Pemindahan haba radiasi (dengan contoh)

The pemindahan haba dengan sinaran Ia terdiri daripada aliran tenaga melalui gelombang elektromagnetik. Kerana gelombang ini dapat bergerak melalui vakum pada kelajuan cahaya, mereka juga dapat menghantar haba.

Gelombang elektromagnetik mempunyai panjang gelombang yang berterusan, yang dipanggil spektrum Dan itu dari panjang gelombang tenaga yang lebih lama dan kurang, kepada yang paling singkat dan dengan tenaga yang lebih besar.

Di antaranya adalah radiasi inframerah, sebuah band berhampiran jalur panjang gelombang yang kelihatan, tetapi di bawahnya. Dengan cara ini banyak haba dari matahari sampai ke bumi, menyeberangi berjuta -juta kilometer.

Tetapi bukan sahaja objek pijar seperti matahari memancarkan haba dalam bentuk radiasi, pada hakikatnya apa -apa objek yang berterusan, hanya apabila suhu rendah, panjang gelombangnya besar dan oleh itu tenaga, yang berkadar songsang dengannya,.

[TOC]

Bagaimana haba ditransmisikan oleh sinaran?

Arang membakar menghantar haba melalui sinaran

Elektron bergetar, memancarkan gelombang elektromagnet. Sekiranya gelombang adalah frekuensi rendah, bersamaan dengan mengatakan bahawa panjang gelombang mereka panjang dan pergerakan gelombang lambat, oleh itu ia mempunyai sedikit tenaga. Tetapi jika kekerapan meningkat, gelombang bergerak lebih cepat dan mempunyai lebih banyak tenaga.

Objek dengan suhu T memancarkan radiasi dengan kerap F, Jadi itu T dan F Mereka berkadar. Dan kerana gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium material untuk menyebarkan, foton inframerah, yang bertanggungjawab untuk menyebarkan radiasi, dapat dipindahkan tanpa masalah yang tidak sah.

Ini adalah bagaimana sinaran matahari tiba di bumi dan planet -planet lain. Walau bagaimanapun, dengan jarak gelombang dilemahkan dan jumlah haba berkurangan.

Boleh melayani anda: keseimbangan terjemahan: syarat, contoh, latihan

Undang -undang Stefan dan Undang -undang Wien

The Undang -undang Stefan menyatakan bahawa kuasa boleh⁴, Menurut ungkapan:

P =KeσeT⁴

Dalam unit sistem antarabangsa, kuasa datang dalam Watts (W) dan suhu di Kelvin (K). Dalam persamaan ini, A adalah kawasan permukaan objek, σ Ia adalah Stefan's Constant - Boltzman, yang bernilai 5.66963 x10^-8 W/m² K⁴,

Akhirnya E adalah Emisivity  Sama ada Isu objek, nilai berangka tanpa unit, antara 0 dan 1. Nilai diberikan mengikut bahan, kerana badan -badan yang sangat gelap mempunyai emissivity yang tinggi, agak bertentangan dengan cermin.

Sumber radiasi, seperti filamen mentol atau matahari, memancarkan radiasi dalam banyak panjang gelombang. Matahari hampir semua di rantau spektrum elektromagnetik yang kelihatan.

Antara panjang gelombang maksimum λ_Maks Dan suhu pemancar T adalah hubungan yang diberikan oleh undang -undang Wien:

λ_Maks ∙ t = 2.898 . 10 ^-3 M ⋅K

Sinaran badan hitam

Angka berikut menunjukkan lengkung pelepasan tenaga bergantung kepada suhu di Kelvin, untuk objek ideal yang menyerap semua radiasi yang mempengaruhinya dan seterusnya adalah pemancar yang sempurna. Objek ini dipanggil Badan hitam.

Pengagihan panjang gelombang untuk pelbagai suhu. Sumber: Wikimedia Commons.

Ruang di antara arang batu di dalam ketuhar, berkelakuan sebagai pemancar radiasi yang ideal, jenis badan hitam, dengan pendekatan yang cukup. Banyak eksperimen telah dibuat untuk menentukan lengkung suhu yang berbeza dan pengagihan panjang gelombang masing -masing.

Seperti yang dapat dilihat, pada suhu yang lebih tinggi, lebih rendah adalah panjang gelombang, semakin besar kekerapan dan radiasi mempunyai lebih banyak tenaga.

Dengan mengandaikan bahawa matahari berkelakuan seperti badan hitam, di antara lengkung yang ditunjukkan dalam angka, yang paling dekat dengan suhu permukaan suria adalah 5500 k. Puncaknya dijumpai dalam panjang gelombang 500 nm (nanometer).

Ia boleh melayani anda: pemindahan haba perolakan (dengan contoh)

Suhu permukaan solar adalah kira -kira 5700 k. Undang -undang Wien:

λ_Maks = 2.898 × ​​10 ^-3 M ⋅K / 5700 K = 508, 4 nm

Hasil ini hampir selaras dengan yang diperhatikan dalam grafik. Panjang gelombang ini tergolong dalam rantau spektrum yang kelihatan, bagaimanapun, mesti ditekankan bahawa hanya puncak pengedaran mewakili. Sebenarnya matahari memancarkan sebahagian besar tenaga antara panjang gelombang inframerah, spektrum yang kelihatan dan ultraviolet.

Contoh pemindahan haba dengan radiasi

Semua objek, tanpa pengecualian, memancarkan beberapa bentuk haba dengan radiasi, bagaimanapun, ada yang lebih terkenal dengan pemancar:

Dapur elektrik, toaster dan pemanasan elektrik

Dapur adalah tempat yang baik untuk mengkaji mekanisme pemindahan haba, contohnya radiasi dapat dilihat menghampiri (berhati -hati) tangan ke roti elektrik yang bersinar dengan cahaya oren. Atau juga ke gril panggangan untuk memanggang.

Unsur -unsur rintangan pemanas, toaster dan ketuhar elektrik juga dipanaskan dan memperoleh cahaya oren, juga menghantar haba dengan radiasi.

Mentol pijar

Filamen mentol pijar mencapai suhu tinggi, antara 1200 dan 2500 ºC, memancarkan tenaga yang diedarkan dalam radiasi inframerah (kebanyakan) dan cahaya yang kelihatan, oren atau kuning.

matahari

Matahari memancarkan haba dengan radiasi ke bumi, melalui ruang yang memisahkannya. Malah, radiasi adalah mekanisme pemindahan haba yang paling penting di hampir semua bintang, walaupun yang lain, seperti perolakan, juga memainkan peranan penting.

Boleh melayani anda: Gelombang linear: konsep, ciri, contoh

Sumber tenaga di dalam matahari adalah reaktor gabungan termonuklear dalam nukleus, yang mengeluarkan sejumlah besar tenaga melalui penukaran hidrogen ke helium. Sebahagian besar tenaga itu berada dalam cahaya yang kelihatan, tetapi seperti yang dijelaskan sebelumnya, panjang gelombang ultraviolet dan inframerah juga penting.

Bumi

Planet Bumi juga merupakan pemancar radiasi, walaupun ia tidak mempunyai reaktor di pusatnya, seperti matahari.

Pelepasan Terestrial disebabkan oleh kerosakan radioaktif pelbagai mineral di dalam, seperti uranium dan radio. Itulah sebabnya bahagian dalam lombong dalam selalu panas, walaupun tenaga terma ini adalah frekuensi yang lebih rendah daripada matahari yang dipancarkan.

Oleh kerana suasana bumi selektif dengan panjang gelombang yang berbeza, panas matahari mencapai permukaan tanpa masalah, kerana atmosfera membolehkan frekuensi utama berlalu.

Walau bagaimanapun, atmosfera adalah legap sebelum radiasi inframerah tenaga yang lebih rendah, seperti yang dihasilkan di bumi disebabkan oleh sebab semula jadi dan oleh tangan manusia. Dalam erti kata lain, ia tidak membiarkannya melarikan diri di luar dan oleh itu menyumbang kepada pemanasan global planet ini.

Rujukan

1. GiMbattista, a. 2010. Fizik. 2. Ed. McGraw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Sains Fizikal Konsep. 5th. Ed. Pearson.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Ke -7. Ed. Pembelajaran Cengage.
6. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Edisi ke -7. McGraw Hill.