Hoe voel dit as jy swart klere dra op 'n warm dag of wanneer jy gedurende die dag oefen? Vergelyk dit met wanneer jy wit klere dra? As jy swart klere gedurende die dag dra, sal jy maklik warm voel. Hoekom is dit so? Die afstand tussen die son en die aarde in die oggend is amper dieselfde as die afstand tussen die son en die aarde in die middag en aand. So hoekom is die oggend en aand koeler, en die middag warmer? Die antwoord op hierdie vrae hou verband met hitte-oordrag deur straling.
Stralingshitte-oordrag is die oordrag van hitte in die vorm van elektromagnetiese golwe. Voorbeelde van stralingshitte-oordrag sluit in die warmte wat jou liggaam voel wanneer jy naby 'n stoof is en die oordrag van hitte van die son na die aarde. Die son het 'n hoër temperatuur (ongeveer 6000 Kelvin), terwyl die aarde 'n laer temperatuur het. Hierdie temperatuurverskil tussen die son en die aarde veroorsaak dat hitte van die son (hoër temperatuur) na die aarde (laer temperatuur) beweeg. As hitte-oordrag van die son na die aarde 'n tussenganger, of medium, benodig, soos hitte-oordrag deur geleiding en konveksie, dan sou die hitte nie die aarde bereik nie; dit sou deur 'n vakuum moes beweeg (of amper so). Sonder die son se hittevoorraad sou lewe op aarde nie bestaan nie, aangesien lewe energie benodig.
Nog 'n voorbeeld van hitte-oordrag deur straling is die hitte wat ons voel wanneer ons naby 'n vlam is. Die hitte wat ons voel, word nie veroorsaak deur die lug wat deur die vlam oorverhit word nie. Soos voorheen verduidelik, sit warm lug uit, wat die digtheid daarvan verminder. Gevolglik beweeg die lug met verminderde digtheid vertikaal opwaarts, nie horisontaal na ons toe nie. Ons liggame voel warm of warm wanneer ons naby 'n vlam is, want hitte word deur straling van die vlam (hoër temperatuur) na ons liggame (laer temperatuur) oorgedra.
Hitte-oordrag deur straling verskil effens van hitte-oordrag deur geleiding en konveksie . Hitte-oordrag deur geleiding en konveksie vind plaas wanneer voorwerpe by verskillende temperature in kontak kom. Omgekeerd kan hitte-oordrag deur straling sonder kontak plaasvind.
Formule vir die oordrag van stralinghitte
Die tempo van hitte-oordrag deur straling word gevind as eweredig aan die oppervlakte van die voorwerp en die vierde mag van die voorwerp se absolute temperatuur (Kelvin-skaal). Voorwerpe met 'n groter oppervlakte het 'n groter tempo van hitte-oordrag as voorwerpe met 'n kleiner oppervlakte. Net so het 'n voorwerp teen 2000 Kelvin byvoorbeeld 'n hitte-oordragtempo van 2 * 4 = 16 keer groter as 'n voorwerp teen 1000 Kelvin. Hierdie resultaat is in 1879 deur Josef Stefan ontdek en teoreties afgelei deur Ludwig Boltzmann ongeveer 5 jaar later.
Beskrywing: Q = Hitte, t = tyd, A = Oppervlakte van die voorwerp (m²2), T = Absolute temperatuur van die voorwerp (K), e = Emissiwiteit (’n dimensielose getal waarvan die waarde wissel van 0 tot 1), 5,67 x 10-8 W / m2.K4 (Universele konstante. Ook genoem die Stefan-Boltzmann-konstante), Q/t = tempo van hitte-oordrag deur straling of tempo van energie-uitstraling
Voorwerpe met donker oppervlaktes (swart) het 'n emissiwiteit naby 1, terwyl ligkleurige voorwerpe 'n emissiwiteit naby 0 het. Hoe groter die emissiwiteit van 'n voorwerp (e naby 1), hoe groter is die tempo van hitte wat deur die voorwerp uitgestraal word. Omgekeerd, hoe kleiner die emissiwiteit van 'n voorwerp (e naby 0), hoe kleiner is die tempo van hitte wat uitgestraal word. Ons kan sê dat donkerkleurige voorwerpe (swart) gewoonlik meer hitte uitstraal as ligkleurige voorwerpe (wit).
Die grootte van die emissiwiteit bepaal nie net die vermoë van 'n voorwerp om hitte uit te straal nie, maar ook die vermoë van 'n voorwerp om hitte wat deur ander voorwerpe uitgestraal word, te absorbeer. Voorwerpe met 'n emissiwiteit naby 1 (donker voorwerpe) absorbeer byna al die hitte wat aan hulle uitgestraal word. Slegs 'n klein gedeelte word weerkaats. Omgekeerd absorbeer voorwerpe met 'n emissiwiteit naby 0 (ligte voorwerpe) min van die hitte wat aan hulle uitgestraal word. Die meeste van die hitte word deur die voorwerp weerkaats. Voorwerpe wat al die hitte wat aan hulle uitgestraal word, absorbeer, het 'n emissiwiteit = 1. Hierdie tipe voorwerp staan bekend as 'n "swart liggaam". Die term swart liggaam beskryf nie 'n voorwerp wat swart is nie, maar beskryf die vermoë van 'n voorwerp om al die hitte wat daaraan uitgestraal word, te absorbeer.
