Varmoradiado

Varmegaj metalaĵoj ĉe forĝisto.
La flava-oranĝa brilo estas la videbla parto de la termoradiado elsendita pro la alta temperaturo. Ĉio alia en la bildo estas brilanta per termoradiaj ondoj ankaŭ, sed malpli hele kaj ĉe longegaj ondolongoj, tiel ke la homa okulo ne povas percepti ilin. Transruĝa fotilo povas montri ĉi tiun radiadon (Vidu Termografio).

Termoradiado estas elektromagneta radiado, elsendita de ĉiu korpo pro sia temperaturo.

Specifaj ecoj

La koloro de la elsendita radiado dependas de la temperaturo.
Ekzemple inkandeska filamento radias ruĝe kiam 700-grada kaj helflave kiam varmiĝinta al 2.500°C. Parto de la radiado estas en la transruĝo, parto en aliaj koloroj de la videbla spektro.

Termoradiado konsistas el multaj frekvencoj. Ĝia spektro dependas de la korpo-temperaturo: ju pli varma la radianta korpo,

• des pli granda estas la intenseco kaj la tuta povumo (vidu: Leĝo de Stefan-Boltzmann).
• des pli granda estas la frekvenco de la intenso-maksimumo en la spektro (vidu: leĝo de Planck kaj leĝo de Wien pri ŝoviĝo).

Termoradiado estas grava fenomeno koncerne al energitransporto. Kontraste al aliaj energitransportmekanismoj, kiel ekzemple varmokonvekcio aŭ varmodifuzo, kiuj bezonas minimuman densecon de partikloj, radiado ankaŭ efikas en vakuo.

Emisia koeficiento de diversaj korpoj

Diversaj korpoj samtemperaturaj ĝenerale radias je malsama intenseco, tamen laŭteorie ekzistas plej forte emisianta korpo, nome la "nigra korpo". La intenseco de radiado de iu korpo rilate al nigra korpo de sama temperaturo estas priskribita per la emisia koeficiento de tiu korpo laŭ:

$\epsilon _{k}={\frac {I_{k}}{I_{nk}}}$
kun

$\epsilon _{k}$ : emisia koeficiento,

$I_{k}$ : intenseco (unuo: W/m²) de radiado de la korpo ĉe ĝia surfaco,

$I_{nk}$ : intenseco de radiado de la nigra korpo ĉe ĝia surfaco.

Emisiaj koeficientoj estas inter 0 ("blanka korpo" = nenion elsendanta korpo) kaj 1 (nigra korpo). Ofte la emisia koeficiento de korpo esence dependas de la frekvenco $\nu$.

Rilato inter emisia kaj absorba koeficientoj

Nur parto de la radiado alvenanta sur korpo absorbiĝas, la resto reflektiĝas aŭ trairas la korpon. Korpo kiu bone absorbas ankaŭ bone elsendas. La koeficientoj de emisio kaj absorbo havas ekzakte la saman valoron (Leĝo de Kirchhoff pri radiado).

$\epsilon (\nu )=\alpha (\nu )$

$\alpha (\nu )$: absorba koeficiento, estas inter 0 (nenion absorbanta korpo) kaj 1 (nigra korpo)

$\nu$: frekvenco de la radiado

Pro tio:

• bone reflektanta korpo, ekzemple metalo kun polurita surfaco, apenaŭ radias.
• multe absorbanta korpo, ekzemple malgranda enira truo al granda kavo, bone radias.
• nigra korpo, kiu absorbas perfekte, radias plejforte.

Spektroj de kelkaj tipaj termoradiantaj korpoj

Ĉe ĉambrotemperaturo (20°C) ĝis ĉ. 400 °C korpoj elsendas nur transruĝan radiadon, kiu estas nevidebla por homa okulo.

La spektro de pli varmaj korpoj etendiĝas en la videblan frekvencintervalon (t.e. "lumo"). Al tiu kategorio apartenas plej oftaj termoradiiloj. Ekzemplo pri termoradiilo estas (krad)rostilo, alia estas inkandeska lampo kun karakteriza temperaturo de ĉ. 2000 ĝis 3000°C. Ambaŭkaze la termoradiilo radias nur malgrandan parton de povumo en videbla frekvencintervalo, kontraste, pliparto de povumo estas en la transruĝa. Tial termoradiiloj estas bone por varmigi, sed por nur lumigi nuntempe ekzistas pliefikaj iloj, ekzemple LED aŭ fluoreska lampo.

La sunspektro similas al radiado de nigra korpo kun temperaturo de 5.800 K (6.073°C). La maksimumo de povumo estas je ondolongo de 500 nm (t.e. verda lumo). Ĝi elsendas ankaŭ transruĝan, videblan kaj transviolan radiadon.

Ekzistas multaj steloj pli varmaj ol la suno, konata ekzemplo estas Siriuso A, kiu havas surfacan temperaturon de ĉ. 10.000 K, ĝia maksimumo de radiata povumo estas en la transviola.

Vidu ankaŭ

• Nigra korpo
• Temperaturo
• Leĝo de Stefan-Boltzmann
• Leĝo de Kirchhoff pri radiado
• Leĝo de Planck
• Leĝo de Wien pri ŝoviĝo

Literaturo

• Grimsel, Lehrbuch der Physik, Bd. 3 Optik, Teubner Verlag Leipzig (1988)

Eksteraj ligiloj

• Fiziko de termoradiado. (germane) Ĉe: Webgeo, interretejo por lerni pri geografio kaj parencaj sciencoj (vizitita la 25-an de februaro 2009)