Sifat sinaran haba, contoh, aplikasi

The Sinaran terma Ia adalah tenaga yang dihantar oleh badan terima kasih kepada suhunya dan melalui panjang gelombang inframerah spektrum elektromagnetik. Semua badan tanpa pengecualian memancarkan beberapa sinaran inframerah tidak kira berapa suhu mereka.

Ia berlaku apabila mereka berada dalam gerakan dipercepatkan, zarah -zarah yang dikenakan elektrik berayun dan terima kasih kepada tenaga kinetik mereka, mereka terus memancarkan gelombang elektromagnetik.

Rajah 1. Kami sangat akrab dengan sinaran haba yang berasal dari matahari, yang sebenarnya merupakan sumber utama tenaga haba. Sumber: Pxhere.

Satu -satunya cara badan tidak memancarkan sinaran terma ialah zarah -zarahnya berehat. Dengan cara ini suhunya akan 0 pada skala Kelvin, tetapi mengurangkan ke titik suhu objek adalah sesuatu yang belum dicapai.

[TOC]

Sifat radiasi terma

Harta yang luar biasa yang membezakan mekanisme pemindahan haba dari orang lain, adalah bahawa medium material tidak perlu berlaku. Oleh itu, tenaga yang dipancarkan oleh matahari, sebagai contoh, bergerak 150 juta kilometer melalui ruang dan tiba di bumi secara berterusan.

Terdapat model matematik untuk mengetahui jumlah tenaga terma per unit masa yang memancarkan objek:

P =KeσeT⁴

Persamaan ini dikenali sebagai undang -undang Stefan dan magnitud berikut muncul:

-Tenaga terma per unit masa P, yang dikenali sebagai kuasa dan unitnya dalam sistem unit antarabangsa ialah Watt atau Watt (W).

-Dia Kawasan cetek objek yang memancarkan haba Ke, dalam meter persegi.

-Pemalar, dipanggil Stefan Constant - Boltzman, dilambangkan oleh σ Dan nilainya 5.66963 x10^-8 W/m² K⁴,

Boleh melayani anda: kejutan magnet: unit, formula, pengiraan, contoh

-The Emisivity (Juga dipanggil Isu) objek dan, Jumlah tanpa dimensi (tanpa unit) yang nilainya antara 0 dan 1. Ia berkaitan dengan sifat bahan: contohnya cermin mempunyai emissivity yang rendah, sementara badan yang sangat gelap mempunyai emisiti yang tinggi.

-Dan akhirnya suhu T Di Kelvin.

Contoh sinaran haba

Menurut undang -undang Stefan, kadar di mana objek memancarkan tenaga adalah berkadar dengan kawasan, emissivity dan kuasa suhu keempat.

Oleh kerana kadar pelepasan tenaga haba bergantung kepada kuasa keempat T, jelas bahawa perubahan suhu kecil akan memberi kesan besar pada radiasi yang dipancarkan. Sebagai contoh, jika suhu dua kali ganda, radiasi akan meningkat 16 kali.

Kes khas undang -undang Stefan adalah radiator yang sempurna, objek yang benar -benar legap yang dipanggil Badan hitam, Emisnya yang betul -betul 1. Dalam kes ini, undang -undang Stefan seperti ini:

P =KeσT⁴

Ia berlaku bahawa undang -undang Stefan adalah model matematik yang kira. Sebenarnya emisiti bergantung pada panjang gelombang radiasi yang dipancarkan, kemasan permukaan dan faktor lain.

Apabila dipertimbangkan dan Sebagai malar dan undang -undang Stefan digunakan seperti yang ditunjukkan pada mulanya, maka objek itu dipanggil Badan kelabu.

Nilai -nilai emisiti untuk beberapa bahan yang dianggap sebagai badan kelabu adalah:

-Aluminium yang digilap 0.05

-Batu Hitam 0.95

-Kulit manusia dari warna 0.97

-Kayu 0.91

-Ais 0.92

Ia dapat melayani anda: momen kilasan

-Air 0.91

-Tembaga antara 0.015 dan 0.025

-Keluli antara 0.06 dan 0.25

Sinaran terma matahari

Contoh nyata objek yang memancarkan sinaran terma adalah matahari. Dianggarkan bahawa setiap detik, kira -kira 1370 j tenaga dalam bentuk radiasi elektromagnetik tiba di bumi dari matahari.

Nilai ini dikenali sebagai pemalar solar Dan setiap planet mempunyai satu, yang bergantung pada jarak rata -rata ke matahari.

Sinaran ini secara serentak diseberang oleh setiap m² lapisan atmosfera dan diedarkan dalam pelbagai panjang gelombang.

Hampir semuanya datang dalam cahaya yang kelihatan, tetapi bahagian yang baik datang sebagai radiasi inframerah, yang tepatnya kita anggap sebagai haba, dan yang lain juga sebagai sinar ultraviolet. Ia adalah banyak tenaga yang cukup untuk memenuhi keperluan planet ini, untuk menangkapnya dan memanfaatkannya.

Dari segi panjang gelombang, ini adalah julat di mana radiasi suria yang mencapai bumi:

-Inframerah, Yang kita anggap sebagai haba: 100 - 0.7 μm*

-Cahaya yang kelihatan, antara 0.7 - 0.4 μm

-Ultraviolet, kurang daripada 0.4 μm

*1 μm = 1 mikrometer atau satu juta meter.

Undang -undang Wien

Imej berikut menunjukkan pengedaran radiasi berkenaan dengan panjang gelombang untuk beberapa suhu. Pengagihan adalah disebabkan undang -undang anjakan Wien, mengikut mana panjang gelombang radiasi maksimum λ_maks Ia berkadar songsang dengan suhu T di Kelvin:

λ_maks T = 2.898 . 10 ^-3 M ⋅K

Rajah 2. Graf radiasi bergantung pada panjang gelombang untuk badan hitam. Sumber: Wikimedia Commons.

Matahari mempunyai suhu permukaan kira -kira 5700 K dan memancarkan terutamanya dalam panjang gelombang yang lebih pendek, seperti yang kita lihat. Keluk yang mendekati sebahagian besar matahari adalah 5000 K, berwarna biru dan tentu saja ia mempunyai maksimum dalam julat cahaya yang kelihatan. Tetapi juga memancarkan bahagian yang baik dalam inframerah dan ultraviolet.

Boleh melayani anda: proses isobaric: formula, persamaan, eksperimen, latihan

Aplikasi Sinaran Thermal

Tenaga solar

Jumlah tenaga yang besar yang dipancarkan matahari dapat disimpan pada peranti yang dipanggil pengumpul, dan kemudian mengubah dan menggunakannya dengan mudah sebagai elektrik.

Kamera inframerah

Mereka adalah kamera yang, seperti namanya, beroperasi di rantau inframerah dan bukannya berbuat demikian dalam cahaya yang dapat dilihat, seperti ruang biasa. Mereka memanfaatkan hakikat bahawa semua badan memancarkan sinaran terma ke tahap yang lebih besar atau lebih rendah mengikut suhu mereka.

Rajah 3. Gambar anjing yang ditangkap oleh ruang inframerah. Pada asalnya kawasan paling jelas mewakili suhu tertinggi. Warna, yang ditambah semasa diproses untuk memudahkan tafsiran, menunjukkan suhu yang berbeza di dalam badan haiwan. Sumber: Wikimedia Commons.

Pyrometry

Sekiranya suhu sangat tinggi, ukur mereka dengan termometer merkuri bukanlah yang paling ditunjukkan. Untuk ini, pyrometers, Di mana suhu sesuatu objek disimpulkan mengetahui emisinya, terima kasih kepada pelepasan isyarat elektromagnetik.

Astronomi

Cahaya Bintang dimodelkan dengan baik dengan penghampiran badan hitam, serta seluruh alam semesta. Dan bagi pihaknya, undang -undang Wien sering digunakan dalam astronomi untuk menentukan suhu bintang -bintang, menurut panjang gelombang cahaya yang mereka pancarkan.

Industri ketenteraan

Peluru berpandu.

Rujukan

1. GiMbattista, a. 2010. Fizik. 2. Ed. McGraw Hill.
2. Gómez, e. Memandu, perolakan dan radiasi. Pulih dari: eltamiz.com.
3. González De Artieta, i. Aplikasi Sinaran Thermal. Pulih dari: www.Ehu.Eus.
4. Balai Cerap NASA. Belanjawan tenaga iklim dan bumi. Pulih dari: Earthobservatory.periuk.Gov.
5. Natahenoo. Aplikasi haba. Pulih dari: Cinehenao.WordPress.com.
6. Serway, r. Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Ke -7. Ed. Pembelajaran Cengage.