تشعيعحراري هو المصطلح المستخدم للقول بأن بعض الجسم يتعرض للإشعاع الحراري. يعتبر التشعيع الحراري إحدى العمليات الرئيسية لـ نقلفيالحرارة، تحدث هذه العملية من خلال قضيةفيموجات كهرومغناطيسية، منذ كل الجثث التي في درجات الحرارة أعلاه الصفر المطلق تنبعث منها إشعاع حراري. في هذا النوع من العمليات ، يتم تحويل جزء من الطاقة الحرارية للجسم إلى طاقة كهرومغناطيسية والعكس صحيح.
نظرةأيضا:علم الحرارة - دراسة الظواهر المتعلقة الحرارة ودرجة الحرارة
كيف يحدث الإشعاع الحراري
ال إشعاعحراري تم إنشاؤه من تحركات اهتزازمن عندذراتوالجزيئات، المكونات الأساسية لكل مادة. على عكس العمليات الأخرى لـ انتقال الحرارة، مثل القيادة و الحمليمكن أن يحدث التشعيع دون الحاجة إلى وسيط فيزيائي لتوصيل الحرارة ، وهذا ممكن فقط لأن الموجات الكهرومغناطيسية يمكن أن تنتشر في الفراغ.
عندما يمتص ، يسخن الإشعاع الحراري الأجسام. ومع ذلك ، هناك أجسام يمكن أن تمتصه بسهولة أكبر. عوامل مثل اللونيؤثر التركيب الكيميائي ومستويات الطاقة للذرات بشكل مباشر على قدرة امتصاص الحرارة. مثال على ذلك الملابس الداكنة ، والتي تسخن بسرعة أكبر من الملابس الخفيفة ، وذلك بفضل قدرتها الأكبر على امتصاص الحرارة عند إشعاعها.
لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)
التشعيع والإشعاع
بينما الكلمة إشعاع يعود الى الطاقة المنبعثة في شكل موجات كهرومغناطيسية ، فإن تشعيع يعود الى مكشوفلهذا الإشعاع. على سبيل المثال: الإشعاع الشمسي يشع كوكب الأرض ويزوده بالطاقة على شكل حرارة و ضوء مرئي. تشير كلمة تشعيع إلى كلمة إشعاع بنفس طريقة المغناطيسية يتعلق بالمغنطة ، على سبيل المثال.
نظرةأيضا: 7 أسئلة لم تجب الفيزياء
الإشعاع والموجات الكهرومغناطيسية
لا تحمل كل الموجات الكهرومغناطيسية الحرارة. في أمواجالكهرومغناطيسي التي تكون تردداتها في مناطق قريبة من ترددات اللونأحمر إنه من الأشعة تحت الحمراء هم انهم أكثرفعال الى نقلفيالحرارة من الآخرين. علاوة على ذلك ، من المعروف أن الطريقة التي تتفاعل بها الموجات الكهرومغناطيسية مع المادة تعتمد على ترددها.
تحقق من التأثيرات الأكثر شيوعًا التي يمكن أن يسببها كل نوع من الموجات الكهرومغناطيسية:
- الميكروويف: لها طول موجي طويل عندما تتفاعل مع المادة ويمكن أن تسبب ذرات و تؤدي الجزيئات حركات دورانية ، كما يحدث مع جزيئات الماء داخل الفرن الميكروويف.
- الأشعة تحت الحمراء: تمتص المادة تقريبًا بالكامل ، وهذا النوع من الموجات الكهرومغناطيسية مسؤول عن معظم انتقال الحرارة. عندما تتفاعل مع المادة ، تتسبب الأشعة تحت الحمراء في اهتزاز الذرات والجزيئات بكثافة أكبر.
- ضوء مرئي: موزعة بين ترددات تتراوح من الأحمر إلى البنفسجي ، فهي قادرة على تعزيز إثارة الإلكترونات. هذه الترددات للضوء قادرة على تحفيز التغيرات في مستويات طاقة الذرات.
- فوق بنفسجي: مثل الضوء المرئي ، فإنه يعزز إثارة الإلكترون ، ومع ذلك ، فإن ترددات الأشعة فوق البنفسجية الأعلى مؤينة ، أي بسبب طاقتها العالية ، تصبح قادرة على تمزيق الإلكترونات من ذرات.
- الأشعة السينية: تعزز تأين الذرات وكذلك تشتت كومبتون ، في هذه الظاهرة ، الذرات التي تمتص الأشعة السينية تعيد إرسالها بترددات منخفضة.
- جاما: موجات كهرومغناطيسية ذات قدرة اختراق عالية وذات قدرة عالية على تأين الذرات والجزيئات.
عند تعرضها للأشعة تحت الحمراء ، تمتصها الذرات والجزيئات ، مما يؤدي إلى زيادة اهتزازها الحراري. في الشحنات الكهربائية الموجودة في الذرات تهتز أيضًا ، لذلك يتم إعادة إرسال هذا الإشعاع نحو أجسام أخرى.
لا توجد لحظة حتى لا نتبادل فيها الحرارة ، على شكل موجات كهرومغناطيسية ، مع الأجسام من حولنا. وفقا لما القانون الصفري للديناميكا الحرارية، يحدث هذا التبادل حتى حالة التوازن الحراري.
نظرةأيضا:الطيف الكهرومغناطيسي - الترددات المحتملة للموجات الكهرومغناطيسية
إشعاع الجسم الأسود
واحد الجسمأسود إنه كائن مثالي ، أي أنه اقتراح نظري. وفقًا للنظرية ، يجب أن يكون الجسم الأسود قادرة على امتصاص كل الإشعاع المتساقط على سطحه. بمجرد أن يصل هذا الجسم إلى الرصيدحراري بين أجزائه ، فإنه سيصدر إشعاعحراري بنفس المعدل الذي تمتصه به.
في الطبيعة ، لا توجد أجسام سوداء مثالية ، ولكن هناك أجسام قريبة جدًا من هذا الموقف ، مثل النجوم ، قادرة على امتصاص كل الإشعاع الذي يسقط عليها.
بفضل تفسيرات علماء الفيزياء المهمين مثل جوزيفستيفان و لودفيجبولتزمان ، اليوم يمكننا ربط الطاقة التي يشعها سطح الأجسام السوداء بدرجات حرارتها ، تمامًا كما تفعل موازين الحرارة. الليزر، اتصل البيرومترات.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك قوانين فيزيائية ، مثل قانون فيينا، والتي تربط بين تردد الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة على شكل إشعاع حراري ودرجة حرارة الجسم الذي ينبعث منها. من خلال هذه القوانين تمكنا من تقدير درجة الحرارة والعمر النجوم والكواكب البعيدة للغاية.
لقد تجاوزت دراسات إشعاع الجسم الأسود قوانين ستيفان بولتزمان و قانونفيفيينا. بحثًا عن حل لمشكلة تبدو غير قابلة للحل ، الفيزيائي الألماني ماكس بلانك اقترح وجود رزم صغيرة من الضوء ، الفوتونات (والتي كانت تسمى كميات الضوء). في الموسم ، بلانك تعرض لانتقادات شديدة ولم يتم قبول اقتراحه بشكل جيد في الأوساط الأكاديمية. ومع ذلك ، في عام 1905 ، البرت اينشتاين استفاد من هذه الحجة لشرح التأثير الكهروضوئيوالتي أكسبته جائزة نوبل في الفيزياء.
من جانبي رافائيل هيلربروك
هل ترغب في الإشارة إلى هذا النص في مدرسة أو عمل أكاديمي؟ نظرة:
هيلربروك ، رافائيل. "الإشعاع الحراري" ؛ مدرسة البرازيل. متوفر في: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/irradiacao-termica.htm. تم الوصول إليه في 27 يونيو 2021.
