ГлавнаяФизикаЧто такое тепловое излучение

Физика - это просто!

МЕХАНИКА
ТЕРМОДИНАМИКА
· Температурные шкалы
· Тепловое расширение
· Перенос тепла
· Фазовые переходы
· Теплопроводность
· Тепловое излучение
· Закон идеального газа
· Три начала термодинамики
· Изобарический процесс
· Изохорический процесс
· Изотермический процесс
· Адиабатический процесс
· Удельная теплоемкость
· КПД теплового двигателя
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Онлайн тесты по ЕГЭ

Что такое тепловое излучение


Никогда не задумывались, каким образом солнечное тепло передается на Землю? Вряд ли, рассмотренные ранее способы передачи тепла при помощи конвекции и теплопроводности, будут работать в космосе, ведь там вакуум, и молекул настолько мало, что передавать энергию они физически не могут.

Солнечная энергия достигает Земли благодаря тепловому излучению. Солнце является громадной природной "лампочкой", разогретой до температуры 6000 К и находящейся от нас на расстоянии в 150 млн. км. Именно благодаря тепловому излучению часть солнечного тепла достигает поверхности нашей планеты, и питает энергией все живые организмы.

Для многих будет интересно узнать, что тепловую энергию излучают абсолютно все физические тела, если их температура не равна 0 К, чего достичь практически невозможно. Нюанс заключается в том, что по своей сути тепловое излучение является ничем иным, как электромагнитными колебаниями. Электромагнитные волны образуются в результате ускорения и замедления электрических зарядов, что происходит на молекулярном уровне в процессе нагревания (охлаждения) физических тел. Например, работа приборов ночного видения основана на том факте, что живые существа, включая человека, испускают электромагнитные волны в инфракрасном спектре, невидимые человеческому глазу, но регистрируемые аппаратурой.

В природе все физические тела излучают тепловую энергию во всех направлениях. В случае, если два (или несколько) физических тел излучают тепловую энергию с одинаковой интенсивностью, говорят, что они имеют одинаковую температуру. Если окружающая среда излучает меньше энергии, чем человек, мы ощущаем холод, и наоборот.

Когда физическое тело разогревается до температуры 1000 К, оно начинает излучать в видимом красном спектре (например, жидкий металл). По мере дальнейшего нагревания свечение тела будет смещаться к фиолетовой части спектра (более высокочастотной), и дальше, к белой (1700 К).

Принцип теплового излучения используется, например, в нагревателях лучистого отопления. Элементы таких нагревателей монтируются в потолках, стенах, полах, и согревают помещение.

В случае, если тело поглощает 100% падающего на него света, оно называется абсолютно черным телом. Его антиподом является абослютно белое (зеракльное) тело, которое не поглощает тепловой энергии вообще (0%).

Все остальные физические тела находятся между черным и белым телом, поглощая какую-то часть света, а остальную часть - отражая в окружающее пространство.

По аналогии с конвекцией и теплопроводностью выведем формулу для расчета излучаемой тепловой энергии тела.

  1. Q ∝ t - кол-во теплового излучения Q пропорционально времени испускания t (чем больше время теплового излучения, тем больше нагревается тепло).
  2. Q ∝ А - кол-во переданной тепловой энергии Q пропорционально общей площади А с которой происходит излучение.
  3. Q ∝ Т4 - кол-во переданной тепловой энергии Q пропорционально температуре Т в четвертой степени (установлено экспериментально).
  4. σ=5,67·10-8 Дж(с·м2·K4) - постоянная Стефана-Больцмана (справедлива только для абсолютно черных тел).
  5. е - излучательная (эмиссионная) способность тела (уникальная характеристика конкретного тела).

Итоговая формула расчета излучаемой тепловой энергии тела будет иметь вид:

Q = e·σ·A·t·T4


В начало страницы