İsti gündə qara paltar geyinəndə və ya gündüz idman edərkən necə hiss edirsiniz? Bunu ağ paltar geyindiyinizlə müqayisə edin? Gündüz qara paltar geyinsəniz, asanlıqla isti hiss edəcəksiniz. Niyə belədir? Səhər günəşlə yer arasındakı məsafə, günorta və axşam günəşlə yer arasındakı məsafə ilə demək olar ki, eynidir. Bəs niyə səhər və axşam daha sərin, günorta isə daha isti olur? Bu sualların cavabı radiasiya ilə istilik ötürülməsi ilə bağlıdır.
Radiasiya istilik ötürülməsi, istilikin elektromaqnit dalğaları şəklində ötürülməsidir. Radiasiya istilik ötürülməsinə nümunələr, sobanın yaxınlığında olduğunuz zaman bədəninizin hiss etdiyi istilik və günəşdən yerə istilik ötürülməsini əhatə edir. Günəşin temperaturu daha yüksəkdir (təxminən 6000 Kelvin), Yerin temperaturu isə daha aşağıdır. Günəşlə Yer arasındakı bu temperatur fərqi istiliyin günəşdən yerə (daha yüksək temperatur) keçməsinə səbəb olur (daha aşağı temperatur). Əgər Günəşdən Yerə istilik ötürülməsi üçün istilik keçiriciliyi və konveksiya yolu ilə ötürülməsi kimi bir vasitəçi və ya mühit tələb olunarsa, istilik Yerə çatmazdı; o, vakuumdan (və ya təxminən bir vakuumdan) keçməli olardı. Günəşin istilik təchizatı olmadan, həyat enerji tələb etdiyi üçün Yer üzündə həyat mövcud olmazdı.
Radiasiya ilə istilik ötürülməsinin başqa bir nümunəsi alovun yaxınlığında hiss etdiyimiz istilikdir. Hiss etdiyimiz istilik havanın alov tərəfindən həddindən artıq qızmasından qaynaqlanmır. Əvvəllər izah edildiyi kimi, isti hava genişlənir və sıxlığını azaldır. Nəticədə, sıxlığı azalmış hava bizə doğru üfüqi deyil, şaquli olaraq yuxarı doğru hərəkət edir. Alovun yaxınlığında bədənimiz isti və ya isti hiss edir, çünki istilik alovdan (yüksək temperatur) şüalanma ilə bədənimizə (aşağı temperatur) ötürülür.
Radiasiya yolu ilə istilik ötürülməsi keçiricilik və konveksiya yolu ilə istilik ötürülməsindən bir qədər fərqlidir . Keçiricilik və konveksiya yolu ilə istilik ötürülməsi müxtəlif temperaturda olan cisimlər təmasda olduqda baş verir. Əksinə, radiasiya yolu ilə istilik ötürülməsi təmas olmadan da baş verə bilər.
Radiasiya istilik ötürmə düsturu
Radiasiya ilə istilik ötürmə sürətinin cismin səth sahəsi və cismin mütləq temperaturunun dördüncü dərəcəsi (Kelvin şkalası) ilə mütənasib olduğu aşkar edilmişdir. Daha böyük səth sahəsi olan cisimlər, səth sahəsi daha kiçik olan cisimlərə nisbətən daha yüksək istilik ötürmə sürətinə malikdirlər. Eynilə, məsələn, 2000 Kelvindəki cismin istilik ötürmə sürəti 1000 Kelvindəki cisimdən 16 dəfə çoxdur. Bu nəticə 1879-cu ildə Josef Stefan tərəfindən kəşf edilmiş və nəzəri olaraq təxminən 5 il sonra Lüdviq Boltzmann tərəfindən əldə edilmişdir.
Təsvir: Q = İstilik, t = zaman, A = Obyektin səth sahəsi (m2), T = Obyektin mütləq temperaturu (K), e = Emissivlik (dəyəri 0-dan 1-ə qədər dəyişən ölçüsüz bir ədəd), 5,67 x 10-8 W / m2.K4 (Universal sabit. Stefan-Boltzman sabiti də adlanır), Q/t = şüalanma ilə istilik ötürülmə sürəti və ya enerji şüalanma sürəti
Tünd səthli (qara) cisimlərin emissiya qabiliyyəti 1-ə, açıq rəngli cisimlərin isə 0-a yaxındır. Cismin emissiya qabiliyyəti nə qədər yüksəkdirsə (e 1-ə yaxındırsa), cismin yaydığı istilik sürəti bir o qədər yüksəkdir. Əksinə, cismin emissiya qabiliyyəti nə qədər kiçikdirsə (e 0-a yaxındırsa), yaydığı istilik sürəti bir o qədər azdır. Deyə bilərik ki, tünd rəngli cisimlər (qara) adətən açıq rəngli cisimlərdən (ağ) daha çox istilik yayır.
Emissiyanın böyüklüyü yalnız bir cismin istilik yaymaq qabiliyyətini deyil, həm də digər cisimlərin yaydığı istiliyi udmaq qabiliyyətini müəyyən edir. Emissiyası 1-ə yaxın olan cisimlər (tünd cisimlər), onlara yayılan istiliyin demək olar ki, hamısını udurlar. Yalnız kiçik bir hissəsi əks olunur. Əksinə, emissiyası 0-a yaxın olan cisimlər (yüngül cisimlər), onlara yayılan istiliyin az hissəsini udurlar. İstiliyin çox hissəsi cisim tərəfindən əks olunur. Onlara yayılan bütün istiliyi udan cisimlərin emissiyası = 1-ə bərabərdir. Bu tip cisim "qara cisim" kimi tanınır. Qara cisim termini qara olan bir cismi təsvir etmir, əksinə, bir cismin ona yayılan bütün istiliyi udmaq qabiliyyətini təsvir edir.
