Передача тепла излучением

Излучение является одним из способов передачи тепла. Вы сами можете испытать его воздействие, когда выходите из душа мокрыми, ежась от холода. В этот момент, подойдя поближе к светящейся в ванной комнате лампе накаливания, без прикосновения к ней (иначе обожжётесь) можно почувствовать её тепло. Из-за чего так происходит? Конечно, из-за того, что здесь действует простой физический закон. Горячая лампа испускает в направлении вас тепловые лучи и согревает вас благодаря излучению.

Передача тепла излучением от лампы происходит таким же образом, каким тепло доходит до нас от солнца. Ведь Солнце является огромным тепловым реактором, расположенным на расстояние в 149 миллионов километров от нашей планеты. И на Земле нет ничего, что было бы способно производить даже малую часть той энергии, которая поступает к нам сквозь вакуум космоса. Солнечная энергия попадает на Землю в виде излучения, которое вы можете самостоятельно почувствовать, если, выйдя на улицу в солнечный день, позволите солнцу согреть ваше лицо своими лучами.

Физика передачи тепла иизлучением

Тепловое излучение представляет из себя электромагнитные волны. С излучением электромагнитные волны переносят энергию. Эти волны возбуждается электрическими зарядами, которые движутся с ускорением. На микроскопическом уровне при увеличении температуры объектов, частицы, из которых состоят эти объекты, начинают колебаться все сильнее и сильнее, вызывая все большее ускорение электрических зарядов. Таков механизм возникновения теплового излучения.

Любой объект в нашем окружении постоянно испускает тепловые лучи. К примеру, рожок мороженого тоже излучает тепловую энергию. И даже вы всё время её излучаете, но этого не видно, так как это свечение находится в инфракрасной части спектра. Тем не менее, этот свет становятся видимым при использовании приборов, работающих в инфракрасном диапазоне, что вам, вероятно, знакомо благодаря кино или телевидению. Вы даже сможете сделать своё «инфракрасное селфи» с помощью тепловизора, если захотите.

Вы осуществляете передачу тепла излучением постоянно и во всех направлениях, в то время как все, что вас окружает, в свою очередь испускает тепловые лучи в вашу сторону. Когда тело имеет такую же температуру, что и все окружающие тела, то все тела в такой системе находятся в тепловом равновесии. Если же окружающая вас среда не излучает тепло в вашу сторону, вы замерзаете. Именно поэтому космический вакуум такой холодный. Вам не нужно прикасаться к чему-либо в космическом пространстве, чтобы утратить тепло своего тела и замерзнуть, вы потеряете все тепло не из-за теплопередачи или конвекции (это два других возможных способа передачи тепла, кроме излучения), а из-за того, что тепловая энергия излучится из вашего тела в окружающее космическое пространство.

Когда объект нагревается до высокой температуры, он начинает светиться красным цветом (это объясняет, почему вы, излучая тепловую энергию, не начинаете светиться красным в видимом спектре — ваша температура для того слишком мала). В процессе дальнейшего нагревания объекта, цвет его излучения меняется, проходя через оранжевый, желтый и дальше по спектру, чем горячее — тем меньше длина волны излучения.

Сергей Валерьевич, репетитор по физике в Москве