se vedea radiația electromagnetică, radiația infraroșie
radiația este una dintre cele trei metode de bază ale transferului de căldură, celelalte două metode fiind conducția și convecția. A se vedea conducție (căldură), convecție (căldură), transfer de căldură
o placă fierbinte la 260°F (400 K) poate arăta nici o strălucire vizibilă; dar o mână care este ținută peste ea simte razele de încălzire emise de placă. O temperatură mai mare de 1300°F (1000 K) este necesară pentru a produce o cantitate perceptibilă de lumină vizibilă., La această temperatură o placă fierbinte strălucește roșu și senzația de căldură crește considerabil, demonstrând că cu cât temperatura plăcii fierbinți este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de energie radiată. O parte din această energie este radiația vizibilă, iar cantitatea acestei radiații vizibile crește odată cu creșterea temperaturii. Un cuptor de oțel la 2800°F (1800 K) prezintă o strălucire galbenă puternică. Dacă un fir de tungsten (utilizat ca filament în lămpile cu incandescență) este ridicat prin rezistență încălzire la o temperatură de 4600°F (2800 K), acesta emite o lumină albă strălucitoare., Pe măsură ce temperatura unei substanțe crește, apar culori suplimentare ale porțiunii vizibile a spectrului, secvența fiind mai întâi roșie, apoi galbenă, verde, albastră și, în final, violetă. Radiația violetă are o lungime de undă mai scurtă decât radiația roșie și este, de asemenea, de energie cuantică mai mare. Pentru a produce radiații violete puternice, este necesară o temperatură de aproape 5000°F (3000 K). Radiațiile ultraviolete necesită temperaturi și mai ridicate. Soarele emite radiații ultraviolete considerabile; temperatura sa este de aproximativ 10.000°F (6000 K)., Astfel de temperaturi au fost produse pe Pământ în gaze ionizate prin descărcări electrice. Lampa cu vapori de mercur și lampa fluorescentă emit cantități mari de radiații ultraviolete. Cu toate acestea, temperaturile de până la 36.000°F (20.000 K) sunt încă mult prea scăzute pentru a produce raze X sau radiații gamma. Un gaz menținut la temperaturi de peste 2 × 106°F (1 × 106 K), întâlnit în experimentele de fuziune nucleară, emite raze x și raze gamma. A se vedea fuziunea nucleară, radiații ultraviolete
un corp negru este definit ca un corp care emite cantitatea maximă de radiație termică., Deși nu există un radiator perfect pentru corpul negru în natură, este posibil să se construiască unul pe principiul radiației cavității. Vezi corp negru
O cavitate radiator este de obicei considerat a fi o incintă încălzită cu o mică deschidere care permite unele radiații pentru a scăpa sau pentru a introduce. Radiația care scapă dintr-o astfel de cavitate are aceleași caracteristici ca și radiația corpului negru.,Legea lui Kirchhoff corelează matematic proprietățile radiației termice ale materialelor la echilibru termic. Se numește adesea a doua lege a termodinamicii pentru sistemele radiante. Legea lui Kirchhoff poate fi exprimată după cum urmează: raportul dintre emisivitatea unui radiator de căldură și absorbția aceluiași radiator este doar o funcție de frecvență și temperatură. Această funcție este aceeași pentru toate corpurile și este egală cu emisivitatea unui corp negru. O consecință a legii lui Kirchhoff este postulatul că un corp negru are o emisivitate mai mare decât cea a oricărui alt corp., Vezi legile circuitelor electrice ale lui Kirchhoff
legea radiației lui Planck reprezintă matematic distribuția energiei radiației termice de la 1 cm2 de suprafață a unui corp negru la orice temperatură. Formulată de Max Planck la începutul secolului al XX-lea, a pus bazele avansului fizicii moderne și apariției teoriei cuantice.,
Ecuația (1) este expresia matematică a lui Planck radiații lege, în cazul în care Rλ este energia totală radiată de corp măsurată în wați per centimetru pătrat pe unitatea de lungime de undă, la lungimea de undă λ. Lungimea de undă din această formulă este măsurată în micrometri. Cantitatea T este temperatura în kelvine, iar e este baza logaritmilor naturali. Ilustrația prezintă grafice ale legii lui Planck pentru diferite temperaturi și prezintă substanțele care ating aceste temperaturi., Trebuie remarcat faptul că aceste substanțe nu vor radia așa cum prevede legea lui Planck, deoarece nu sunt ei înșiși negri.
Legea Stefan-Boltzmann afirmă că energia totală radiată de la un corp fierbinte crește cu a patra putere a temperaturii corpului. Această lege poate fi derivată din Legea lui Planck prin procesul de integrare și este exprimată matematic ca Eq. (2), Unde RT este cantitatea totală de energie radiată
Lasă un răspuns