Bestralingthermisch is de term die wordt gebruikt om te zeggen dat een lichaam wordt blootgesteld aan thermische straling. Thermische bestraling is een van de belangrijkste processen van overdrachtinwarmte, dit proces vindt plaats via de kwestieinelektromagnetische golven, aangezien alle lichamen die zich in temperaturen boven van absolute nulpunt warmtestraling afgeven. Bij dit soort processen wordt een deel van de thermische energie van het lichaam omgezet in elektromagnetische energie en omgekeerd.
Kijkenook:Thermologie - studie van verschijnselen gerelateerd aan warmte en temperatuur
Hoe thermische straling ontstaat
DE stralingthermisch wordt gegenereerd door de bewegingen van trillingenVanatomenen moleculen, de basisbestanddelen van alle materie. In tegenstelling tot andere processen van warmteoverdracht, zoals autorijden en convectie, kan bestraling plaatsvinden zonder dat een fysiek medium nodig is om warmte te geleiden, en dit is alleen mogelijk omdat elektromagnetische golven zich in het vacuüm kunnen voortplanten.
Wanneer geabsorbeerd, thermische straling verwarmt lichamen. Er zijn echter lichamen die het gemakkelijker kunnen absorberen. Factoren zoals: kleur, hebben de chemische samenstelling en energieniveaus van de atomen direct invloed op het warmteabsorptievermogen. Een voorbeeld hiervan is donkere kleding, die sneller opwarmt dan lichte kleding, dankzij het grotere vermogen om warmte op te nemen bij straling.
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Bestraling en straling
terwijl het woord straling verwijst naar energie die wordt uitgestoten in de vorm van elektromagnetische golven, de bestraling verwijst naar blootstellingaan deze straling. Bijvoorbeeld: zonnestraling straalt de planeet Aarde uit en voorziet haar van energie in de vorm van warmte en zichtbaar licht. Het woord bestraling heeft op dezelfde manier betrekking op het woord straling als magnetisme heeft bijvoorbeeld betrekking op magnetisatie.
Kijkenook: 7 vragen die natuurkunde niet heeft beantwoord
Bestraling en elektromagnetische golven
Niet alle elektromagnetische golven dragen warmte. Bij golvenelektromagnetisch waarvan de frequenties in regio's dicht bij de frequenties van de liggen kleurrood Het is van infrarood zij zijn meerefficiënt naar de overdrachtinwarmte dan de anderen. Verder is bekend dat de manier waarop elektromagnetische golven interageren met materie afhangt van hun frequentie.
Bekijk de meest voorkomende effecten die elk type elektromagnetische golf kan veroorzaken:
- Magnetron: hebben een lange golflengte wanneer ze interageren met materie en kunnen atomen en moleculen voeren rotatiebewegingen uit, zoals gebeurt met watermoleculen in een oven magnetron.
- Infrarood: bijna volledig door materie wordt geabsorbeerd, is dit type elektromagnetische golf verantwoordelijk voor het grootste deel van de warmteoverdracht. Wanneer het in wisselwerking staat met materie, zorgt infrarood ervoor dat atomen en moleculen met grotere intensiteit trillen.
- Zichtbaar licht: verdeeld tussen frequenties variërend van rood tot violet, is het in staat om de excitatie van elektronen. Deze lichtfrequenties zijn in staat veranderingen in de energieniveaus van atomen te stimuleren.
- Ultraviolet: net als zichtbaar licht bevordert het elektronenexcitatie, maar de hogere ultraviolette frequenties zijn ioniserend, dat wil zeggen dat ze door hun hoge energie in staat zijn om elektronen uit hun atomen.
- röntgenfoto: bevorderen de ionisatie van atomen en ook Compton-verstrooiing, in dit fenomeen zenden de atomen die röntgenstralen absorberen het opnieuw uit bij lagere frequenties.
- Gamma: elektromagnetische golven met een hoog penetratievermogen en zeer goed in staat om atomen en moleculen te ioniseren.
Bij blootstelling aan infraroodstraling absorberen atomen en moleculen het, waardoor hun thermische trilling toeneemt. Bij elektrische ladingen die in atomen aanwezig zijn, trillen ook, dus deze straling wordt opnieuw uitgezonden naar andere lichamen.
Er is zelfs geen moment waarop we geen warmte, in de vorm van elektromagnetische golven, uitwisselen met de lichamen om ons heen. Volgens wat de Nulwet van de thermodynamica, deze uitwisseling vindt plaats totdat de voorwaarde van thermische balans.
Kijkenook:Elektromagnetisch spectrum - de mogelijke frequenties van elektromagnetische golven
zwarte lichaamsstraling
een lichaamzwart het is een geïdealiseerd object, dat wil zeggen, het is een theoretische propositie. Volgens de theorie moet een zwart lichaam zijn in staat om alle straling die op het oppervlak valt te absorberen. Zodra dit lichaam de balansthermisch tussen zijn delen, zal het uitgeven stralingthermisch met dezelfde snelheid waarmee het het absorbeert.
In de natuur zijn er geen ideale zwarte lichamen, maar er zijn er die heel dicht bij deze situatie staan, zoals sterren, die in staat zijn om alle straling die erop valt te absorberen.
Dankzij de uitleg van belangrijke natuurkundigen zoals JosephStefan en LudwigBoltzmann, vandaag kunnen we de kracht die wordt uitgestraald door het oppervlak van zwarte lichamen rechtstreeks in verband brengen met hun temperatuur, net zoals thermometers dat doen. laser, genaamd pyrometers.
Daarnaast zijn er natuurkundige wetten, zoals de wet van Wenen, die de frequentie van elektromagnetische golven die worden uitgezonden in de vorm van thermische straling relateren aan de temperatuur van het lichaam dat ze uitzendt. Door deze wetten konden we de temperatuur en de leeftijd van sterren en extreem verre planeten.
Studies van zwarte lichaamsstraling zijn verder gegaan dan de Stefan-Boltzmann wetten en van de wetinWenen. Op zoek naar een oplossing voor een schijnbaar onoplosbaar probleem, de Duitse natuurkundige Max Planck suggereerde het bestaan van kleine pakketjes licht, de fotonen (die lichtquanten werden genoemd). In het seizoen, Planck hij werd zwaar bekritiseerd en zijn suggestie werd niet goed geaccepteerd in de academische wereld. Maar in 1905, Albert Einstein maakte gebruik van dit argument om de fotoëlektrisch effect, die hem de Nobelprijs voor de natuurkunde opleverde.
Door mij Rafael Helerbrock
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
HELERBROCK, Rafael. "Thermische bestraling"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/irradiacao-termica.htm. Betreden op 27 juni 2021.
