1. Definisyon transfè chalè pa radyasyon
Ki santiman ou genyen si ou mete rad nwa nan yon jou ki cho, oubyen lè w ap fè egzèsis pandan jounen an? Konpare ak lè ou mete rad blan? Si ou mete rad nwa pandan jounen an, ou santi cho. Poukisa sa? Distans ki genyen ant solèy la ak tè a nan maten an prèske menm jan ak distans ki genyen ant solèy la ak tè a pandan lajounen ak aswè. Alò, poukisa maten ak aswè yo pi fre, pi cho pandan jounen an? Repons kesyon sa yo gen rapò ak transfè chalè pa radyasyon.
Transfè chalè pa radyasyon se transfè chalè sou fòm ond elektwomayetik. Egzanp transfè chalè pa radyasyon se chalè kò w lè w toupre yon founo ak transfè chalè soti nan solèy la rive sou tè a. Solèy la gen yon tanperati ki pi wo (anviwon 6000 Kelvin), alòske tè a gen yon tanperati ki pi ba. Diferans tanperati ant solèy la ak tè a lakòz chalè deplase soti nan solèy la (tanperati ki pi wo) rive sou tè a (tanperati ki pi ba). Si transfè chalè soti nan solèy la rive sou tè a mande yon entèmedyè oswa yon mwayen, tankou transfè chalè pa kondiksyon ak konveksyon, chalè pa ka rive sou tè a; chalè dwe pase nan yon vid (oswa prèske vid). Si pa gen chalè ki soti nan solèy la, lavi sou tè a pap janm egziste paske lavi mande enèji ki soti nan solèy la.
Yon lòt egzanp transfè chalè pa radyasyon se chalè nou santi lè nou toupre yon flanm. Chalè nou santi a pa koze pa lè ki twò chofe akòz yon flanm. Jan nou te eksplike deja, lè cho a ap elaji pou dansite a diminye. Kòm rezilta, lè ki gen dansite redwi a deplase vètikalman anlè, li pa deplase orizontalman nan direksyon nou. Kò nou santi l cho oswa cho lè li toupre flanm lan paske chalè deplase pa radyasyon soti nan flanm lan (tanperati ki pi wo) rive nan kò nou (tanperati ki pi ba).
Transfè chalè pa radyasyon yon ti jan diferan konpare ak transfè chalè pa kondiksyon ak konveksyon. Transfè chalè pa kondiksyon ak konveksyon rive lè objè ki gen diferans tanperati touche youn ak lòt. Yon lòt bò, transfè chalè pa radyasyon ka rive san touche.
2. Ekwasyon transfè chalè pa radyasyon
Vitès transfè chalè pa radyasyon an pwopòsyonèl ak sifas objè a ak tanperati absoli (echèl Kelvin) objè a. Objè ki gen yon sifas ki pi gwo gen yon vitès transfè chalè ki pi wo pase objè ki gen yon sifas ki pi piti.
Menm jan an tou, objè ki gen yon tanperati 2000 Kelvin, pa egzanp, gen yon to transfè chalè 2.4 = 16 fwa pi gran pase objè ki gen yon tanperati 1000 Kelvin. Josef Stefan te dekouvri rezilta sa a an 1879 epi Ludwig Boltzmann te derive li teyorikman anviwon senk ane apre.
Q = chalè, t = tan, A = sifas objè a (m²)2), T = tanperati absoli objè a (K) e = emisivite (nimewo san dimansyon ki gen gwosè varye ant 0 ak 1), σ = 5.67 x 10-8 W / m2.K4 (Konstan inivèsèl. Yo rele li tou konstan Stefan-Boltzmann), Q/t = vitès transfè chalè pa radyasyon
Objè ki gen sifas nwa (nwa) gen yon emisivite ki pre 1, alòske objè ki gen koulè klè gen yon emisivite ki pre 0. Plis yon objè gen emisivite (e apwoche 1), se plis to chalè objè a emèt. Okontrè, plis yon objè gen emisivite ki pi piti (e apwoche 0), se mwens to chalè li emèt. Nou ka di ke objè ki gen koulè fonse (nwa) anjeneral emèt plis chalè pase objè ki gen koulè klè (blan).
Kantite emisivite a pa sèlman detèmine kapasite yon objè pou emèt chalè, men tou kapasite yon objè pou absòbe chalè ki emèt pa lòt objè. Objè ki gen yon emisivite pre 1 (objè koulè fonse) absòbe prèske tout chalè ki emèt sou yo. Se sèlman yon ti pòsyon ki reflete. Okontrè, objè ki gen yon emisivite pre 0 (objè koulè klè) absòbe yon ti chalè ki emèt sou yo. Objè a reflete pifò chalè a. Yon objè ki absòbe tout chalè ki emèt sou li gen emisivite = 1. Kalite objè sa a ke yo rekonèt kòm "objè nwa". Tèm objè nwa a pa eksplike ke objè yo nwa, men li eksplike kapasite objè yo pou absòbe tout chalè ki emèt sou yo.
3. Vitès chalè solèy la emèt
Baze sou kalkil (dapre reyalite), yo te jwenn ke te gen yon chalè 1350 Joules pa segonn pa mèt kare ki te deplase soti nan solèy la rive sou tè a. Nan yon jou klè (pa gen nyaj), gen yon chalè 1000 Joules pa segonn pa mèt kare ki rive sou sifas tè a. Nan yon jou solèy (anpil nyaj), anviwon 70% nan chalè a absòbe pa atmosfè tè a, se sèlman 30% nan chalè a ki rive sou sifas tè a. Magnitud chalè ki disparèt nan atmosfè tè a depann de anpil oswa kèk nyaj. Kantite chalè 1350 Joules pa segonn pa mèt kare a ke yo rekonèt kòm... konstan solèPaske Joules pa segonn (J/s) = Watts, nou ka reekri konstan solè rive nan 1350 Watt pa mèt kare = 1350 W/m2
Lè chalè solèy la emèt la rive sou sifas tè a, tè a ak objè ki sou sifas tè a absòbe chalè a. To absòpsyon chalè a depann de emisivite (e) objè a, sifas objè a ak ang limyè solèy la fòme ak yon liy pèpandikilè ak sifas objè a.
enfòmasyon:
Q/t = to absòpsyon chalè, 1000 W/m2 = konstan solè a, e = emisivite objè a, A = sifas objè a, θ = ang ki fòme pa limyè solèy la ak liy pèpandikilè ak sifas objè a,
Yon cos θ = sifas efektif (sifas konpozan objè pèpandikilè ak limyè solèy la)
Pandan jounen an, reyon solèy yo paralèl oswa koresponn ak yon liy pèpandikilè ak sifas tè a (ang ki fòme = 0).
Pi ba a fòme = 0o, kidonk, pousantaj absòpsyon chalè a se:
To absòpsyon chalè a (Q/t) maksimòm si ang ki fòme pa limyè solèy la ak yon liy pèpandikilè ak sifas tè a = 0o (kos 0 = 1). Anjeneral, sa rive pandan jounen an, kote solèy la pèpandikilè ak sifas tè a. Kidonk, pa gen okenn rezon pou sezi si lajounen an pi cho pase maten oswa aswè. Nan maten ak aswè, ang ki kreye a prèske 90 degre.o.
Si ang ki fòme a se 80 degreo, lè sa a pousantaj absòpsyon chalè a se:
To absòpsyon chalè a (Q/t) nan maten ak nan aswè a minimòm paske cos θ a pre zewo. Plis cos θ a piti, se plis to absòpsyon chalè a piti.
Lè solèy la kouche sou orizon lwès la oubyen lè solèy la pral leve sou orizon lès la, ang ki kreye a = 90o.
Paske ang ki fòme a se 90 degreo, pousantaj absòpsyon chalè a se:
To absòpsyon chalè (Q/t) lè solèy la kouche oswa lè l pral monte = 0.
