Ի՞նչ զգացողություն է առաջանում, երբ շոգ օրը սև հագուստ եք հագնում կամ օրվա ընթացքում մարզվում եք։ Համեմատեք սա սպիտակ հագուստ հագնելու հետ։ Եթե ցերեկը սև հագուստ եք հագնում, հեշտությամբ կզգաք տաքություն։ Ինչո՞ւ։ Առավոտյան արևի և Երկրի միջև հեռավորությունը գրեթե նույնն է, ինչ կեսօրին և երեկոյան արևի և Երկրի միջև հեռավորությունը։ Այսպիսով, ինչո՞ւ են առավոտյան և երեկոյան ժամերը ավելի զով, իսկ կեսօրին՝ ավելի շոգ։ Այս հարցերի պատասխանը կապված է հետևյալի հետ։ ջերմափոխանակում ճառագայթման միջոցով.
Ջերմափոխանակումը ճառագայթման միջոցով է ջերմափոխանակում էլեկտրամագնիսական ալիքների տեսքով։ Ճառագայթման միջոցով ջերմափոխանակման օրինակներ են ձեր մարմնի ջերմությունը, երբ դուք գտնվում եք վառարանի մոտ, և ջերմության փոխանցումը արևից դեպի երկիր։ Արևն ունի սուհու ավելի բարձր (մոտ 6000 Կելվին), մինչդեռ Երկիրն ունի ավելի ցածր ջերմաստիճան։ Արևի և Երկրի միջև ջերմաստիճանի տարբերությունը առաջացնում է ջերմություն Արեգակից (ավելի բարձր ջերմաստիճան) դեպի Երկիր (ավելի ցածր ջերմաստիճան) շարժվելը։ Եթե ջերմության փոխանցումը Արեգակից Երկիր անհրաժեշտ լիներ միջնորդ կամ միջավայր, ինչպես ջերմափոխանակումը կատարվում է հաղորդականության և կոնվեկցիայի միջոցով, ապա ջերմությունը չէր կարող հասնել Երկիր. այն պետք է անցներ վակուումի (կամ գրեթե վակուումի) միջով։ Եթե Արեգակից ջերմային ներդրում չլիներ, ապա կյանքը Երկրի վրա երբեք գոյություն չէր ունենա, քանի որ կյանքը պահանջում է էներգիա։
Ճառագայթման միջոցով ջերմափոխանակման մեկ այլ օրինակ է այն ջերմությունը, որը մենք զգում ենք, երբ գտնվում ենք բոցի մոտ։ Մեր զգացած ջերմությունը պայմանավորված չէ բոցի կողմից օդի գերտաքացմամբ։ Ինչպես արդեն բացատրվել է, տաք օդը ընդարձակվում է՝ նվազեցնելով իր խտությունը։ Արդյունքում, նվազեցված խտությամբ օդը շարժվում է ուղղահայաց վերև, այլ ոչ թե հորիզոնական՝ դեպի մեզ։ Մեր մարմինները տաք կամ տաք են զգում, երբ մենք գտնվում ենք բոցի մոտ, քանի որ ջերմությունը ճառագայթման միջոցով փոխանցվում է բոցից (ավելի բարձր ջերմաստիճան) մեր մարմիններին (ավելի ցածր ջերմաստիճան)։
Ջերմափոխանակումը ճառագայթման միջոցով մի փոքր տարբերվում է ջերմափոխանակում ջերմահաղորդականությամբ Dan ջերմափոխանակում կոնվեկցիայի միջոցովՋերմափոխանակումը ջերմահաղորդականության և կոնվեկցիայի միջոցով տեղի է ունենում, երբ տարբեր ջերմաստիճանների մարմինները շփվում են միմյանց հետ։ Եվ հակառակը, ճառագայթման միջոցով ջերմափոխանակումը կարող է տեղի ունենալ առանց շփման։
Ճառագայթային ջերմափոխանակման բանաձև
Ճառագայթման միջոցով ջերմափոխանակման արագությունը համեմատական է մարմնի մակերեսին և նրա բացարձակ ջերմաստիճանի չորրորդ աստիճանին (Կելվինի սանդղակով): Ավելի մեծ մակերես ունեցող մարմիններն ունեն ջերմափոխանակման ավելի մեծ արագություն, քան փոքր մակերես ունեցող մարմինները: Նմանապես, օրինակ, 2000 Կելվինի ջերմաստիճան ունեցող մարմինը ունի 2 ջերմափոխանակման արագություն:4 = 16 անգամ մեծ է 1000 Կելվինի ջերմաստիճանում գտնվող մարմնի արդյունքից։ Այս արդյունքը հայտնաբերվել է Յոզեֆ Ստեֆանի կողմից 1879 թվականին և տեսականորեն ստացվել է Լյուդվիգ Բոլցմանի կողմից մոտ 5 տարի անց։
Նկարագրություն՝ Q = ջերմություն, t = ժամանակ, A = առարկայի մակերես (մ2), T = մարմնի բացարձակ ջերմաստիճանը (K), e = ճառագայթման գործակիցը (չափազանց անչափ թիվ, որի արժեքը տատանվում է 0-ից մինչև 1), 5,67 x 10-8 Վտ / մ2.K4 (Համընդհանուր հաստատուն։ Կոչվում է նաև Ստեֆան-Բոլցմանի հաստատուն), Q/t = ճառագայթման միջոցով ջերմափոխանակման արագություն կամ էներգիայի ճառագայթման արագություն
Մուգ մակերևույթներով (սև) առարկաները ունեն մոտ 1-ի ճառագայթման գործակից, մինչդեռ բաց գույնի առարկաները՝ մոտ 0-ի: Որքան մեծ է առարկայի ճառագայթման գործակիցը (e-ն մոտ 1-ին), այնքան մեծ է առարկայի կողմից ջերմափոխանակման արագությունը: Եվ հակառակը, որքան փոքր է առարկայի ճառագայթման գործակիցը (e-ն մոտ 0-ին), այնքան փոքր է ջերմափոխանակման արագությունը: Կարող ենք ասել, որ մուգ գույնի առարկաները (սև) սովորաբար ավելի շատ ջերմություն են արձակում, քան բաց գույնի առարկաները (սպիտակ):
Ջերմահաղորդականության մեծությունը որոշում է ոչ միայն մարմնի ջերմություն արձակելու, այլև այլ մարմիններից արձակված ջերմությունը կլանելու ունակությունը: 1-ին մոտ ճառագայթողականություն ունեցող մարմինները (մուգ մարմիններ) կլանում են իրենց ուղղված ջերմության գրեթե ամբողջությունը: Միայն փոքր մասն է անդրադարձվում: Եվ հակառակը, 0-ին մոտ ճառագայթողականություն ունեցող մարմինները (թեթև մարմիններ) կլանում են իրենց ուղղված ջերմության քիչ մասը: Ջերմության մեծ մասը անդրադարձվում է մարմնի կողմից: Իրենց ուղղված ողջ ջերմությունը կլանում են այն մարմինները, որոնց ուղղված ողջ ջերմությունը կլանում է, ճառագայթողականությունը = 1 է: Այս տեսակի մարմինը հայտնի է որպես «սև մարմին»: «Սև մարմին» տերմինը չի նկարագրում սև մարմին, այլ նկարագրում է մարմնի իրեն ուղղված ողջ ջերմությունը կլանելու ունակությունը:
