Existují různé způsoby přenosu tepla, jako je vedení, proudění a záření. V tomto článku uvidíme, jak se teplo přenáší zářením podrobně.
Na rozdíl od vedení a konvekce je záření způsobem přenosu tepla, který nevyžaduje žádný fyzický kontakt mezi zdrojem tepla a ohřívaným předmětem, jak je tomu u obou. Tepelné záření, často známé jako infračervené záření, má schopnost přenášet teplo prázdným prostorem. Jedná se o typ elektromagnetického záření, které se používá v elektronice. Když dojde k záření, nepřenáší se žádná hmota a k usnadnění procesu není zapotřebí žádné médium. Je jich mnoho příklady přenosu radiačního tepla v našem každodenním životě, jako je sluneční světlo, táborák, uhlí atd.
Kredity obrázků: „080731-1040630"(CC BY 2.0) podle Waifer X
Vysvětlení:
Tepelné záření vzniká vnitřní srážkou částic ve hmotě, když její teplota stoupne nad absolutní nulový stupeň Celsia. Tepelné záření je vždy emitováno veškerou hmotou s teplotou vyšší než absolutní nula stupňů Celsia. Stejně jako všechna ostatní elektromagnetická záření může tepelné záření cestovat vesmírem bez potřeby média, a proto se energie ze Slunce může dostat na Zemi.
Záření vytvořené meziatomovými srážkami mezi nabitými částicemi, které ve formě elektromagnetického záření přenášejí energii pryč od vyzařujícího tělesa, se označuje jako tepelné záření nebo infračervené záření. Tyto paprsky energie mohou být absorbovány jinými vzdálenými objekty, což má za následek zvýšení vnitřní energie částic této položky. To způsobí, že částice v této položce cestují rychleji a častěji se srážejí, uvolňují energii ve formě tepla a vedou ke zvýšení teploty předmětného objektu.
Tepelné záření, na rozdíl od jiných druhů přenosu tepla jako je např vedení nebo konvekce, lze zaměřit na ohnisko pomocí odrazných zrcadel, což je to, co se dělá při výrobě solární energie k výrobě elektřiny.
Stefan-Boltzmannova konstanta by mohla být použita k výpočtu rychlosti přenosu tepelné energie sáláním.
Kde,???? = tepelný tok
????= emisivita
???? = Stefan-Boltzmanova konstanta
T = absolutní teplota
Přenos tepla ve dvou tělesech lze vypočítat následovně:
Vědecké vysvětlení přenosu radiačního tepla uvádí, že všechny věci nad absolutní nulou generují elektromagnetické záření v důsledku oscilací nabitých částic. Všechno v našem vesmíru tedy vyzařuje záření.
FAQs
Otázka: Co myslíte teplem?
Odpověď: Jednoduše řečeno, teplo je jen pocit tepla.
Molekuly a atomy jsou stavebními kameny veškerého materiálu. Tyto atomy se neustále pohybují v různých směrech (translační, rotační, vibrační). Pohyb atomů a molekul má za následek generování tepla nebo tepelné energie. Tepelnou energii lze nalézt ve všech věcech. Čím větší je množství pohybu atomů nebo molekul, tím větší množství tepla nebo tepelné energie budou mít.
Otázka: Co myslíš teplotou?
Odpověď: Veličina, která představuje pocity horkosti a chladu.
Průměrná hodnota energie pro všechny atomy a molekuly v určeném systému je reprezentována teplotou. Teplota systému je nezávislá na množství látky přítomné v systému. Není to nic jiného než prostředek energie systému jako celku.
Otázka: Jak se přenáší teplo?
Odpověď: Teplo se může přenášet z jednoho místa na druhé třemi různými mechanismy: vedením, prouděním a zářením.
Jak vedení, tak konvekce vyžadují přenos tepla, aby bylo dosaženo použití materiálů. Přenos tepelné energie z jednoho systému do druhého je nevyhnutelný, pokud mezi nimi skutečně existuje teplotní rozdíl.
Kredity obrázku: Kmecfijednotka, Prostředky prostupu tepla 1, CC BY-SA 4.0
- Vedení: Pohyb tepelné energie mezi materiály, které jsou ve vzájemném přímém kontaktu, se nazývá vedení. Lepší je vodivost materiálu, tím rychleji se bude teplo transportovat. Kov má vynikající vlastnosti vedení tepla. Když je teplo poskytnuto materiálu, částice získávají více energie a více vibrují, což se nazývá vodivost. Tyto molekuly se pak srazí se sousedními částicemi a přenesou jim přitom část své energie. Tento proces pak pokračuje a přenáší energii z ohřátého konce materiálu na chladnější konec materiálu.
- Proudění: Konvekce je proces, kterým se tepelná energie přenáší z horkého do chladného prostředí. Když teplejší části kapaliny nebo plynu stoupají na povrch chladnější oblasti kapaliny nebo plynu, dochází ke konvekci. Poté nastoupí na místo teplejších oblastí, které se v atmosféře vyšplhaly výše, chladnější kapalina nebo plyn. V důsledku toho se vytvoří souvislý oběh. Konvekční proudy vytvořené vařením vody v pánvi jsou vynikajícím příkladem. V atmosféře je také vidět proudění, což je další pozoruhodný příklad. Když se zemský povrch ohřívá sluncem, stoupá teplý vzduch a dovnitř proudí studený vzduch, což vytváří skleníkový efekt.
- Záření: Na rozdíl od vedení a konvekce je záření forma přenosu tepla, která nevyžaduje žádnou interakci těla mezi zdrojem tepla a ohřívaným předmětem, jak je tomu u obou. Tepelné záření, často známé jako infračervené záření, má schopnost přenášet teplo prázdným prostorem. Jedná se o typ elektromagnetického záření, které se používá v elektronice. Když dojde k záření, nepřenáší se žádná hmota a k usnadnění procesu není potřeba žádné médium. Záření může být reprezentováno například teplem vyzařovaným sluncem nebo teplem vyzařovaným vláknem žárovky.
Otázka: Který z procesů je považován za rychlý proces přenosu tepla?
Odpověď: Přenos sálavého tepla je rychlý a rychlý proces ve srovnání s dalšími dvěma typy přenosu tepla, konkrétně vedením a konvekcí.
Všichni víme, že záření je nejúčinnější cestou přenosu tepla, protože záření se šíří rychlostí světla, která je extrémně rychlá. Vedení je nejpomalejší formou přenosu tepla, protože k němu dochází z částice na částici, a je tedy neefektivnější.
Také čtení:
Jsem Prajakta Gharat. V roce 2020 jsem dokončil postgraduální studium fyziky. V současné době pracuji jako předmětový expert ve fyzice pro Lambdageeky. Snažím se vysvětlit předmět fyziky snadno srozumitelným jednoduchým způsobem.