הַקרָנָהתֶרמִי הוא המונח המשמש לומר כי גוף כלשהו נחשף לקרינה תרמית. הקרנה תרמית היא אחד התהליכים העיקריים של לְהַעֲבִירבחוֹם, תהליך זה מתרחש באמצעות נושאבגלים אלקטרומגנטיים, מכיוון שכל הגופות שנמצאות טמפרטורות מעל של אפס מוחלט פולטים קרינה תרמית. בתהליך מסוג זה, חלק מהאנרגיה התרמית של הגופים מומרת לאנרגיה אלקטרומגנטית ולהיפך.
תראהגַם:תרמולוגיה - חקר תופעות הקשורות ל חום וטמפרטורה
כיצד מתרחשת קרינה תרמית
ה קְרִינָהתֶרמִי נוצר מתנועות של רֶטֶטמאטומיםומולקולות, המרכיבים הבסיסיים של כל החומר. בניגוד לתהליכים אחרים של העברת חום, כמו נהיגה ו הולכת חום, הקרנה יכולה להתרחש ללא צורך במדיום פיזי להוביל חום, וזה אפשרי רק מכיוון שגלים אלקטרומגנטיים יכולים להתפשט בוואקום.
כאשר נקלט, קרינה תרמית מחממת גופים. עם זאת, ישנם גופים שיכולים לספוג אותו ביתר קלות. גורמים כגון צֶבַעההרכב הכימי ורמות האנרגיה של האטומים משפיעים ישירות על יכולת ספיגת החום. דוגמה לכך היא לבוש כהה, שמתחמם מהר יותר מאשר ביגוד קל, הודות ליכולתו הגדולה יותר לספוג חום בעת קרינתו.
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
הקרנה וקרינה
ואילו המילה קְרִינָה מתייחס ל אנרגיה שנפלטת בצורה של גלים אלקטרומגנטיים, ה- הַקרָנָה מתייחס ל חשיפהלקרינה זו. לדוגמא: קרינת השמש מקרינה את כדור הארץ ומספקת לו אנרגיה בצורת חום ו אור נראה. המילה קרינה מתייחסת למילה קרינה באותו אופן כמו מַגנֶטִיוּת מתייחס למשל למגנט.
תראהגַם: 7 שאלות שהפיזיקה לא ענתה עליה
הקרנה וגלים אלקטרומגנטיים
לא כל הגלים האלקטרומגנטיים נושאים חום. בְּ גליםאלקטרומגנטית התדרים שלהם באזורים הקרובים לתדרים של צֶבַעאָדוֹם זה מ אינפרא אדום הם יותריָעִיל אל ה לְהַעֲבִירבחוֹם מהאחרים. יתר על כן, ידוע כי האופן שבו גלים אלקטרומגנטיים מתקשרים עם חומר תלוי בתדירותם.
בדוק את ההשפעות הנפוצות ביותר שכל סוג של גל אלקטרומגנטי יכול לגרום לחשיבות:
- מיקרוגל: בעלי אורך גל ארוך כאשר הם מתקשרים עם חומר ויכולים לגרום לאטומים ו מולקולות מבצעות תנועות סיבוב, כפי שקורה עם מולקולות מים בתוך תנור מיקרוגל.
- אינפרא אדום: נספג כמעט לחלוטין בחומר, גל אלקטרומגנטי מסוג זה אחראי על מרבית העברת החום. כאשר הוא מתקשר עם חומר, אינפרא אדום גורם לאטומים ולמולקולות לרטוט בעוצמה רבה יותר.
- אור נראה: מופץ בין תדרים הנעים בין אדום לסגול, הוא מסוגל לקדם את עירור אלקטרונים. תדרים אלה של אור מסוגלים לעורר שינויים ברמות האנרגיה של האטומים.
- אוּלְטרָה סָגוֹל: כמו אור גלוי, הוא מקדם עירור אלקטרונים, עם זאת, התדרים האולטרה סגולים הגבוהים יותר הם מייננים, כלומר בגלל האנרגיה הגבוהה שלהם, הם מסוגלים לקרוע אלקטרונים מהם אטומים.
- צילום רנטגן: לקדם יינון של אטומים וגם פיזור קומפטון, בתופעה זו, האטומים הקולטים צילומי רנטגן פולטים אותו מחדש בתדרים נמוכים יותר.
- גמא: גלים אלקטרומגנטיים בעלי כוח חדירה גבוה ובעל יכולת מייננת אטומים ומולקולות.
כאשר הם נחשפים לקרינת אינפרא אדום, אטומים ומולקולות סופגים אותה וגורמים לרטט התרמי שלהם להתגבר. בְּ מטענים חשמליים שנמצאים באטומים רוטטים גם הם, ולכן קרינה זו נפלטת מחדש כלפי גופים אחרים.
אין אפילו רגע בו איננו מחליפים חום, בצורת גלים אלקטרומגנטיים, עם הגופים סביבנו. לפי מה חוק אפס של תרמודינמיקה, החלפה זו מתרחשת עד למצב של איזון תרמי.
תראהגַם:ספקטרום אלקטרומגנטי - התדרים האפשריים של גלים אלקטרומגנטיים
קרינת גוף שחור
אחד גוּףשָׁחוֹר זהו אובייקט אידיאלי, כלומר, הוא הצעה תיאורטית. על פי התיאוריה, גוף שחור חייב להיות מסוגלים לקלוט את כל הקרינה הנופלת על פניו. ברגע שהגוף הזה מגיע ל איזוןתֶרמִי בין חלקיו, היא תנפיק קְרִינָהתֶרמִי באותו קצב בו הוא סופג אותו.
בטבע אין גופים שחורים אידיאליים, אולם ישנם כאלו שקרובים מאוד למצב זה, כמו כוכבים, המסוגלים לספוג את כל הקרינה שנופלת עליהם.
בזכות ההסברים של פיזיקאים חשובים, כמו יוסףסטפן ו לודוויגבולצמן, כיום אנו יכולים לקשר ישירות את הכוח שמקרין פני השטח של גופים שחורים עם הטמפרטורה שלהם, בדיוק כפי שעושים מדחומים. לייזר, שקוראים לו פירומטרים.
בנוסף, ישנם חוקים פיזיקליים, כגון חוק וינה, המתייחסים לתדירות הגלים האלקטרומגנטיים הנפלטים בצורה של קרינה תרמית לטמפרטורת הגוף שפולט אותם. באמצעות חוקים אלה הצלחנו לאמוד את הטמפרטורה והגיל כוכבים וכוכבי לכת רחוקים ביותר.
מחקרים על קרינת גוף שחור חרגו מ- חוקים של סטפן-בולצמן ושל ה חוֹקבוינה. בחיפוש אחר פיתרון לבעיה לכאורה בלתי מסיסת, הפיזיקאי הגרמני מקס פלאנק הציע קיומם של חבילות אור קטנות, הפוטונים (שנקראו כמות אור). בעונה, פלאנק הוא ספג ביקורת קשה והצעתו לא התקבלה היטב באקדמיה. עם זאת, בשנת 1905, אלברט איינשטיין עשה שימוש בטיעון זה כדי להסביר את אפקט פוטואלקטרי, שזיכה אותו בפרס נובל לפיזיקה.
על ידי רפאל הלרברוק
האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:
הלרברוק, רפאל. "הקרנה תרמית"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/irradiacao-termica.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.
