1. Definizzjoni tat-trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni
Kif tħossok jekk tilbes ħwejjeġ suwed f'ġurnata sħuna, jew meta tkun qed teżerċita matul il-ġurnata? Qabbel ma' meta tilbes ħwejjeġ bojod? Jekk tilbes ħwejjeġ suwed matul il-ġurnata, allura tħossok sħun. Għaliex dan? Id-distanza bejn ix-xemx u d-dinja filgħodu hija kważi l-istess bħad-distanza bejn ix-xemx u d-dinja matul il-ġurnata u filgħaxija. Allura għaliex filgħodu u filgħaxija huma aktar friski, aktar sħan matul il-ġurnata? It-tweġibiet għal dawn il-mistoqsijiet huma relatati mat-trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni.
It-trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni huwa trasferiment tas-sħana fil-forma ta’ mewġ elettromanjetiku. Eżempji ta’ trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni huma s-sħana ta’ ġismek meta tkun ħdejn forn u t-trasferiment tas-sħana mix-xemx għad-dinja. Ix-xemx għandha temperatura ogħla (madwar 6000 Kelvin), filwaqt li d-dinja għandha temperatura aktar baxxa. Id-differenza fit-temperatura bejn ix-xemx u d-dinja tikkawża li s-sħana tiċċaqlaq mix-xemx (temperatura ogħla) għad-dinja (temperatura aktar baxxa). Jekk it-trasferiment tas-sħana mix-xemx għad-dinja jeħtieġ intermedjarju jew mezz, bħat-trasferiment tas-sħana permezz tal-konduzzjoni u l-konvezzjoni, is-sħana ma tistax tasal għad-dinja; is-sħana trid tgħaddi minn vakwu (jew kważi vojt). Jekk ma jkunx hemm sħana mix-xemx, il-ħajja fid-dinja qatt ma teżisti għax il-ħajja teħtieġ enerġija mix-xemx.
Eżempju ieħor ta’ trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni huwa s-sħana li nħossu meta nkunu qrib fjamma. Is-sħana li nħossu mhijiex ikkawżata minn arja saħħna żżejjed minħabba fjamma. Kif spjegat qabel, l-arja sħuna tespandi sabiex id-densità tonqos. B’riżultat ta’ dan, l-arja b’densità mnaqqsa tiċċaqlaq vertikalment 'il fuq, mhux orizzontalment lejna. Ġisimna jħoss sħun jew jaħraq meta jkun qrib il-fjamma għaliex is-sħana tiċċaqlaq permezz ta’ radjazzjoni mill-fjamma (temperatura ogħla) għal ġisimna (temperatura aktar baxxa).
It-trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni huwa kemxejn differenti meta mqabbel mat-trasferiment tas-sħana bil-konduzzjoni u l-konvezzjoni. It-trasferiment tas-sħana bil-konduzzjoni u l-konvezzjoni jseħħ meta oġġetti li għandhom differenzi fit-temperatura jmissu lil xulxin. Min-naħa l-oħra, it-trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni jista' jseħħ mingħajr kuntatt.
2. L-ekwazzjoni tat-trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni
Ir-rata tat-trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni hija proporzjonali għall-erja tal-oġġett u t-temperatura assoluta (Skala Kelvin) tal-oġġett. Oġġetti li għandhom erja tal-wiċċ akbar għandhom rata ta' trasferiment tas-sħana ogħla minn oġġetti li għandhom erja tal-wiċċ iżgħar.
Bl-istess mod, oġġetti b'temperatura ta' 2000 Kelvin, pereżempju, għandhom rata ta' trasferiment tas-sħana ta' 2/4 = 16-il darba akbar minn oġġetti b'temperatura ta' 1000 Kelvin. Dan ir-riżultat ġie skopert minn Josef Stefan fl-1879 u ġie derivat teoretikament minn Ludwig Boltzmann madwar ħames snin wara.
Q = sħana, t = ħin, A = erja tal-wiċċ tal-oġġett (m2 ) , T = it-temperatura assoluta tal-oġġett (K) e = emissività (numru bla dimensjoni li d-daqs tiegħu jvarja minn 0 sa 1), σ = 5.67 x 10-8 W / m2.K4 ( Kostanti universali. Magħrufa wkoll bħala l-kostanti ta ' Stefan-Boltzmann), Q/t = ir-rata tat-trasferiment tas-sħana bir-radjazzjoni
Oġġetti b'uċuħ skuri (suwed) għandhom emissività qrib 1, filwaqt li oġġetti b'kulur ċar għandhom emissività qrib 0. Iktar ma tkun kbira l-emissività ta' oġġett (e toqrob lejn 1), iktar tkun kbira r-rata tas-sħana emessa mill-oġġett. Bil-maqlub, iktar ma tkun żgħira l-emissività ta' oġġett (e toqrob lejn 0), iktar tkun żgħira r-rata tas-sħana emessa. Nistgħu ngħidu li oġġetti ta' kulur skur (suwed) ġeneralment jarmu aktar sħana minn oġġetti ta' kulur ċar (abjad).
L-ammont ta' emissività mhux biss jiddetermina l-abbiltà ta' oġġett li jarmi s-sħana, iżda wkoll l-abbiltà ta' oġġett li jassorbi s-sħana emessa minn oġġetti oħra. Oġġetti li għandhom emissività qrib l-1 (oġġetti ta' kulur skur) jassorbu kważi s-sħana kollha emessa fuqhom. Porzjon żgħir biss jiġi rifless. Bil-maqlub, oġġetti li għandhom emissività qrib iż-0 (oġġetti ta' kulur ċar) jassorbu ftit sħana emessa fuqhom. Il-biċċa l-kbira tas-sħana tiġi riflessa mill-oġġett. Oġġett li jassorbi s-sħana kollha emessa fuqu għandu emissività = 1. Dan it-tip ta' oġġett huwa magħruf bħala l-"oġġett iswed". It-terminu oġġett iswed ma jispjegax li l-oġġetti huma suwed, iżda jispjega l-abbiltà tal-oġġetti li jassorbu s-sħana kollha emessa fuqhom.
3. Ir-rata tas-sħana li toħroġ ix-xemx
Abbażi ta' kalkoli (skont ir-realtà), instab li kien hemm sħana ta' 1350 Joules kull sekonda għal kull metru kwadru li kienet tiċċaqlaq mix-xemx lejn l-art. F'ġurnata sabiħa (mingħajr sħab), ikun hemm sħana ta' 1000 Joules kull sekonda għal kull metru kwadru li tasal fil-wiċċ tad-dinja. F'ġurnata xemxija (b'ħafna sħab), madwar 70% tas-sħana tiġi assorbita mill-atmosfera tad-dinja, filwaqt li 30% biss tas-sħana tasal fil-wiċċ tad-dinja. Il-kobor tas-sħana li tisparixxi fl-atmosfera tad-dinja jiddependi fuq kemm hemm sħab jew ftit. L-ammont ta' sħana ta' 1350 Joules kull sekonda għal kull metru kwadru huwa magħruf bħala l- kostanti solari . Minħabba li Joules kull sekonda (J/s) = Watts, allura nistgħu niktbu mill-ġdid il -kostanti solari għal 1350 Watts għal kull metru kwadru = 1350 W/m2.
Meta s-sħana li toħroġ mix-xemx tasal fuq il-wiċċ tad-dinja, is-sħana tiġi assorbita mid-dinja u mill-oġġetti fuq il-wiċċ tad-dinja. Ir-rata ta' assorbiment tas-sħana tiddependi fuq l-emissività (e) tal-oġġett, l-erja tal-wiċċ tal-oġġett u l-angolu ffurmat mid-dawl tax-xemx ma' linja perpendikolari mal-wiċċ tal-oġġett.
informazzjoni:
Q/t = rata ta' assorbiment tas-sħana, 1000 W/m2 = kostanti solari, e = emissività tal-oġġett, A = erja tal-wiċċ tal-oġġett, θ = angolu ffurmat mid-dawl tax-xemx b'linji perpendikolari għall-wiċċ tal-oġġett,
A cos θ = erja effettiva (erja tal-wiċċ tal-komponent ta' oġġetti perpendikolari għad-dawl tax-xemx)
Matul il-jum, ir-raġġi tax-xemx ikunu paralleli jew jikkoinċidu ma' linja perpendikolari mal-wiċċ tad-dinja (angolu ffurmat = 0).
L-iffurmat aktar baxx = 0 o , għalhekk, ir-rata ta' assorbiment tas-sħana hija:
Ir-rata ta' assorbiment tas-sħana (Q/t) hija massima jekk l-angolu ffurmat mid-dawl tax-xemx ma' linja perpendikolari mal-wiċċ tad-dinja = 0 ° (cos 0 = 1). Normalment, dan iseħħ matul il-jum, fejn ix-xemx hija perpendikolari mal-wiċċ tad-dinja. Għalhekk, m'hemmx għalfejn tkun sorpriż jekk id-dawl tal-jum ikun aktar sħun minn filgħodu jew filgħaxija. Filgħodu u filgħaxija, l-angolu maħluq huwa qrib id-90 °.
Jekk l-angolu ffurmat huwa ta' 80 ° , allura r-rata ta' assorbiment tas-sħana hija:
Ir-rata ta' assorbiment tas-sħana (Q/t) filgħodu u filgħaxija hija minima għaliex cos θ huwa qrib iż-żero. Iktar ma jkun żgħir cos θ, iżgħar tkun ir-rata ta' assorbiment tas-sħana.
Mat-tlugħ ix-xemx fuq l-orizzont tal-punent jew wasal biex jitla’ fuq l-orizzont tal-lvant, l-angolu maħluq = 90 °.
Minħabba li l-angolu ffurmat huwa ta' 90 ° , ir-rata ta' assorbiment tas-sħana hija:
Ir-rata ta' assorbiment tas-sħana (Q/t) meta tinżel ix-xemx jew tkun se titla' = 0.
