வெப்பமான நாளில் அல்லது பகலில் உடற்பயிற்சி செய்யும்போது கருப்பு நிற ஆடைகளை அணிந்தால் எப்படி உணர்கிறீர்கள்? வெள்ளை நிற ஆடைகளை அணிவதோடு ஒப்பிட்டுப் பாருங்கள். பகலில் கருப்பு நிற ஆடைகளை அணிந்தால், உங்களுக்கு எளிதில் சூடாக உணரும். அது ஏன்? காலையில் சூரியனுக்கும் பூமிக்கும் இடையிலான தூரம், நண்பகல் மற்றும் மாலையில் சூரியனுக்கும் பூமிக்கும் இடையிலான தூரத்திற்கு ஏறக்குறைய சமமாக இருக்கிறது. அப்படியிருக்க, காலையும் மாலையும் ஏன் குளிர்ச்சியாகவும், மதியம் ஏன் வெப்பமாகவும் இருக்கிறது? இந்தக் கேள்விகளுக்கான பதில், கதிர்வீச்சு மூலமான வெப்பப் பரிமாற்றத்துடன் தொடர்புடையது.
கதிர்வீச்சு வெப்பப் பரிமாற்றம் என்பது மின்காந்த அலைகளின் வடிவில் வெப்பம் கடத்தப்படுவதாகும் . நீங்கள் ஒரு அடுப்பின் அருகில் இருக்கும்போது உங்கள் உடல் உணரும் கதகதப்பும், சூரியனிலிருந்து பூமிக்கு வெப்பம் கடத்தப்படுவதும் கதிர்வீச்சு வெப்பப் பரிமாற்றத்திற்கான எடுத்துக்காட்டுகளாகும். சூரியன் அதிக வெப்பநிலையைக் (சுமார் 6000 கெல்வின்) கொண்டுள்ளது, அதேசமயம் பூமி குறைந்த வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது. சூரியனுக்கும் பூமிக்கும் இடையிலான இந்த வெப்பநிலை வேறுபாடு, சூரியனிலிருந்து (அதிக வெப்பநிலை) பூமிக்கு (குறைந்த வெப்பநிலை) வெப்பம் செல்லக் காரணமாகிறது. கடத்தல் மற்றும் வெப்பச்சலனம் மூலம் வெப்பம் கடத்தப்படுவதைப் போல, சூரியனிலிருந்து பூமிக்கு வெப்பம் கடத்தப்படுவதற்கு ஒரு இடைத்தரகர் அல்லது ஊடகம் தேவைப்பட்டால், அந்த வெப்பம் பூமியை அடையாது; அது ஒரு வெற்றிடத்தின் வழியாக (அல்லது ஏறக்குறைய அது போன்ற ஒன்றின் வழியாக) கடந்து செல்ல வேண்டியிருக்கும். சூரியனின் வெப்பம் இல்லாமல், பூமியில் உயிர்கள் இருந்திருக்காது, ஏனெனில் உயிர்களுக்கு ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.
கதிர்வீச்சு மூலம் வெப்பம் கடத்தப்படுவதற்கு மற்றொரு உதாரணம், நாம் ஒரு சுடருக்கு அருகில் இருக்கும்போது உணரும் வெப்பம் ஆகும். நாம் உணரும் வெப்பம், சுடரால் காற்று அதிக வெப்பமடைவதால் ஏற்படுவதில்லை. முன்பு விளக்கியபடி, சூடான காற்று விரிவடைந்து, அதன் அடர்த்தியைக் குறைக்கிறது. இதன் விளைவாக, அடர்த்தி குறைந்த காற்று நம்மை நோக்கி கிடைமட்டமாக நகராமல், செங்குத்தாக மேல்நோக்கி நகர்கிறது. நாம் ஒரு சுடருக்கு அருகில் இருக்கும்போது, சுடரிலிருந்து (அதிக வெப்பநிலை) நமது உடலுக்கு (குறைந்த வெப்பநிலை) கதிர்வீச்சு மூலம் வெப்பம் கடத்தப்படுவதால், நமது உடல்கள் சூடாக அல்லது வெதுவெதுப்பாக உணர்கின்றன.
கதிர்வீச்சு மூலமான வெப்பப் பரிமாற்றம், கடத்தல் மற்றும் வெப்பச்சலனம் மூலமான வெப்பப் பரிமாற்றத்திலிருந்து சற்றே வேறுபட்டது . வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் உள்ள பொருள்கள் ஒன்றையொன்று தொடும்போது கடத்தல் மற்றும் வெப்பச்சலனம் மூலமான வெப்பப் பரிமாற்றம் நிகழ்கிறது. இதற்கு மாறாக, கதிர்வீச்சு மூலமான வெப்பப் பரிமாற்றம் தொடர்பு இல்லாமலும் நிகழலாம்.
கதிர்வீச்சு மூலம் வெப்பப் பரிமாற்றத்திற்கான சூத்திரம்
கதிர்வீச்சினால் ஏற்படும் வெப்பப் பரிமாற்ற வீதமானது, பொருளின் மேற்பரப்புப் பரப்பளவு மற்றும் அப்பொருளின் தனி வெப்பநிலையின் (கெல்வின் அளவுகோல்) நான்காம் அடுக்கு ஆகியவற்றிற்கு நேர் விகிதத்தில் இருப்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது. சிறிய மேற்பரப்புப் பரப்பளவைக் கொண்ட பொருட்களை விட, பெரிய மேற்பரப்புப் பரப்பளவைக் கொண்ட பொருட்கள் அதிக வெப்பப் பரிமாற்ற வீதத்தைக் கொண்டுள்ளன. அதேபோல், உதாரணமாக, 2000 கெல்வின் வெப்பநிலையில் உள்ள ஒரு பொருளின் வெப்பப் பரிமாற்ற வீதமானது, 1000 கெல்வின் வெப்பநிலையில் உள்ள ஒரு பொருளை விட 2⁴ = 16 மடங்கு அதிகமாகும். இந்த முடிவை 1879-ல் ஜோசப் ஸ்டீஃபன் கண்டுபிடித்தார், மேலும் சுமார் 5 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு லுட்விக் போல்ட்ஸ்மேன் இதை கோட்பாட்டு ரீதியாக வருவித்தார்.
விளக்கம்: Q = வெப்பம், t = நேரம், A = பொருளின் மேற்பரப்பு (மீ²)2), T = பொருளின் தனி வெப்பநிலை (K), e = உமிழ்வுத்திறன் (0 முதல் 1 வரை மதிப்புடைய பரிமாணமற்ற எண்), 5,67 x 10-8 வாட் / மீ2.K4 (சர்வ மாறிலி. ஸ்டீஃபன்-போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது), Q/t = கதிர்வீச்சினால் ஏற்படும் வெப்பப் பரிமாற்ற வீதம் அல்லது ஆற்றல் கதிர்வீச்சின் வீதம்
அடர் நிற மேற்பரப்புகளைக் கொண்ட (கருப்பு) பொருட்களின் உமிழ்வுத்திறன் 1-க்கு அருகில் இருக்கும், அதே சமயம் வெளிர் நிறப் பொருட்களின் உமிழ்வுத்திறன் 0-க்கு அருகில் இருக்கும். ஒரு பொருளின் உமிழ்வுத்திறன் அதிகமாக இருந்தால் (e 1-க்கு அருகில்), அப்பொருளால் உமிழப்படும் வெப்பத்தின் வீதமும் அதிகமாக இருக்கும். இதற்கு நேர்மாறாக, ஒரு பொருளின் உமிழ்வுத்திறன் குறைவாக இருந்தால் (e 0-க்கு அருகில்), உமிழப்படும் வெப்பத்தின் வீதமும் குறைவாக இருக்கும். பொதுவாக, வெளிர் நிறப் பொருட்களை (வெள்ளை) விட அடர் நிறப் பொருட்கள் (கருப்பு) அதிக வெப்பத்தை உமிழ்கின்றன என்று நாம் கூறலாம்.
உமிழ்வுத்திறனின் அளவு, ஒரு பொருள் வெப்பத்தை வெளியிடும் திறனை மட்டுமல்லாமல், மற்ற பொருட்களால் வெளியிடப்படும் வெப்பத்தை உறிஞ்சும் திறனையும் தீர்மானிக்கிறது. உமிழ்வுத்திறன் 1-க்கு அருகில் உள்ள பொருள்கள் (கருமையான பொருள்கள்) தம்மீது வெளியிடப்படும் ஏறக்குறைய அனைத்து வெப்பத்தையும் உறிஞ்சிக்கொள்கின்றன. ஒரு சிறிய பகுதி மட்டுமே பிரதிபலிக்கப்படுகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, உமிழ்வுத்திறன் 0-க்கு அருகில் உள்ள பொருள்கள் (ஒளிமயமான பொருள்கள்) தம்மீது வெளியிடப்படும் வெப்பத்தில் சிறிதளவே உறிஞ்சிக்கொள்கின்றன. பெரும்பாலான வெப்பம் அப்பொருளால் பிரதிபலிக்கப்படுகிறது. தம்மீது வெளியிடப்படும் அனைத்து வெப்பத்தையும் உறிஞ்சும் பொருள்கள், உமிழ்வுத்திறன் = 1 எனக் கொண்டிருக்கும். இந்த வகை பொருள் "கருப்புப் பொருள்" என்று அழைக்கப்படுகிறது. கருப்புப் பொருள் என்ற சொல், ஒரு பொருள் கருப்பாக இருப்பதை விவரிக்கவில்லை, மாறாக தம்மீது வெளியிடப்படும் அனைத்து வெப்பத்தையும் உறிஞ்சும் ஒரு பொருளின் திறனை விவரிக்கிறது.
