Како се чувствувате ако носите црна облека во жежок ден или кога вежбате во текот на денот? Споредете го тоа со кога носите бела облека? Ако носите црна облека во текот на денот, лесно ќе ви биде жешко. Зошто е тоа така? Растојанието помеѓу сонцето и земјата наутро е скоро исто како и растојанието помеѓу сонцето и земјата напладне и навечер. Па зошто наутро и навечер се постудени, а попладне потопло? Одговорот на овие прашања е поврзан со преносот на топлина преку зрачење.
Преносот на топлина преку зрачење е пренос на топлина во форма на електромагнетни бранови. Примери за пренос на топлина преку зрачење вклучуваат топлината што вашето тело ја чувствува кога сте во близина на шпорет и преносот на топлина од сонцето кон земјата. Сонцето има повисока температура (околу 6000 Келвини), додека Земјата има пониска температура. Оваа температурна разлика помеѓу сонцето и земјата предизвикува топлината да се движи од сонцето (повисока температура) кон земјата (пониска температура). Ако преносот на топлина од сонцето кон земјата бара посредник, или медиум, како што е случајот со преносот на топлина преку спроводливост и конвекција, тогаш топлината не би стигнала до Земјата; таа би морала да помине низ вакуум (или речиси низ вакуум). Без снабдувањето со топлина од сонцето, животот на Земјата не би постоел, бидејќи животот бара енергија.
Друг пример за пренос на топлина преку зрачење е топлината што ја чувствуваме кога сме во близина на пламен. Топлината што ја чувствуваме не е предизвикана од прегревање на воздухот од пламенот. Како што е објаснето претходно, топлиот воздух се шири, намалувајќи ја својата густина. Како резултат на тоа, воздухот со намалена густина се движи вертикално нагоре, а не хоризонтално кон нас. Нашите тела се чувствуваат топли или жешки кога сме во близина на пламен бидејќи топлината се пренесува преку зрачење од пламенот (повисока температура) до нашите тела (пониска температура).
Преносот на топлина преку зрачење е малку различен од преносот на топлина преку спроводливост и конвекција . Преносот на топлина преку спроводливост и конвекција се случува кога предмети на различни температури ќе дојдат во контакт. Обратно, преносот на топлина преку зрачење може да се случи без контакт.
Формула за пренос на топлина со зрачење
Стапката на пренос на топлина преку зрачење е пропорционална на површината на објектот и четвртиот степен од апсолутната температура на објектот (Келвинова скала). Објектите со поголема површина имаат поголема брзина на пренос на топлина од објектите со помала површина. Слично на тоа, објект на 2000 Келвини, на пример, има брзина на пренос на топлина 2 4 = 16 пати поголема од објект на 1000 Келвини. Овој резултат го открил Јозеф Стефан во 1879 година, а теоретски го извел Лудвиг Болцман околу 5 години подоцна.
Опис: Q = топлина, t = време, A = површина на објектот (m2), T = Апсолутна температура на објектот (K), e = Емисивност (бездимензионален број чија вредност се движи од 0 до 1), 5,67 x 10-8 W / m2.K4 (Универзална константа. Исто така наречена Стефан-Болцманова константа), Q/t = брзина на пренос на топлина со зрачење или брзина на зрачење на енергија
Предметите со темни површини (црна) имаат емисивност блиску до 1, додека светлите предмети имаат емисивност блиску до 0. Колку е поголема емисивноста на предметот (e блиску до 1), толку е поголема брзината на емисија на топлина од предметот. Обратно, колку е помала емисивноста на предметот (e блиску до 0), толку е помала брзината на емисија на топлина. Можеме да кажеме дека темните предмети (црна) обично емитираат повеќе топлина од светлите предмети (бела).
Големината на емисивноста не само што ја одредува способноста на објектот да емитува топлина, туку и способноста на објектот да апсорбира топлина емитирана од други објекти. Објектите со емисивност близу до 1 (темни објекти) апсорбираат речиси целата топлина што се емитира кон нив. Само мал дел се рефлектира. Спротивно на тоа, објектите со емисивност близу до 0 (светли објекти) апсорбираат малку од топлината што се емитира кон нив. Поголемиот дел од топлината се рефлектира од објектот. Објектите што ја апсорбираат целата топлина што се емитира кон нив имаат емисивност = 1. Овој тип на објект е познат како „црно тело“. Терминот црно тело не опишува објект што е црн, туку ја опишува способноста на објектот да ја апсорбира целата топлина што се емитира кон него.
