اگر آپ گرم دن میں سیاہ کپڑے پہنتے ہیں یا جب آپ دن میں ورزش کر رہے ہوتے ہیں تو کیسا محسوس ہوتا ہے؟ جب آپ سفید کپڑے پہنتے ہیں تو اس کا موازنہ کریں؟ اگر آپ دن میں کالے کپڑے پہنیں گے تو آپ آسانی سے گرمی محسوس کریں گے۔ ایسا کیوں ہے؟ صبح کے وقت سورج اور زمین کے درمیان فاصلہ تقریباً اتنا ہی ہوتا ہے جتنا دوپہر اور شام میں سورج اور زمین کے درمیان ہوتا ہے۔ تو صبح اور شام ٹھنڈے اور دوپہر گرم کیوں ہیں؟ ان سوالات کا جواب تابکاری کے ذریعے حرارت کی منتقلی سے متعلق ہے ۔
تابکاری حرارت کی منتقلی برقی مقناطیسی لہروں کی شکل میں حرارت کی منتقلی ہے۔ تابکاری حرارت کی منتقلی کی مثالوں میں آپ کے جسم کو جو گرمی محسوس ہوتی ہے جب آپ چولہے کے قریب ہوتے ہیں اور سورج سے زمین پر حرارت کی منتقلی شامل ہیں۔ سورج کا درجہ حرارت زیادہ ہے (تقریباً 6000 کیلون)، جبکہ زمین کا درجہ حرارت کم ہے۔ سورج اور زمین کے درمیان درجہ حرارت کا یہ فرق سورج (زیادہ درجہ حرارت) سے زمین (کم درجہ حرارت) میں منتقل ہونے کا سبب بنتا ہے۔ اگر سورج سے زمین تک حرارت کی منتقلی کے لیے درمیانی یا درمیانے درجے کی ضرورت ہوتی ہے، جیسا کہ ترسیل اور نقل و حرکت کے ذریعے حرارت کی منتقلی ہوتی ہے، تو حرارت زمین تک نہیں پہنچے گی۔ اسے ایک خلا (یا تقریباً) سے گزرنا پڑے گا۔ سورج کی حرارت کی فراہمی کے بغیر، زمین پر زندگی موجود نہیں ہوگی، کیونکہ زندگی کو توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔
تابکاری کے ذریعہ حرارت کی منتقلی کی ایک اور مثال وہ گرمی ہے جو ہم محسوس کرتے ہیں جب ہم شعلے کے قریب ہوتے ہیں۔ ہم جو گرمی محسوس کرتے ہیں وہ شعلے سے ہوا کے زیادہ گرم ہونے کی وجہ سے نہیں ہوتی ہے۔ جیسا کہ پہلے بیان کیا گیا ہے، گرم ہوا پھیلتی ہے، اس کی کثافت کو کم کرتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، کم کثافت والی ہوا عمودی طور پر اوپر کی طرف حرکت کرتی ہے، افقی طور پر ہماری طرف نہیں۔ جب ہم شعلے کے قریب ہوتے ہیں تو ہمارے جسم گرم یا گرم محسوس کرتے ہیں کیونکہ گرمی شعلے (زیادہ درجہ حرارت) سے ہمارے جسموں (کم درجہ حرارت) میں تابکاری کے ذریعے منتقل ہوتی ہے۔
تابکاری کے ذریعہ حرارت کی منتقلی ترسیل اور نقل و حمل کے ذریعہ حرارت کی منتقلی سے قدرے مختلف ہے ۔ ترسیل اور نقل و حمل کے ذریعہ حرارت کی منتقلی اس وقت ہوتی ہے جب مختلف درجہ حرارت پر اشیاء آپس میں آتی ہیں۔ اس کے برعکس، تابکاری کے ذریعے گرمی کی منتقلی رابطے کے بغیر ہوسکتی ہے۔
تابکاری کے ذریعہ حرارت کی منتقلی کا فارمولا
تابکاری کے ذریعہ حرارت کی منتقلی کی شرح آبجیکٹ کے سطحی رقبہ اور شے کے مطلق درجہ حرارت (کیلون اسکیل) کی چوتھی طاقت کے متناسب پائی جاتی ہے۔ سطح کے بڑے رقبے والی اشیاء میں چھوٹی سطح کے رقبے والی اشیاء کے مقابلے میں حرارت کی منتقلی کی شرح زیادہ ہوتی ہے۔ اسی طرح، مثال کے طور پر، 2000 Kelvin پر ایک آبجیکٹ، حرارت کی منتقلی کی شرح 2 4 = 16 گنا زیادہ 1000 Kelvin پر موجود کسی چیز سے زیادہ ہے۔ یہ نتیجہ 1879 میں جوزف سٹیفن نے دریافت کیا تھا اور تقریباً 5 سال بعد Ludwig Boltzmann نے نظریاتی طور پر اخذ کیا تھا۔
تفصیل: Q = حرارت، t = وقت، A = آبجیکٹ کا سطحی رقبہ (m2)، T = آبجیکٹ کا مطلق درجہ حرارت (K)، e = Emissivity (ایک طول و عرض کے بغیر نمبر جس کی قیمت 0 سے 1 تک ہے)، 5,67 x 10-8 W / M2.K4 (عالمی مستقل۔ اسے اسٹیفن بولٹزمین مستقل بھی کہا جاتا ہے)، Q/t = تابکاری کے ذریعے حرارت کی منتقلی کی شرح یا توانائی کی تابکاری کی شرح
تاریک سطحوں والی اشیاء (سیاہ) کا اخراج 1 کے قریب ہوتا ہے، جب کہ ہلکے رنگ کی اشیاء کا اخراج 0 کے قریب ہوتا ہے۔ کسی چیز کی جتنی زیادہ اخراج (e 1 کے قریب) ہوگی، آبجیکٹ سے خارج ہونے والی حرارت کی شرح اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ اس کے برعکس، کسی چیز کا اخراج جتنی کم ہوگا (e 0 کے قریب)، خارج ہونے والی حرارت کی شرح اتنی ہی کم ہوگی۔ ہم کہہ سکتے ہیں کہ گہرے رنگ کی اشیاء (سیاہ) عام طور پر ہلکے رنگ کی اشیاء (سفید) سے زیادہ حرارت خارج کرتی ہیں۔
اخراج کی شدت نہ صرف کسی چیز کی حرارت خارج کرنے کی صلاحیت کا تعین کرتی ہے بلکہ دوسری اشیاء کے ذریعے خارج ہونے والی حرارت کو جذب کرنے کی کسی شے کی صلاحیت کا بھی تعین کرتی ہے۔ 1 (تاریک اشیاء) کے قریب اخراج والی اشیاء ان سے خارج ہونے والی تقریباً تمام حرارت کو جذب کرتی ہیں۔ صرف ایک چھوٹا سا حصہ جھلکتا ہے۔ اس کے برعکس، 0 (روشنی اشیاء) کے قریب اخراج والی اشیاء ان سے خارج ہونے والی حرارت کو بہت کم جذب کرتی ہیں۔ زیادہ تر حرارت آبجیکٹ سے منعکس ہوتی ہے۔ وہ آبجیکٹ جو ان سے خارج ہونے والی تمام حرارت کو جذب کرتے ہیں ان کی ایک اخراج = 1 ہوتی ہے۔ اس قسم کی آبجیکٹ کو "بلیک باڈی" کہا جاتا ہے۔ بلیک باڈی کی اصطلاح کسی ایسی شے کی وضاحت نہیں کرتی جو کالی ہو بلکہ کسی چیز کی اس سے خارج ہونے والی تمام حرارت کو جذب کرنے کی صلاحیت کو بیان کرتی ہے۔
