1. Definysje fan waarmteferfier troch strieling
Hoe fielt it as jo swarte klean drage op in waarme dei, of wannear't jo oerdeis oan it sporten binne? Fergelykje it mei wannear't jo wite klean drage? As jo oerdeis swarte klean drage, dan fiele jo jo waarm. Wêrom is dat? De ôfstân tusken de sinne en de ierde moarns is hast itselde as de ôfstân tusken de sinne en de ierde oerdeis en jûns. Wêrom binne de moarns en jûns dan koeler, waarmer oerdeis? De antwurden op dizze fragen hawwe te krijen mei waarmteferfier troch strieling.
Waarmteferfier troch strieling is waarmteferfier yn 'e foarm fan elektromagnetyske weagen. Foarbylden fan waarmteferfier troch strieling binne de waarmte fan jo lichem as jo tichtby in oven binne en waarmteferfier fan 'e sinne nei de ierde. De sinne hat in hegere temperatuer (sawat 6000 Kelvin), wylst de ierde in legere temperatuer hat. It temperatuerferskil tusken de sinne en de ierde soarget derfoar dat waarmte fan 'e sinne (hegere temperatuer) nei de ierde (legere temperatuer) beweecht. As waarmteferfier fan 'e sinne nei de ierde in tuskenpersoan of medium fereasket, lykas waarmteferfier troch gelieding en konveksje, kin waarmte net by de ierde oankomme; waarmte moat troch in fakuüm (of hast leech) gean. As der gjin waarmte fan 'e sinne is, sil it libben op ierde nea bestean, om't it libben enerzjy fan 'e sinne fereasket.
In oar foarbyld fan waarmte-oerdracht troch strieling is de waarmte dy't field wurdt as wy tichtby in flam binne. De waarmte dy't wy fiele wurdt net feroarsake troch oerferhitte loft troch in flam. Lykas earder útlein, sil waarme loft útwreidzje, sadat de tichtheid ôfnimt. As gefolch dêrfan beweecht de loft mei fermindere tichtheid fertikaal omheech, net horizontaal nei ús ta. Us lichem fielt waarm of hyt as it tichtby de flam is, om't waarmte troch strieling fan 'e flam (hegere temperatuer) nei ús lichem (legere temperatuer) beweecht.
Waarmteferfier troch strieling is wat oars yn ferliking mei waarmteferfier troch gelieding en konveksje. Waarmteferfier troch gelieding en konveksje fynt plak as objekten dy't temperatuerferskillen hawwe inoar oanreitsje. Oan 'e oare kant kin waarmteferfier troch strieling plakfine sûnder oanrekking.
2. De fergeliking fan 'e waarmte-oerdracht troch strieling
De waarmteferfiersnelheid troch strieling is evenredich mei it oerflak fan it objekt en de absolute temperatuer (Kelvin-skaal) fan it objekt. Objekten mei in grutter oerflak hawwe in hegere waarmteferfiersnelheid as objekten mei in lytser oerflak.
Likegoed hawwe objekten mei in temperatuer fan 2000 Kelvin bygelyks in waarmte-oerdrachtsnelheid fan 2 4 = 16 kear grutter as objekten mei in temperatuer fan 1000 Kelvin. Dit resultaat waard ûntdutsen troch Josef Stefan yn 1879 en waard teoretysk ôflaat troch Ludwig Boltzmann sawat fiif jier letter.
Q = waarmte, t = tiid, A = oerflak fan objekt (m² ) , T = de absolute temperatuer fan objekt (K) e = emissiviteit (diminsjeleas getal wêrfan de grutte farieart fan 0 oant 1), σ = 5.67 x 10⁻⁶ W / m².K⁴ ( Universele konstante. Ek wol de Stefan-Boltzmann-konstante neamd), Q/t = de taryf fan waarmte - oerdracht troch strieling
Objekten mei donkere oerflakken (swart) hawwe in emissiviteit tichtby 1, wylst objekten mei in ljochte kleur in emissiviteit hawwe tichtby 0. Hoe grutter de emissiviteit fan in objekt (e benaderet 1), hoe grutter de waarmtesnelheid dy't troch it objekt útstjoerd wurdt. Omkeard, hoe lytser de emissiviteit fan in objekt (e benaderet 0), hoe lytser de waarmtesnelheid dy't útstjoerd wurdt. Wy kinne sizze dat donkerkleurige objekten (swart) meastentiids mear waarmte útstjitte as ljochtkleurige objekten (wyt).
De hoemannichte emissiviteit bepaalt net allinnich it fermogen fan in objekt om waarmte út te stjoeren, mar ek it fermogen fan in objekt om waarmte te absorbearjen dy't troch oare objekten útstjoerd wurdt. Objekten mei in emissiviteit tichtby 1 (donkerkleurige objekten) absorbearje hast alle waarmte dy't derop útstjoerd wurdt. Allinnich in lyts diel wurdt reflektearre. Omkeard absorbearje objekten mei in emissiviteit tichtby 0 (ljochtkleurige objekten) in bytsje waarmte dy't derop útstjoerd wurdt. It measte fan 'e waarmte wurdt troch it objekt reflektearre. In objekt dat alle waarmte dy't derop útstjoerd wurdt absorbearret, hat in emissiviteit = 1. Dit type objekt stiet bekend as it "swarte objekt". De term swart objekt ferklearret net dat objekten swart binne, mar ferklearret it fermogen fan objekten om alle waarmte dy't derop útstjoerd wurdt te absorbearjen.
3. De taryf fan waarmte dy't troch de sinne útstjoerd wurdt
Op basis fan berekkeningen (neffens de realiteit) waard fûn dat der in waarmte fan 1350 Joule per sekonde per fjouwerkante meter wie dy't fan 'e sinne nei de ierde ferpleatst waard. Op in heldere dei (gjin wolken) is der in waarmte fan 1000 Joule per sekonde per fjouwerkante meter dy't it ierdoerflak berikt. Op in sinnige dei (in protte wolken) wurdt sawat 70% fan 'e waarmte opnommen troch de ierdatmosfear, mar 30% fan 'e waarmte komt it ierdoerflak oan. De grutte fan 'e waarmte dy't yn 'e ierdatmosfear ferdwynt hinget ôf fan in protte of in pear wolken. De waarmtehoeveelheid fan 1350 Joule per sekonde per fjouwerkante meter is bekend as de sinnekonstante . Omdat Joule per sekonde (J/s) = Watt is, kinne wy de sinnekonstante omskriuwe nei 1350 Watt per fjouwerkante meter = 1350 W/m².
As de waarmte dy't troch de sinne útstjoerd wurdt it ierdoerflak berikt, wurdt de waarmte opnommen troch de ierde en objekten op it ierdoerflak. De waarmte-absorpsjesnelheid hinget ôf fan 'e emissiviteit (e) fan it objekt, it oerflak fan it objekt en de hoeke dy't sinneljocht foarme mei in line dy't loodrecht op it oerflak fan it objekt stiet.
Ynformaasje:
Q/t = waarmte-absorpsjesnelheid, 1000 W/m²2 = sinnekonstante, e = emissiviteit fan it objekt, A = oerflak fan it objekt, θ = hoeke foarme troch sinneljocht mei linen loodrecht op it oerflak fan it objekt,
In cos θ = effektive oerflakte (komponintoerflak fan objekten dy't loodrecht op sinneljocht steane)
Oerdeis rinne de sinnestrielen parallel oan of falle se gear mei in line dy't loodrecht op it ierdoerflak stiet (foarme hoeke = 0).
De legere foarme = 0 o , dêrom is de waarmte-absorpsjesnelheid:
De waarmte-absorpsjesnelheid (Q/t) is maksimaal as de hoeke foarme troch sinneljocht mei in line loodrecht op it ierdoerflak = 0 ° (cos 0 = 1). Meastentiids bart dit oerdeis, as de sinne loodrecht op it ierdoerflak stiet. Dat it is net nedich om ferrast te wêzen as it deiljocht waarmer is as moarns of jûns. Moarns en jûns is de hoeke dy't ûntstiet tichtby 90 °.
As de foarme hoeke 80 graden is , dan is de waarmte-absorpsjesnelheid:
De waarmte-absorpsjesnelheid (Q/t) moarns en jûns is minimaal, om't cos θ tichtby nul is. Hoe lytser cos θ, hoe lytser de waarmte-absorpsjesnelheid.
By sinneûndergong oan 'e westlike hoarizon of op it punt om op te kommen oan 'e eastlike hoarizon, is de ûntstiene hoeke = 90 o.
Omdat de foarme hoeke 90 graden is , is de waarmte-absorpsjesnelheid:
Waarmte-absorpsjesnelheid (Q/t) by sinneûndergong of op it punt om op te kommen = 0.
