Toplotno sevanje zveni kot en geeky izraz, ki bi ga videli na fizičnem testu. Pravzaprav gre za postopek, ki ga doživljajo vsi, ko predmet odda toploto. Imenujejo ga tudi "prenos toplote" v inženirstvu in "sevanje črnega telesa" v fiziki.
Vse v vesolju izžareva toploto. Nekatere stvari oddajajo veliko VEČE toplote kot druge. Če je predmet ali postopek nad absolutno ničlo, oddaja toploto. Glede na to, da je prostor lahko samo 2 ali 3 stopinje Kelvina (kar je precej hladno!), Se mu zdi "toplotno sevanje" čudno, vendar gre za dejanski fizični proces.
Merjenje toplote
Toplotno sevanje lahko merimo z zelo občutljivimi instrumenti - v bistvu visokotehnološkimi termometri. Specifična valovna dolžina sevanja bo v celoti odvisna od natančne temperature predmeta. V večini primerov oddajano sevanje ni nekaj, kar lahko vidite (čemur pravimo "optična svetloba"). Na primer, zelo vroč in energičen predmet lahko zelo močno seva v rentgenskih ali ultravijoličnih žarkih, vendar morda ne bi bil videti tako svetel v vidni (optični) svetlobi. Izjemno energijski objekt lahko oddaja gama žarke, ki jih zagotovo ne vidimo, ki bi jim sledila vidna ali rentgenska svetloba.
Najpogostejši primer prenosa toplote na področju astronomije, kar počnejo zvezde, zlasti naše Sonce. Sijajo in oddajajo ogromno toplote. Površinska temperatura naše osrednje zvezde (približno 6000 stopinj Celzija) je odgovorna za proizvodnjo bele "vidne" svetlobe, ki doseže Zemljo. (Sonce je zaradi atmosferskih vplivov rumeno.) Tudi drugi predmeti oddajajo svetlobo in sevanje, vključno s soncem sistemski predmeti (večinoma infrardeči), galaksije, regije okoli črnih lukenj in meglice (medzvezdni oblaki plina in prah).
Drugi pogosti primeri toplotnega sevanja v našem vsakdanjem življenju so tuljave na plošči peči, ko so segrevajo, segreta površina likalnika, motor avtomobila in celo infrardeča emisija iz človeka telo.
Kako deluje
Ko se snov segreva, se kinetična energija oddaja nabitim delcem, ki tvorijo strukturo te snovi. Povprečna kinetična energija delcev je znana kot toplotna energija sistema. Ta podeljena toplotna energija bo delce nihala in pospešila, kar ustvarja elektromagnetno sevanje (ki se včasih imenuje tudi svetloba).
Na nekaterih poljih se izraz "prenos toplote" uporablja pri opisovanju proizvodnje elektromagnetne energije (tj. Sevanja / svetlobe) s postopkom segrevanja. Toda to je preprosto pogled na koncept toplotnega sevanja z nekoliko drugačne perspektive in izrazi so resnično zamenljivi.
Sistemi toplotnega sevanja in črnega telesa
Predmeti iz črnega telesa so tisti, ki odlično kažejo posebne lastnosti absorbira vsaka valovna dolžina elektromagnetnega sevanja (kar pomeni, da ne bi odbijali svetlobe nobene valovne dolžine, od tod tudi izraz črno telo) in bodo tudi odlično oddajati svetloba, ko se segrejejo.
Specifična največja valovna dolžina svetlobe, ki jo oddaja, je določena z Wienovim zakonom, ki določa, da je valovna dolžina oddane svetlobe obratno sorazmerna s temperaturo predmeta.
V posebnih primerih črnih telesnih predmetov je toplotno sevanje edini "vir" svetlobe iz predmeta.
Predmeti, kot so naše Sonce, vendar niso popolni izdajniki črnega telesa, vendar imajo take lastnosti. Vroča plazma v bližini Sončeve površine ustvarja toplotno sevanje, ki sčasoma na Zemljo postane toplota in svetloba.
V astronomiji sevanje črnega telesa pomaga astronomom razumeti notranje procese predmeta in njegovo interakcijo z lokalnim okoljem. Eden najbolj zanimivih primerov je tisti, ki ga oddaja kozmično mikrovalovno ozadje. To je ostanek energije, porabljene med velikim praskom, ki se je zgodil pred približno 13,7 milijarde let. Označuje točko, ko se je mlado vesolje v zgodnji "primordialni juhi" dovolj ohladilo, da so se protoni in elektroni združili, da so tvorili nevtralne atome vodika. To sevanje iz tistega zgodnjega materiala nam je vidno kot "sijaj" v mikrovalovnem območju spektra.
Uredil in razširil avtor Carolyn Collins Petersen