Как вы себя чувствуете, если носите черную одежду в жаркий день или во время тренировки? Сравните это с ощущением, когда вы носите белую одежду? Если вы носите черную одежду днем, вам будет очень жарко. Почему? Расстояние между Солнцем и Землей утром почти такое же, как расстояние между Солнцем и Землей в полдень и вечером. Так почему же утром и вечером прохладнее, а днем жарче? Ответ на эти вопросы связан с теплопередачей посредством излучения.
Передача тепла посредством излучения — это теплопередача в форме электромагнитных волн. Примерами передачи тепла излучением являются тепло вашего тела, когда вы находитесь рядом с плитой, и передача тепла от Солнца к Земле. Солнце имеет Suhu Температура Солнца выше (около 6000 Кельвинов), в то время как температура Земли ниже. Разница температур между Солнцем и Землей приводит к тому, что калорийный Перенос тепла от Солнца (более высокая температура) к Земле (более низкая температура). Если бы для передачи тепла от Солнца к Земле требовался промежуточный звено, или среда, как это происходит при теплопередаче путем проводимости и конвекции, то тепло не могло бы достичь Земли; ему пришлось бы проходить через вакуум (или почти вакуум). Если бы не было теплового вклада от Солнца, то жизнь на Земле никогда бы не существовала, потому что жизнь требует энергии.
Другой пример передачи тепла излучением — это тепло, которое мы чувствуем, находясь рядом с пламенем. Это тепло не вызвано перегревом воздуха от пламени. Как объяснялось ранее, горячий воздух расширяется, уменьшая свою плотность. В результате воздух с пониженной плотностью движется вертикально вверх, а не горизонтально к нам. Наше тело ощущает тепло или жар, когда мы находимся рядом с пламенем, потому что тепло передается излучением от пламени (более высокая температура) к нашему телу (более низкая температура).
Передача тепла излучением несколько отличается от теплопередачи излучением. теплопередача путем проводимости Дан теплопередача конвекциейПередача тепла путем проводимости и конвекции происходит, когда объекты с разными температурами соприкасаются друг с другом. Напротив, передача тепла путем излучения может происходить бесконтактно.
Формула теплопередачи излучением
Установлено, что скорость теплопередачи излучением пропорциональна площади поверхности объекта и четвертой степени его абсолютной температуры (по шкале Кельвина). Объекты с большей площадью поверхности имеют большую скорость теплопередачи, чем объекты с меньшей площадью поверхности. Аналогично, объект при температуре 2000 Кельвинов, например, имеет скорость теплопередачи 2.4 = в 16 раз больше, чем у объекта при температуре 1000 Кельвинов. Этот результат был открыт Йозефом Стефаном в 1879 году и теоретически выведен Людвигом Больцманом примерно 5 лет спустя.
Описание: Q = теплота, t = время, A = площадь поверхности объекта (м²).2), T = Абсолютная температура объекта (К), e = Коэффициент излучения (безразмерное число, значение которого варьируется от 0 до 1), 5,67 x 10-8 Вт / м2.K4 (Универсальная постоянная. Также называется постоянной Стефана-Больцмана), Q/t = скорость теплопередачи излучением или скорость излучения энергии
Объекты с темной поверхностью (черные) имеют коэффициент излучения, близкий к 1, тогда как светлые объекты имеют коэффициент излучения, близкий к 0. Чем выше коэффициент излучения объекта (e, близкий к 1), тем больше скорость выделения тепла этим объектом. И наоборот, чем ниже коэффициент излучения объекта (e, близкий к 0), тем меньше скорость выделения тепла. Можно сказать, что темные объекты (черные) обычно выделяют больше тепла, чем светлые объекты (белые).
Величина коэффициента излучения определяет не только способность объекта излучать тепло, но и его способность поглощать тепло, излучаемое другими объектами. Объекты с коэффициентом излучения, близким к 1 (темные объекты), поглощают почти все излучаемое ими тепло. Лишь небольшая его часть отражается. И наоборот, объекты с коэффициентом излучения, близким к 0 (светлые объекты), поглощают мало излучаемого ими тепла. Большая часть тепла отражается объектом. Объекты, поглощающие все излучаемое ими тепло, имеют коэффициент излучения, равный 1. Такой тип объекта известен как «черное тело». Термин «черное тело» описывает не то, что объект черный, а способность объекта поглощать все излучаемое им тепло.
