Топлинното излъчване звучи като един страховит термин, който бихте виждали на тест по физика. Всъщност това е процес, който всеки изпитва, когато даден обект отделя топлина. Нарича се още „пренос на топлина“ в инженерството и „радиация на черно тяло“ във физиката.
Всичко във Вселената излъчва топлина. Някои неща излъчват много ПОВЕЧЕ топлина от други. Ако обект или процес е над абсолютната нула, той отделя топлина. Като се има предвид, че самото пространство може да бъде само 2 или 3 градуса Келвин (което е доста проклет студ!), Наричайки го „топлинна радиация“ изглежда странно, но това е действителен физически процес.
Измерване на топлина
Топлинното излъчване може да се измерва с много чувствителни инструменти - по същество високотехнологични термометри. Специфичната дължина на вълната на излъчване изцяло ще зависи от точната температура на обекта. В повечето случаи излъченото лъчение не е нещо, което можете да видите (това, което наричаме „оптична светлина“). Например, много горещ и енергичен обект може да излъчва много силно в рентгенова или ултравиолетова, но може би не изглежда толкова ярко при видима (оптична) светлина. Изключително енергичен обект може да излъчва гама лъчи, които определено не можем да видим, последвани от видима или рентгенова светлина.
Най-често срещаният пример за пренос на топлина в областта на астрономията какво правят звездите, особено нашето Слънце. Те блестят и отделят огромни количества топлина. Температурата на повърхността на нашата централна звезда (приблизително 6000 градуса по Целзий) е отговорна за производството на бялата "видима" светлина, която достига до Земята. (Слънцето изглежда жълто поради атмосферните ефекти.) Други обекти също излъчват светлина и радиация, включително слънчева системни обекти (предимно инфрачервени), галактики, районите около черните дупки и мъглявините (междузвездни облаци от газ и прах).
Други често срещани примери за топлинно излъчване в ежедневието ни включват бобините на плота на печката, когато те са се нагряват, нагрятата повърхност на желязо, мотора на автомобил и дори инфрачервеното излъчване от човека тяло.
Как работи
С нагряването на материята кинетичната енергия се предава на заредените частици, които съставляват структурата на тази материя. Средната кинетична енергия на частиците е известна като топлинна енергия на системата. Тази придавана топлинна енергия ще накара частиците да се колебаят и да се ускорят, което създава електромагнитни радиация (което понякога се нарича светлина).
В някои полета терминът "топлопренос" се използва, когато се описва производството на електромагнитна енергия (т.е. радиация / светлина) чрез процеса на нагряване. Но това е просто да се разгледа концепцията за топлинното излъчване от малко по-различна гледна точка и термините наистина са взаимозаменяеми.
Системи за топлинно излъчване и черно тяло
Предмети с черно тяло са тези, които отлично проявяват специфичните свойства увлекателен всяка дължина на вълната на електромагнитното излъчване (което означава, че те не биха отразявали светлина с дължина на вълната, оттук и терминът черно тяло) и те също така перфектно емитират светлина, когато се нагряват.
Специфичната дължина на вълната на излъчваната светлина се определя от закона на Wien, който гласи, че дължината на вълната на излъчваната светлина е обратно пропорционална на температурата на обекта.
В специфичните случаи на обекти с черно тяло, топлинното излъчване е единственият "източник" на светлина от обекта.
Обекти като нашето Слънце, макар и да не са перфектни излъчватели на черно тяло, показват такива характеристики. Горещата плазма близо до повърхността на Слънцето генерира топлинното излъчване, което в крайна сметка го превръща в Земята като топлина и светлина.
В астрономията лъчението на черно тяло помага на астрономите да разберат вътрешните процеси на обекта, както и взаимодействието му с местната среда. Един от най-интересните примери е този, излъчен от космическия микровълнов фон. Това е остатък от сиянието от енергиите, изразходвани по време на Големия взрив, възникнал преди около 13,7 милиарда години. Той бележи момента, в който младата Вселена се е охладила достатъчно, за да се протони и електрони в ранната „изначална супа“ да се съчетаят, за да образуват неутрални атоми на водород. Това излъчване от този ранен материал е видимо за нас като "сияние" в микровълновата област на спектъра.
Редактиран и разширен от Каролин Колинс Петерсен