Ысык күнү кара кийим кийсеңиз же күндүз машыгып жатканда кандай сезимде болосуз? Муну ак кийим кийгениңиз менен салыштырып көрүңүзчү? Эгер күндүз кара кийим кийсеңиз, өзүңүздү оңой эле ысык сезесиз. Эмне үчүн? Эртең менен күн менен жердин ортосундагы аралык түштө жана кечинде күн менен жердин ортосундагы аралыкка дээрлик барабар. Анда эмне үчүн эртең менен жана кечинде салкыныраак, ал эми түштөн кийин ысык болот? Бул суроолордун жообу радиация аркылуу жылуулуктун берилишине байланыштуу.
Радиациялык жылуулук алмашуу – бул жылуулуктун электромагниттик толкундар түрүндөгү алмашуусу . Радиациялык жылуулук алмашуунун мисалдарына мештин жанында турганда денеңиз сезген жылуулук жана күндөн жерге жылуулуктун өтүшү кирет. Күндүн температурасы жогору (болжол менен 6000 Кельвин), ал эми Жердин температурасы төмөн. Күн менен жердин ортосундагы бул температура айырмасы жылуулуктун күндөн жерге (жогорку температура) өтүшүнө алып келет (төмөнкү температура). Эгерде күндөн жерге жылуулуктун өтүшү жылуулук өткөрүмдүүлүк жана конвекция аркылуу өткөрүлгөндөй ортомчу же чөйрөнү талап кылса, анда жылуулук жерге жетпейт; ал вакуум аркылуу (же дээрлик ошол эле жерден) өтүшү керек болот. Күндүн жылуулук менен камсыздоосу болбосо, жер бетинде жашоо болмок эмес, анткени жашоо энергияны талап кылат.
Нурлануу аркылуу жылуулуктун өтүшүнүн дагы бир мисалы - жалындын жанында турганда сезген жылуулук. Биз сезген жылуулук жалындын абаны ашыкча ысытып жиберүүсүнөн келип чыкпайт. Буга чейин түшүндүрүлгөндөй, ысык аба кеңейип, тыгыздыгын азайтат. Натыйжада, тыгыздыгы азайган аба бизге горизонталдуу эмес, вертикалдуу өйдө карай жылат. Жалындын жанында турганда денебиз жылуу же ысык сезилет, анткени жылуулук жалындан (жогорку температура) нурлануу аркылуу денебизге (төмөнкү температура) өтөт.
Нурлануу аркылуу жылуулуктун берилиши жылуулук өткөрүмдүүлүк жана конвекция аркылуу жылуулуктун берилишинен бир аз айырмаланат . Жылуулук өткөрүмдүүлүк жана конвекция аркылуу жылуулуктун берилиши ар кандай температурадагы нерселер тийгенде пайда болот. Тескерисинче, нурлануу аркылуу жылуулуктун берилиши тийбестен жүрүшү мүмкүн.
Нурлануу аркылуу жылуулук алмашуунун формуласы
Нурлануу аркылуу жылуулук алмашуу ылдамдыгы объектинин беттик аянтына жана объектинин абсолюттук температурасынын төртүнчү даражасына (Кельвин шкаласы) пропорционалдуу экени аныкталган. Беттик аянты чоңураак объектилердин жылуулук алмашуу ылдамдыгы беттик аянты кичине объектилерге караганда жогору. Ошо сыяктуу эле, мисалы, 2000 Кельвиндеги объектинин жылуулук алмашуу ылдамдыгы 1000 Кельвиндеги объектиге караганда 16 эсе жогору. Бул жыйынтыкты Йозеф Стефан 1879-жылы ачып, теориялык жактан Людвиг Больцман болжол менен 5 жылдан кийин чыгарган.
Сүрөттөмө: Q = Жылуулук, t = убакыт, A = Объекттин беттик аянты (м2), T = Объекттин абсолюттук температурасы (K), e = Эмиссия (мааниси 0дөн 1ге чейинки өлчөмсүз сан), 5,67 x 10-8 Вт / м2.K4 (Универсалдуу туруктуу. Стефан-Больцман туруктуусу деп да аталат), Q/t = нурлануу аркылуу жылуулук алмашуу ылдамдыгы же энергиянын нурлануу ылдамдыгы
Караңгы беттүү объектилердин (кара) нурлануусу 1ге жакын, ал эми ачык түстөгү объектилердин нурлануусу 0гө жакын. Объектинин нурлануусу канчалык чоң болсо (e 1ге жакын), объектинин жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгы ошончолук жогору болот. Тескерисинче, объектинин нурлануусу канчалык аз болсо (e 0гө жакын), жылуулук бөлүп чыгаруу ылдамдыгы ошончолук төмөн болот. Караңгы түстөгү объектилер (кара), адатта, ачык түстөгү объектилерге (ак) караганда көбүрөөк жылуулук бөлүп чыгарат деп айта алабыз.
Нурлануунун чоңдугу объекттин жылуулук бөлүп чыгаруу жөндөмүн гана эмес, ошондой эле башка объектилер бөлүп чыгарган жылуулукту сиңирүү жөндөмүн да аныктайт. Нурлануунун көлөмү 1ге жакын объектилер (караңгы объектилер) өздөрүнө бөлүнүп чыккан жылуулуктун дээрлик бардыгын сиңирип алышат. Анын бир аз бөлүгү гана чагылат. Тескерисинче, нурлануунун көлөмү 0гө жакын объектилер (жарык объектилер) өздөрүнө бөлүнүп чыккан жылуулуктун аз гана бөлүгүн сиңирип алышат. Жылуулуктун көпчүлүк бөлүгү объект тарабынан чагылат. Өздөрүнө бөлүнүп чыккан жылуулуктун баарын сиңирип алган объектилердин нурлануусу = 1ге барабар. Бул типтеги объект "кара дене" деп аталат. "Кара дене" термини кара объектини сүрөттөбөйт, бирок объекттин өзүнө бөлүнүп чыккан жылуулуктун баарын сиңирип алуу жөндөмүн сүрөттөйт.
