Lastnosti toplotnega sevanja, primeri, aplikacije

The Toplotno sevanje To je energija, ki jo telo prenaša zahvaljujoč temperaturi in skozi infrardeče valovne dolžine elektromagnetnega spektra. Vsa telesa brez izjeme oddajajo nekaj infrardečega sevanja, ne glede na to, kako nizka je njihova temperatura.

Zgodi se, da ko so v pospešenem gibanju, električno nabiti delci nihajo in zahvaljujoč svoji kinetični energiji nenehno oddajajo elektromagnetne valove.

Slika 1. Zelo dobro poznamo toplotno sevanje, ki prihaja iz sonca, kar je v resnici glavni vir toplotne energije. Vir: pxhere.

Edini način, da telo ne oddaja toplotnega sevanja, je, da so njegovi delci v popolnem počitku. Na ta način bi bila njena temperatura 0 na Kelvinovi lestvici, vendar zmanjšate na točko, da je temperatura predmeta nekaj, kar še ni bilo doseženo.

[TOC]

Lastnosti toplotnega sevanja

Izjemna lastnost, ki ta mehanizem prenosa toplote razlikuje od drugih. Tako energija, ki jo na primer oddaja sonce.

Obstaja matematični model, ki pozna količino toplotne energije na enoto časa, ki izžareva predmet:

P =DoσeT⁴

Ta enačba je znana kot Stefanov zakon in pojavljajo se naslednje velikosti:

-Toplotna energija na enoto časa Str, ki je znana kot moč in katerih enota v mednarodnem sistemu enot je Watt ali Watt (W).

-On Površinsko območje predmeta, ki oddaja toploto Do, v kvadratnih metrih.

-Konstanta, imenovana Stefan Constant - Boltzman, označeno s σ In katerih vrednost je 5.66963 X10^-8 W/m² K⁴,

Vam lahko služi: magnetni šok: enote, formule, izračun, primeri

-The Emisivnost (Klicano tudi Težava) predmeta in, brezdimenzionalna količina (brez enot), katere vrednost je med 0 in 1. Povezana je z naravo materiala: na primer ogledalo ima nizko emisivnost, medtem ko ima zelo temno telo visoko emisijsko.

-In končno temperatura T V Kelvinu.

Primeri toplotnega sevanja

Po Stefanovem zakonu je hitrost, s katero predmet seva energijo, sorazmerna s površino, emisivnostjo in četrto temperaturno močjo.

Ker je stopnja emisije toplotne energije odvisna od četrte moči T, je razvidno, da bodo majhne temperaturne spremembe ogromno vplivale na odpuščeno sevanje. Na primer, če se temperatura podvoji, bi se sevanje povečalo za 16 -krat.

Poseben primer Stefanovega zakona je popoln radiator, popolnoma neprozoren predmet Črno telo, katere emisivnost je točno 1. V tem primeru je Stefanov zakon tak:

P =DoσT⁴

Zgodi se, da je Stefanov zakon matematični model, ki približno opisuje sevanje, ki ga izda kateri koli predmet, saj emisivnost ocenjuje kot konstanto. Pravzaprav je emisivnost odvisna od valovne dolžine izpuščenega sevanja, površinske zaključke in drugih dejavnikov.

Ko se obravnava in Kot sta konstantna in Stefanov zakon, kot je navedeno na začetku, se objekt imenuje Sivo telo.

Vrednosti emisije za nekatere snovi, ki se obravnavajo kot sivo telo, so:

-Poliran aluminij 0.05

-Črni premog 0.95

-Človeška koža katere koli barve 0.97

-Les 0.91

-Led 0.92

Lahko vam služi: torzijski trenutek

-Voda 0.91

-Baker med 0.015 in 0.025

-Jeklo med 0.06 in 0.25

Toplotno sevanje sonca

Oprijemljiv primer predmeta, ki oddaja toplotno sevanje, je sonce. Ocenjuje se, da vsaka sekunda, približno 1370 j energije v obliki elektromagnetnega sevanja, prihaja na Zemljo z sonca.

Ta vrednost je znana kot sončna konstanta In vsak planet ima enega, ki je odvisna od povprečne razdalje do sonca.

To sevanje pravokotno prečka vsak m² atmosferskih plasti in se distribuira v različnih valovnih dolžinah.

Skoraj vse pride v vidni svetlobi, toda dober del je infrardeče sevanje, kar je prav tisto, kar dojemamo kot toploto, in drugo tudi kot ultravijolični žarki. To je velika količina energije, ki lahko zadovolji potrebe planeta, da ga zajamemo in izkoristim.

Glede na valovno dolžino so to območji, znotraj katerih je sončno sevanje, ki doseže Zemljo:

-Infrardeče, Tistega, ki ga dojemamo kot toploto: 100 - 0.7 μm*

-Vidna svetloba, med 0.7 - 0.4 μm

-Ultravijolični, manj kot 0.4 μm

*1 μm = 1 mikrometer ali milijon enega metra.

Wienov zakon

Naslednja slika prikazuje porazdelitev sevanja glede na valovno dolžino za več temperatur. Porazdelitev je posledica Wien -ovega zakona o premiku, v skladu s katerim največjo valovno dolžino sevanja λ_Max Je obratno sorazmerno s T -temperaturo v Kelvinu:

λ_Max T = 2.898 . 10 ⁻³ M⋅K

Slika 2. Graf sevanja, odvisno od valovne dolžine za črno telo. Vir: Wikimedia Commons.

Sonce ima površinsko temperaturo približno 5700 K in seva predvsem v krajših valovnih dolžinah, kot smo videli. Krivulja, ki se najbolj približa soncu, je 5000 K, v modrem in seveda ima največ v vidnem območju svetlobe. A tudi dober del infrardečega in ultravijoličnega.

Vam lahko služi: izobarični postopek: formule, enačbe, poskusi, vaje

Uporaba toplotnega sevanja

Sončna energija

Velika količina energije, ki jo seva sonce, je mogoče shraniti na naprave, imenovane zbiratelji, nato pa ga spremenite in uporabite kot elektriko.

Infrardeče kamere

So kamere, ki, kot že ime pove, delujejo v infrardeči regiji, namesto da bi to počeli v vidni svetlobi, kot so skupne komore. Izkoristijo dejstvo, da vsa telesa oddajajo toplotno sevanje v večji ali manjši meri glede na njihovo temperaturo.

Slika 3. Podoba psa, ki ga je ujela infrardeča komora. Prvotno najbolj jasna območja predstavljajo najvišjo temperaturo. Barve, ki se dodajo pri obdelavi, da olajšajo razlago, kažejo različne temperature v telesu živali. Vir: Wikimedia Commons.

Pirometrija

Če so temperature zelo visoke, jih izmerite s termometrom živega srebra ni najbolj označeno. Za to pirometri, S preverjanjem temperature predmeta se zaveda njene emisije, zahvaljujoč emisiji elektromagnetnega signala.

Astronomija

Luč zvezd je zelo dobro modelirana s približevanjem črnega telesa in celotnega vesolja. In Wienov zakon se pogosto uporablja v astronomiji za določanje temperature zvezd, glede na valovno dolžino svetlobe, ki jo oddajajo.

Vojaška industrija

Raketa.

Reference

1. Giambattista, a. 2010. Fizika. 2. mesto. Ed. McGraw Hill.
2. Gómez, e. Vožnja, konvekcija in sevanje. Okreval od: Eltamiz.com.
3. González de Arrieta, i. Uporaba toplotnega sevanja. Okrevano od: www.Ehu.Eus.
4. Nasini zemeljski observatorij. Proračun za podnebje in zemeljsko energijo. Okrevano od: eartObservatory.lonec.Gov.
5. Natahenoo. Toplotne aplikacije. Okreval od: Cinehenao.WordPress.com.
6. Serway, r. Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 1. 7. Ed. Cengage učenje.