在炎热的天气里穿黑色衣服,或者白天运动时感觉如何?和穿白色衣服相比又如何?白天穿黑色衣服很容易感到热。这是为什么呢?早晨太阳到地球的距离与中午和傍晚太阳到地球的距离几乎相同。那么,为什么早晨和傍晚比较凉爽,而下午比较炎热呢?这些问题的答案与……有关。 辐射传热.
辐射传热 热传递 以电磁波的形式。辐射传热的例子包括:当你靠近炉灶时身体感受到的温暖,以及太阳向地球传递的热量。太阳有 苏沪 太阳的温度较高(约6000开尔文),而地球的温度较低。太阳和地球之间的温差导致了太阳活动。 热 热量从太阳(高温)传递到地球(低温)。如果太阳向地球传递热量需要像热传导和对流那样的中间介质,那么热量就无法到达地球;它必须穿过真空(或近乎真空)才能到达地球。如果没有来自太阳的热量,地球上的生命就永远不会存在,因为生命需要能量。
辐射传热的另一个例子是我们靠近火焰时感受到的热量。我们感受到的热量并非来自被火焰加热的空气。正如之前解释的,热空气会膨胀,密度降低。因此,密度降低的空气会向上垂直运动,而不是水平地向我们靠近。当我们靠近火焰时,身体会感到温暖或炎热,这是因为热量通过辐射从火焰(温度较高)传递到我们的身体(温度较低)。
辐射传热与热传递略有不同。 热传导 担 对流传热当不同温度的物体相互接触时,就会发生传导和对流热传递。相反,辐射热传递无需接触即可发生。
辐射传热公式
研究发现,辐射传热速率与物体的表面积及其绝对温度(以开尔文为单位)的四次方成正比。表面积较大的物体比表面积较小的物体具有更高的传热速率。例如,温度为 2000 开尔文的物体的传热速率为 2。4 比 1000 开尔文物体的温度高 16 倍。这一结果由约瑟夫·斯特凡于 1879 年发现,并由路德维希·玻尔兹曼在大约 5 年后从理论上推导出来。
说明:Q = 热量,t = 时间,A = 物体表面积(平方米)。2其中,T = 物体的绝对温度(K),e = 发射率(一个无量纲数,取值范围为 0 到 1),5,67 x 10-8 瓦/米2.K4 (普适常数,也称斯特藩-玻尔兹曼常数),Q/t = 辐射传热速率或辐射能量速率
表面颜色较深(黑色)的物体的发射率接近于 1,而浅色物体的发射率接近于 0。物体的发射率越高(e 接近 1),其散发的热量就越多。反之,物体的发射率越低(e 接近 0),其散发的热量就越少。因此,我们可以说,深色物体(黑色)通常比浅色物体(白色)散发更多的热量。
发射率的大小不仅决定了物体散发热量的能力,也决定了物体吸收其他物体散发热量的能力。发射率接近 1 的物体(深色物体)几乎吸收所有散发到其表面的热量,只有一小部分会被反射。相反,发射率接近 0 的物体(浅色物体)几乎不吸收任何散发到其表面的热量,大部分热量会被物体反射。能够吸收所有散发到其表面的热量的物体,其发射率等于 1。这类物体被称为“黑体”。“黑体”一词并非指物体本身是黑色的,而是指物体能够吸收所有散发到其表面的热量的能力。