Radiație termala Este energia transmisă de un corp datorită temperaturii sale și prin lungimile de undă în infraroșu ale spectrului electromagnetic. Toate corpurile, fără excepție, emit o anumită radiație infraroșie, indiferent cât de scăzută este temperatura sa..
Se întâmplă că atunci când sunt în mișcare accelerată, particulele încărcate electric oscilează și, datorită energiei lor cinetice, emit în permanență unde electromagnetice.
Singurul mod prin care un corp nu emite radiații termice este ca particulele sale să fie complet în repaus. În acest fel, temperatura sa ar fi 0 pe scara Kelvin, dar reducerea temperaturii unui obiect la un astfel de punct este ceva care nu a fost atins încă..
Indice articol
O proprietate remarcabilă care distinge acest mecanism de transfer de căldură de altele este că nu necesită un mediu material pentru a-l produce. Astfel, energia emisă de Soare, de exemplu, parcurge 150 de milioane de kilometri prin spațiu și ajunge pe Pământ continuu..
Există un model matematic pentru a cunoaște cantitatea de energie termică pe unitate de timp pe care un obiect o radiază:
P =LAσeT4
Această ecuație este cunoscută sub numele de legea lui Stefan și apar următoarele cantități:
-Energie termică pe unitate de timp P, care este cunoscut sub numele de putere și a cărui unitate în Sistemul Internațional de Unități este watt sau watt (W).
- Zona superficială a obiectului care emite căldură LA, în metri pătrați.
-O constantă, numită Stefan - Constanta Boltzman, notat cu σ și a cărei valoare este 5.66963 x10-8 L / mDouă K4,
- emisivitate (numit si emisie) a obiectului și, o cantitate adimensională (fără unități) a cărei valoare este între 0 și 1. Este legată de natura materialului: de exemplu, o oglindă are emisivitate scăzută, în timp ce un corp foarte întunecat are emisivitate ridicată.
-Și în cele din urmă temperatura T în kelvin.
Conform legii lui Stefan, rata la care un obiect radiază energie este proporțională cu aria, emisivitatea și a patra putere a temperaturii..
Deoarece rata de emisie a energiei termice depinde de a patra putere a T, este clar că micile modificări ale temperaturii vor avea un efect uriaș asupra radiației emise. De exemplu, dacă temperatura se dublează, radiația ar crește de 16 ori.
Un caz special al legii lui Stefan este radiatorul perfect, un obiect complet opac numit corp negru, a cărui emisivitate este exact 1. În acest caz legea lui Stefan arată astfel:
P =LAσT4
Se întâmplă că legea lui Stefan este un model matematic care descrie aproximativ radiația emisă de orice obiect, deoarece consideră emisivitatea ca o constantă. Emisivitatea depinde de fapt de lungimea de undă a radiației emise, de finisajul suprafeței și de alți factori..
La luarea în considerare și ca constantă și legea lui Stefan se aplică așa cum s-a indicat la început, atunci obiectul este numit corpul gri.
Valorile emisivității pentru unele substanțe tratate ca un corp gri sunt:
-Aluminiu lustruit 0,05
-Carbon negru 0,95
-Pielea umană de orice culoare 0,97
-Lemn 0,91
-Gheață 0,92
-Apă 0,91
-Cupru între 0,015 și 0,025
-Oțel între 0,06 și 0,25
Un exemplu tangibil de obiect care emite radiații termice este Soarele. Se estimează că în fiecare secundă, aproximativ 1.370 J de energie sub formă de radiație electromagnetică ajung pe Pământ de la Soare..
Această valoare este cunoscută sub numele de constanta solara și fiecare planetă are una, care depinde de distanța medie față de Soare.
Această radiație trece perpendicular pe fiecare mDouă a straturilor atmosferice și se distribuie în diferite lungimi de undă.
Aproape toate acestea se prezintă sub formă de lumină vizibilă, dar o parte bună vine ca radiație infraroșie, care este exact ceea ce percepem ca căldură, iar unele, de asemenea, ca raze ultraviolete. Este o cantitate mare de energie suficientă pentru a satisface nevoile planetei, pentru a o captura și a o folosi corect.
În ceea ce privește lungimea de undă, acestea sunt intervalele în care se găsește radiația solară care ajunge pe Pământ:
-Infraroşu, ceea ce percepem ca căldură: 100 - 0,7 μm *
-Lumina vizibila, între 0,7 - 0,4 μm
-Ultraviolet, mai mică de 0,4 μm
* 1 μm = 1 micrometru sau o milionime de metru.
Următoarea imagine arată distribuția radiației pe lungimea de undă pentru diferite temperaturi. Distribuția respectă legea deplasării Wien, conform căreia lungimea de undă a radiației maxime λmax este invers proporțional cu temperatura T în kelvin:
λmax T = 2.898. 10 −3 m⋅K
Soarele are o temperatură de suprafață de aproximativ 5700 K și radiază în principal la lungimi de undă mai mici, așa cum am văzut. Curba care se apropie cel mai mult de cea a Soarelui este cea de 5000 K, în albastru și, desigur, are maximul în domeniul luminii vizibile. Dar, de asemenea, emite o parte bună în infraroșu și ultraviolete.
Cantitatea mare de energie pe care Soarele o radiază poate fi stocată în dispozitivele numite colecționari, pentru a-l transforma ulterior și a-l folosi convenabil ca energie electrică.
Sunt camere care, după cum sugerează și numele lor, funcționează mai degrabă în regiunea infraroșie decât în lumină vizibilă, ca camerele obișnuite. Ei profită de faptul că toate corpurile emit radiații termice într-o măsură mai mare sau mai mică în funcție de temperatura lor..
Dacă temperaturile sunt foarte ridicate, măsurarea acestora cu un termometru cu mercur nu este cea mai bună opțiune. Pentru aceasta, pirometre, prin care se deduce temperatura unui obiect cunoscându-se emisivitatea acestuia, grație emisiei unui semnal electromagnetic.
Starlight este foarte bine modelat cu aproximarea corpului negru, precum și cu întregul univers. Și, la rândul său, legea lui Wien este frecvent utilizată în astronomie pentru a determina temperatura stelelor, în funcție de lungimea de undă a luminii pe care o emit..
Rachetele sunt direcționate către țintă folosind semnale în infraroșu care urmăresc să detecteze cele mai fierbinți zone din aeronavă, cum ar fi motoarele de exemplu.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.