Koks jausmas apima, jei karštą dieną arba sportuodami dienos metu dėvite juodus drabužius? Palyginkite tai su tuo, kai dėvite baltus drabužius? Jei dieną dėvite juodus drabužius, lengvai pajusite karštį. Kodėl taip yra? Atstumas tarp saulės ir žemės ryte yra beveik toks pat kaip atstumas tarp saulės ir žemės vidurdienį ir vakare. Tad kodėl rytas ir vakaras vėsesni, o popietė karštesnė? Atsakymas į šiuos klausimus susijęs su šilumos perdavimu spinduliuote.
Spinduliuotės šilumos perdavimas yra šilumos perdavimas elektromagnetinių bangų pavidalu. Spinduliuotės šilumos perdavimo pavyzdžiai yra šiluma, kurią jūsų kūnas jaučia būdamas šalia viryklės, ir šilumos perdavimas iš saulės į Žemę. Saulės temperatūra yra aukštesnė (apie 6000 kelvinų), o Žemės – žemesnė. Šis temperatūrų skirtumas tarp saulės ir Žemės sukelia šilumos perdavimą iš saulės (aukštesnės temperatūros) į Žemę (žemesnės temperatūros). Jei šilumos perdavimui iš saulės į Žemę reikėtų tarpininko arba terpės, kaip tai daroma šilumos perdavimu laidumu ir konvekcija, šiluma nepasiektų Žemės; ji turėtų praeiti per vakuumą (arba beveik per vakuumą). Be saulės šilumos tiekimo gyvybė Žemėje neegzistuotų, nes gyvybei reikalinga energija.
Kitas šilumos perdavimo spinduliuote pavyzdys yra šiluma, kurią jaučiame būdami šalia liepsnos. Jaučiama šiluma neatsiranda dėl to, kad liepsna perkaitina orą. Kaip minėta anksčiau, karštas oras plečiasi, sumažindamas savo tankį. Dėl to sumažėjusio tankio oras juda vertikaliai aukštyn, o ne horizontaliai link mūsų. Mūsų kūnai jaučiasi šilti arba karšti, kai esame šalia liepsnos, nes šiluma perduodama spinduliuote iš liepsnos (aukštesnė temperatūra) į mūsų kūnus (žemesnė temperatūra).
Šilumos perdavimas spinduliuote šiek tiek skiriasi nuo šilumos perdavimo laidumu ir konvekcija . Šilumos perdavimas laidumu ir konvekcija vyksta, kai liečiasi skirtingos temperatūros objektai. Ir atvirkščiai, šilumos perdavimas spinduliuote gali vykti ir be sąlyčio.
Spinduliavimo šilumos perdavimo formulė
Šilumos perdavimo spinduliuote greitis yra proporcingas objekto paviršiaus plotui ir ketvirtajam objekto absoliutinės temperatūros laipsniui (Kelvino skalė). Objektai, kurių paviršiaus plotas didesnis, turi didesnį šilumos perdavimo greitį nei objektai, kurių paviršiaus plotas mažesnis. Panašiai, pavyzdžiui, 2000 kelvinų temperatūros objekto šilumos perdavimo greitis yra 2/4 = 16 kartų didesnis nei 1000 kelvinų temperatūros objekto. Šį rezultatą 1879 m. atrado Josefas Stefanas, o maždaug po 5 metų teoriškai išvedė Ludwigas Boltzmannas.
Aprašymas: Q = šiluma, t = laikas, A = objekto paviršiaus plotas (m²)2), T = objekto absoliutinė temperatūra (K), e = spinduliavimo geba (bematis skaičius, kurio vertė svyruoja nuo 0 iki 1), 5,67 x 10-8 W / m2.K4 (Universalioji konstanta. Taip pat vadinama Stefano-Bolcmano konstanta), Q/t = šilumos perdavimo spinduliuote greitis arba energijos spinduliavimo greitis
Tamsių (juodų) paviršių objektų spinduliavimo geba yra artima 1, o šviesių objektų – artima 0. Kuo didesnis objekto spinduliavimo geba (e artima 1), tuo didesnis objekto skleidžiamos šilumos greitis. Ir atvirkščiai, kuo mažesnis objekto spinduliavimo geba (e artima 0), tuo mažesnis skleidžiamos šilumos greitis. Galime teigti, kad tamsios spalvos objektai (juodi) paprastai skleidžia daugiau šilumos nei šviesios spalvos objektai (balti).
Spinduliavimo gebos dydis ne tik lemia objekto gebėjimą skleisti šilumą, bet ir objekto gebėjimą sugerti kitų objektų skleidžiamą šilumą. Objektai, kurių spinduliavimo geba artima 1 (tamsūs objektai), sugeria beveik visą jiems skleidžiamą šilumą. Tik maža dalis atsispindi. Ir atvirkščiai, objektai, kurių spinduliavimo geba artima 0 (šviesūs objektai), sugeria mažai jiems skleidžiamos šilumos. Didžiąją dalį šilumos objektas atspindi. Objektai, kurie sugeria visą jiems skleidžiamą šilumą, turi spinduliavimo gebą, lygią 1. Šis objekto tipas vadinamas „juodu kūnu“. Terminas „juodas kūnas“ neapibūdina juodo objekto, bet apibūdina objekto gebėjimą sugerti visą jam skleidžiamą šilumą.
