Promieniowanie cieplne brzmi jak naukowy termin, który można zobaczyć w teście fizyki. W rzeczywistości jest to proces, którego każdy doświadcza, gdy obiekt oddaje ciepło. Nazywa się to także „przenoszeniem ciepła” w inżynierii i „promieniowaniem ciała czarnego” w fizyce.
Wszystko we wszechświecie promieniuje ciepło. Niektóre rzeczy emitują znacznie WIĘCEJ ciepła niż inne. Jeśli obiekt lub proces jest powyżej zera absolutnego, oddaje ciepło. Biorąc pod uwagę, że sama przestrzeń może mieć tylko 2 lub 3 stopnie Kelvina (co jest dość cholernie zimne!), Nazwanie jej „promieniowaniem cieplnym” wydaje się dziwne, ale jest to faktyczny proces fizyczny.
Pomiar ciepła
Promieniowanie cieplne może być mierzone za pomocą bardzo czułych przyrządów - w zasadzie zaawansowanych technologicznie termometrów. Konkretna długość fali promieniowania będzie całkowicie zależeć od dokładnej temperatury obiektu. W większości przypadków emitowane promieniowanie nie jest czymś, co można zobaczyć (tak zwane „światło optyczne”). Na przykład bardzo gorący i energiczny obiekt może promieniować bardzo silnie w promieniach rentgenowskich lub ultrafioletowych, ale być może nie wygląda tak jasno w świetle widzialnym (optycznym). Niezwykle energetyczny obiekt może emitować promienie gamma, których zdecydowanie nie widzimy, a następnie światło widzialne lub promieniowanie rentgenowskie.
Najczęstszym przykładem przenoszenia ciepła w astronomii jest to, co robią gwiazdy, szczególnie nasze Słońce. Świecą i wydzielają ogromne ilości ciepła. Temperatura powierzchni naszej gwiazdy centralnej (około 6000 stopni Celsjusza) odpowiada za produkcję białego „światła widzialnego” docierającego do Ziemi. (Słońce wydaje się żółte z powodu efektów atmosferycznych.) Inne obiekty emitują również światło i promieniowanie, w tym słoneczne obiekty systemowe (głównie podczerwień), galaktyki, regiony wokół czarnych dziur i mgławice (międzygwiezdne chmury gazu i kurz).
Inne typowe przykłady promieniowania cieplnego w naszym codziennym życiu obejmują cewki na górze kuchenki, gdy one są ogrzewane, ogrzewana powierzchnia żelaza, silnik samochodu, a nawet emisja podczerwieni z człowieka ciało.
Jak to działa
Gdy materia jest podgrzewana, energia kinetyczna jest przekazywana naładowanym cząsteczkom, które tworzą strukturę tej materii. Średnia energia kinetyczna cząstek jest znana jako energia cieplna układu. Ta przekazana energia cieplna spowoduje oscylację cząstek i przyspieszenie, co powoduje powstanie pola elektromagnetycznego promieniowanie (który jest czasami określany jako światło).
W niektórych dziedzinach termin „przenoszenie ciepła” jest używany przy opisywaniu wytwarzania energii elektromagnetycznej (tj. Promieniowania / światła) w procesie ogrzewania. Ale to po prostu spojrzenie na pojęcie promieniowania cieplnego z nieco innej perspektywy i terminy naprawdę wymienne.
Systemy promieniowania cieplnego i ciała czarnego
Obiekty z czarnym ciałem to te, które doskonale wykazują określone właściwości absorbujący każda długość fali promieniowania elektromagnetycznego (co oznacza, że nie odbijaliby światła o żadnej długości fali, stąd określenie ciało czarne), a także doskonale emitować światło po ich podgrzaniu.
Konkretna szczytowa długość fali emitowanego światła jest określana na podstawie prawa Wien'a, które stwierdza, że długość fali emitowanego światła jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury obiektu.
W szczególnych przypadkach obiektów na czarnym ciele promieniowanie cieplne jest jedynym „źródłem” światła z obiektu.
Obiekty takie jak nasze Słońce, chociaż nie są idealnymi emiterami ciała czarnego, wykazują takie cechy. Gorąca plazma w pobliżu powierzchni Słońca generuje promieniowanie cieplne, które ostatecznie trafia na Ziemię w postaci ciepła i światła.
W astronomii promieniowanie ciała czarnego pomaga astronomom zrozumieć wewnętrzne procesy obiektu, a także jego interakcję z lokalnym środowiskiem. Jednym z najbardziej interesujących przykładów jest kosmiczne tło mikrofalowe. Jest to pozostałość poświaty z energii zużytej podczas Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce około 13,7 miliarda lat temu. Oznacza to punkt, w którym młody wszechświat ostygł wystarczająco, by protony i elektrony we wczesnej „pierwotnej zupie” połączyły się, tworząc neutralne atomy wodoru. To promieniowanie z tego wczesnego materiału jest dla nas widoczne jako „blask” w obszarze mikrofal widma.
Edytowane i rozwinięte przez Carolyn Collins Petersen