गर्मीको दिनमा कालो लुगा लगाउँदा वा दिनभरि व्यायाम गर्दा कस्तो महसुस हुन्छ? सेतो लुगा लगाउँदाको तुलना गर्नुहोस्? यदि तपाईंले दिनभरि कालो लुगा लगाउनुभयो भने, तपाईंलाई सजिलै तातो महसुस हुनेछ। किन त्यस्तो हुन्छ? बिहान सूर्य र पृथ्वी बीचको दूरी दिउँसो र साँझ सूर्य र पृथ्वी बीचको दूरी जत्तिकै हुन्छ। त्यसोभए बिहान र साँझ किन चिसो र दिउँसो किन तातो हुन्छ? यी प्रश्नहरूको उत्तर विकिरणद्वारा ताप स्थानान्तरणसँग सम्बन्धित छ ।
विकिरण ताप स्थानान्तरण भनेको विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको रूपमा तापको स्थानान्तरण हो। विकिरण ताप स्थानान्तरणका उदाहरणहरूमा चुल्होको नजिक हुँदा तपाईंको शरीरले महसुस गर्ने न्यानोपन र सूर्यबाट पृथ्वीमा तापको स्थानान्तरण समावेश छ। सूर्यको तापक्रम उच्च हुन्छ (लगभग ६००० केल्भिन), जबकि पृथ्वीको तापक्रम कम हुन्छ। सूर्य र पृथ्वी बीचको यो ताप भिन्नताले सूर्यबाट पृथ्वीमा ताप (उच्च तापक्रम) सर्छ (कम तापक्रम)। यदि सूर्यबाट पृथ्वीमा ताप स्थानान्तरणको लागि मध्यस्थकर्ता वा माध्यम आवश्यक पर्दछ, जस्तै चालन र संवहनद्वारा ताप स्थानान्तरण गरिन्छ, तब ताप पृथ्वीमा पुग्ने थिएन; यो भ्याकुम (वा लगभग त्यस्तै) बाट गुज्रनु पर्ने थियो। सूर्यको ताप आपूर्ति बिना, पृथ्वीमा जीवन हुने थिएन, किनकि जीवनलाई ऊर्जा चाहिन्छ।
विकिरणद्वारा ताप स्थानान्तरणको अर्को उदाहरण हामी ज्वालाको नजिक हुँदा महसुस गर्ने ताप हो। हामीले महसुस गर्ने ताप ज्वालाले हावालाई अत्यधिक तताएको कारणले हुँदैन। पहिले व्याख्या गरिएझैं, तातो हावा फैलिन्छ, यसको घनत्व घट्छ। फलस्वरूप, कम घनत्व भएको हावा हामीतिर तेर्सो रूपमा नभई ठाडो रूपमा माथितिर सर्छ। हामी ज्वालाको नजिक हुँदा हाम्रो शरीर न्यानो वा तातो महसुस गर्छ किनभने ज्वाला (उच्च तापक्रम) बाट विकिरणद्वारा हाम्रो शरीरमा (कम तापक्रम) ताप स्थानान्तरण हुन्छ।
विकिरणद्वारा ताप स्थानान्तरण प्रवाह र संवहनद्वारा ताप स्थानान्तरण भन्दा अलि फरक हुन्छ । प्रवाह र संवहनद्वारा ताप स्थानान्तरण तब हुन्छ जब फरक तापक्रममा वस्तुहरू सम्पर्कमा आउँछन्। यसको विपरीत, विकिरणद्वारा ताप स्थानान्तरण सम्पर्क बिना नै हुन सक्छ।
विकिरण ताप स्थानान्तरण सूत्र
विकिरणद्वारा ताप स्थानान्तरणको दर वस्तुको सतह क्षेत्रफल र वस्तुको निरपेक्ष तापक्रम (केल्भिन स्केल) को चौथो शक्तिसँग समानुपातिक पाइएको छ। ठूलो सतह क्षेत्रफल भएका वस्तुहरूको ताप स्थानान्तरणको दर सानो सतह क्षेत्रफल भएका वस्तुहरूको तुलनामा बढी हुन्छ। त्यस्तै गरी, उदाहरणका लागि, २००० केल्भिनमा रहेको वस्तुको ताप स्थानान्तरण दर १००० केल्भिनमा रहेको वस्तुको तुलनामा २ ४ = १६ गुणा बढी हुन्छ। यो नतिजा १८७९ मा जोसेफ स्टेफनले पत्ता लगाएका थिए र सैद्धान्तिक रूपमा लगभग ५ वर्ष पछि लुडविग बोल्ट्जम्यानले निकालेका थिए।
विवरण: Q = ताप, t = समय, A = वस्तुको सतह क्षेत्रफल (m2), T = वस्तुको निरपेक्ष तापक्रम (K), e = उत्सर्जनशीलता (एक आयामविहीन संख्या जसको मान ० देखि १ सम्म हुन्छ), ५.६७ x १०-8 W / m2.K4 (विश्वव्यापी स्थिरांक। यसलाई स्टेफन-बोल्ट्जम्यान स्थिरांक पनि भनिन्छ), Q/t = विकिरणद्वारा ताप स्थानान्तरणको दर वा ऊर्जा विकिरणको दर
गाढा सतहहरू (कालो) भएका वस्तुहरूको उत्सर्जनशीलता १ को नजिक हुन्छ, जबकि हल्का रङका वस्तुहरूको उत्सर्जनशीलता ० को नजिक हुन्छ। वस्तुको उत्सर्जनशीलता (e को नजिक १), वस्तुले उत्सर्जित तापको दर त्यति नै बढी हुन्छ। यसको विपरीत, वस्तुको उत्सर्जनशीलता (e को नजिक ०), उत्सर्जित तापको दर त्यति नै कम हुन्छ। हामी भन्न सक्छौं कि गाढा रङका वस्तुहरू (कालो) ले सामान्यतया हल्का रङका वस्तुहरू (सेतो) भन्दा बढी ताप उत्सर्जन गर्छन्।
उत्सर्जनशीलताको परिमाणले कुनै वस्तुको ताप उत्सर्जन गर्ने क्षमता मात्र निर्धारण गर्दैन तर अन्य वस्तुहरूबाट उत्सर्जित ताप अवशोषित गर्ने वस्तुको क्षमता पनि निर्धारण गर्दछ। १ (अँध्यारो वस्तुहरू) नजिक उत्सर्जनशीलता भएका वस्तुहरूले उनीहरूमा उत्सर्जित लगभग सबै ताप अवशोषित गर्छन्। केवल सानो भाग मात्र प्रतिबिम्बित हुन्छ। यसको विपरीत, ० (हल्का वस्तुहरू) नजिक उत्सर्जितता भएका वस्तुहरूले उनीहरूमा उत्सर्जित तापको थोरै मात्र अवशोषित गर्छन्। धेरैजसो ताप वस्तुद्वारा प्रतिबिम्बित हुन्छ। उनीहरूमा उत्सर्जित सबै ताप अवशोषित गर्ने वस्तुहरूको उत्सर्जनशीलता = १ हुन्छ। यस प्रकारको वस्तुलाई "कालो शरीर" भनिन्छ। कालो शरीर शब्दले कालो वस्तुलाई वर्णन गर्दैन तर त्यसमा उत्सर्जित सबै ताप अवशोषित गर्ने वस्तुको क्षमतालाई वर्णन गर्दछ।
