ചൂടുള്ള ദിവസത്തിലോ പകൽ സമയത്ത് വ്യായാമം ചെയ്യുമ്പോഴോ കറുത്ത വസ്ത്രം ധരിച്ചാൽ എങ്ങനെ തോന്നും? വെളുത്ത വസ്ത്രം ധരിക്കുമ്പോൾ അതിനെ താരതമ്യം ചെയ്യുക? പകൽ സമയത്ത് കറുത്ത വസ്ത്രം ധരിച്ചാൽ നിങ്ങൾക്ക് എളുപ്പത്തിൽ ചൂട് അനുഭവപ്പെടും. എന്തുകൊണ്ട് അങ്ങനെ? രാവിലെ സൂര്യനും ഭൂമിയും തമ്മിലുള്ള ദൂരം ഉച്ചയ്ക്കും വൈകുന്നേരവും സൂര്യനും ഭൂമിയും തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തിന് തുല്യമാണ്. അപ്പോൾ രാവിലെയും വൈകുന്നേരവും തണുപ്പുള്ളതും ഉച്ചകഴിഞ്ഞ് കൂടുതൽ ചൂടേറിയതും എന്തുകൊണ്ട്? ഈ ചോദ്യങ്ങൾക്കുള്ള ഉത്തരം വികിരണം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ രൂപത്തിലുള്ള താപ കൈമാറ്റമാണ് റേഡിയേഷൻ താപ കൈമാറ്റത്തിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങൾ. സ്റ്റൗവിന് സമീപമാകുമ്പോൾ നിങ്ങളുടെ ശരീരത്തിന് അനുഭവപ്പെടുന്ന ചൂടും സൂര്യനിൽ നിന്ന് ഭൂമിയിലേക്ക് താപം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നതും റേഡിയേഷൻ താപ കൈമാറ്റത്തിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. സൂര്യന് ഉയർന്ന താപനിലയുണ്ട് (ഏകദേശം 6000 കെൽവിൻ), അതേസമയം ഭൂമിയുടേത് താഴ്ന്ന താപനിലയാണ്. സൂര്യനും ഭൂമിയും തമ്മിലുള്ള ഈ താപനില വ്യത്യാസം സൂര്യനിൽ നിന്ന് (ഉയർന്ന താപനില) ഭൂമിയിലേക്ക് (താഴ്ന്ന താപനില) താപം നീങ്ങാൻ കാരണമാകുന്നു. ചാലകത്തിലൂടെയും സംവഹനത്തിലൂടെയും താപ കൈമാറ്റം ചെയ്യുന്നതുപോലെ, സൂര്യനിൽ നിന്ന് ഭൂമിയിലേക്കുള്ള താപ കൈമാറ്റത്തിന് ഒരു ഇടനിലക്കാരൻ അല്ലെങ്കിൽ മാധ്യമം ആവശ്യമാണെങ്കിൽ, താപം ഭൂമിയിൽ എത്തില്ല; അത് ഒരു ശൂന്യതയിലൂടെ (അല്ലെങ്കിൽ ഏതാണ്ട് അങ്ങനെ) കടന്നുപോകേണ്ടിവരും. സൂര്യന്റെ താപ വിതരണം ഇല്ലാതെ, ഭൂമിയിൽ ജീവൻ നിലനിൽക്കില്ല, കാരണം ജീവന് ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണ്.
വികിരണം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റത്തിന്റെ മറ്റൊരു ഉദാഹരണമാണ് നമ്മൾ ഒരു ജ്വാലയുടെ അടുത്തായിരിക്കുമ്പോൾ അനുഭവപ്പെടുന്ന താപം. ജ്വാല മൂലം വായു അമിതമായി ചൂടാകുന്നത് മൂലമല്ല നമുക്ക് അനുഭവപ്പെടുന്ന താപം. മുമ്പ് വിശദീകരിച്ചതുപോലെ, ചൂടുള്ള വായു വികസിക്കുകയും അതിന്റെ സാന്ദ്രത കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. തൽഫലമായി, കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയുള്ള വായു നമ്മുടെ നേരെ തിരശ്ചീനമായി അല്ല, ലംബമായി മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. ജ്വാലയുടെ അടുത്തായിരിക്കുമ്പോൾ നമ്മുടെ ശരീരത്തിന് ചൂടോ ചൂടോ അനുഭവപ്പെടുന്നു, കാരണം ജ്വാലയിൽ നിന്ന് (ഉയർന്ന താപനില) നമ്മുടെ ശരീരത്തിലേക്ക് (താഴ്ന്ന താപനില) വികിരണം വഴി താപം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.
വികിരണം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റം, ചാലകവും സംവഹനവും വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റത്തിൽ നിന്ന് അല്പം വ്യത്യസ്തമാണ് . വ്യത്യസ്ത താപനിലയിലുള്ള വസ്തുക്കൾ സമ്പർക്കത്തിൽ വരുമ്പോഴാണ് ചാലകവും സംവഹനവും വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റം സംഭവിക്കുന്നത്. നേരെമറിച്ച്, സമ്പർക്കമില്ലാതെ തന്നെ വികിരണം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റം സംഭവിക്കാം.
റേഡിയേഷൻ താപ കൈമാറ്റ സൂത്രവാക്യം
വികിരണം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റ നിരക്ക് വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണത്തിനും അതിന്റെ കേവല താപനിലയുടെ നാലാമത്തെ ശക്തിക്കും (കെൽവിൻ സ്കെയിൽ) ആനുപാതികമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി. വലിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള വസ്തുക്കൾക്ക് ചെറിയ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണമുള്ള വസ്തുക്കളേക്കാൾ ഉയർന്ന താപ കൈമാറ്റ നിരക്ക് ഉണ്ട്. അതുപോലെ, ഉദാഹരണത്തിന്, 2000 കെൽവിനിലുള്ള ഒരു വസ്തുവിന് 1000 കെൽവിനിലുള്ള ഒരു വസ്തുവിനേക്കാൾ 2 4 = 16 മടങ്ങ് താപ കൈമാറ്റ നിരക്ക് ഉണ്ട്. ഈ ഫലം 1879 ൽ ജോസഫ് സ്റ്റെഫാൻ കണ്ടെത്തി, ഏകദേശം 5 വർഷത്തിനുശേഷം ലുഡ്‌വിഗ് ബോൾട്ട്സ്മാൻ സൈദ്ധാന്തികമായി ഉരുത്തിരിഞ്ഞു.
വിവരണം: Q = താപം, t = സമയം, A = വസ്തുവിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം (m2), T = വസ്തുവിന്റെ കേവല താപനില (K), e = എമിസിവിറ്റി (0 മുതൽ 1 വരെയുള്ള മൂല്യമുള്ള ഒരു അളവില്ലാത്ത സംഖ്യ), 5,67 x 10-8 W / m2.K4 (യൂണിവേഴ്സൽ സ്ഥിരാങ്കം. സ്റ്റീഫൻ-ബോൾട്ട്സ്മാൻ സ്ഥിരാങ്കം എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു), Q/t = വികിരണം വഴിയുള്ള താപ കൈമാറ്റ നിരക്ക് അല്ലെങ്കിൽ ഊർജ്ജ വികിരണ നിരക്ക്.
ഇരുണ്ട പ്രതലങ്ങളുള്ള (കറുപ്പ്) വസ്തുക്കളുടെ വികിരണം 1 ന് അടുത്താണ്, അതേസമയം ഇളം നിറമുള്ള വസ്തുക്കളുടെ വികിരണം 0 ന് അടുത്താണ്. ഒരു വസ്തുവിന്റെ വികിരണം (e 1 ന് അടുത്ത്), വസ്തു പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന താപത്തിന്റെ നിരക്ക് വർദ്ധിക്കും. നേരെമറിച്ച്, ഒരു വസ്തുവിന്റെ വികിരണം (e 0 ന് അടുത്ത്) കുറയുമ്പോൾ, പുറത്തുവിടുന്ന താപത്തിന്റെ നിരക്ക് കുറയും. ഇരുണ്ട നിറമുള്ള വസ്തുക്കൾ (കറുപ്പ്) സാധാരണയായി ഇളം നിറമുള്ള വസ്തുക്കളേക്കാൾ (വെളുപ്പ്) കൂടുതൽ താപം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നുവെന്ന് നമുക്ക് പറയാം.
ഒരു വസ്തുവിന്റെ താപം പുറപ്പെടുവിക്കാനുള്ള കഴിവ് മാത്രമല്ല, മറ്റ് വസ്തുക്കൾ പുറത്തുവിടുന്ന താപം ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവും എമിസിവിറ്റിയുടെ വ്യാപ്തി നിർണ്ണയിക്കുന്നു. 1 ന് അടുത്ത് (ഇരുണ്ട വസ്തുക്കൾ) എമിസിവിറ്റി ഉള്ള വസ്തുക്കൾ അവയിലേക്ക് പുറത്തുവിടുന്ന മിക്കവാറും എല്ലാ താപത്തെയും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. ഒരു ചെറിയ ഭാഗം മാത്രമേ പ്രതിഫലിക്കൂ. നേരെമറിച്ച്, 0 ന് അടുത്ത് (പ്രകാശ വസ്തുക്കൾ) എമിസിവിറ്റി ഉള്ള വസ്തുക്കൾ അവയിലേക്ക് പുറത്തുവിടുന്ന താപത്തിന്റെ വളരെ കുറച്ച് മാത്രമേ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നുള്ളൂ. താപത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും വസ്തു പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. അവയിലേക്ക് പുറത്തുവിടുന്ന എല്ലാ താപവും ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന വസ്തുക്കൾക്ക് എമിസിവിറ്റി = 1 ഉണ്ട്. ഈ തരത്തിലുള്ള വസ്തുവിനെ "കറുത്ത ശരീരം" എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ബ്ലാക്ക് ബോഡി എന്ന പദം കറുത്ത ഒരു വസ്തുവിനെ വിവരിക്കുന്നില്ല, മറിച്ച് ഒരു വസ്തുവിന് അതിലേക്ക് പുറത്തുവിടുന്ന എല്ലാ താപവും ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവിനെ വിവരിക്കുന്നു.
