Transcript Promieniowanie Cieplne

PROMIENIOWANIE CIEPLNE
Promieniowanie cieplne
(termiczne)
 Jest to promieniowanie, które emituje ciało mające
temperaturę większą od zera bezwzględnego gdy znajduje
się w stanie równowagi termodynamicznej z
promieniowaniem. Promieniowanie to jest falą
elektromagnetyczną o określonym widmie częstotliwości.
Przykładem promieniowania cieplnego jest podczerwień
emitowana przez wszystkie ciała w naszym otoczeniu.
 Promieniowanie większości ciał jest do siebie zbliżone, to
znaczy – podobny jest kształt widma (rozkład energetyczny
wypromieniowywanych fal). Fizycy wprowadzili pojęcie
ciała doskonale czarnego, którego emisja w danej
temperaturze jest maksymalna. Energia wypromieniowana
przez ciała, które nie są doskonale czarne jest mniejsza.

Promieniowanie cieplne danego ciała w określonej
temperaturze, jak zauważył Pierre Prévost, nie zależy od
obecności innych ciał. W przypadku ciał stałych zależy
natomiast głównie od ich powierzchni, np. inna będzie emisja,
gdy ciało będzie chropowate, a inna gdy jego powierzchnia
zostanie wypolerowana. To jest także promieniowanie, które
wytwarza ciało mające temperaturę większą od zera
bezwzględnego. Promieniowanie to jest falą
elektromagnetyczną o określonym widmie częstotliwości.
Promieniowanie większości ciał, z wyjątkiem rozrzedzonych
gazów i barwników, jest do siebie zbliżone posiadając wiele
wspólnych cech. Fizycy wprowadzili pojęcie ciało doskonale
czarne którego emisja w danej temperaturze jest największa ze
wszystkich ciał.
Promieniowanie tła też charakteryzuje się widmem bliskim do
tego uzyskanego dla promieniowania cieplnego. Fotografia
przedstawia świecenie rozgrzanego pręta.
 W zależności od temperatury ciała w promieniowaniu
cieplnym dominować może promieniowanie o różnej
długości fal (od kwantów gamma w przypadku wczesnego
wszechświata do mikrofal w przypadku ciał o temperaturze
kilku K, najczęściej jest to jednak promieniowanie
podczerwone lub światło).
Podstawowe własności emisji i absorpcji promieniowania
cieplnego przez ciała opisują prawa promieniowania
Kirchhoffa. Zależność całkowitego natężenia
promieniowania cieplnego od temperatury ciała opisuje
prawo Stefana-Boltzmanna.
Rozkład długości fal promieniowania cieplnego (dla ciała
doskonale czarnego w danej temperaturze) opisuje prawo
promieniowania Plancka. Długość fali odpowiadająca
maksimum natężenia promieniowania cieplnego opisuje
prawo Wiena.
Schemat efektu
cieplarnianego
 Promieniowanie - zwane inaczej promieniowaniem
cieplnym lub krótko podczerwienią ma długości fali od
7x10-7 m do 2x10-3m. Emitowane jest przez rozgrzane
ciała w wyniku wzbudzeń cieplnych elektronów
wewnątrz substancji. Im niższa temperatura im mniejsze
natężenie i dłuższe fale. Ciała w temperaturze pokojowej
wysyłają długość 19mm. Ciała o temperaturze do około
400C wysyłają praktycznie tylko podczerwień.
Promieniowanie podczerwone jest silnie pochłaniane
przez niektóre składniki atmosfery np. parę wodną i
dwutlenek węgla. Długości od 14 mm do 1500 mm
atmosfera w ogóle nie przepuszcza i dzięki temu stanowi
swojego rodzaju płaszcz ochronny Ziemi,
zabezpieczający planetę przed zbytnim ochłodzeniem.
 Wykorzystuje się je w badaniach strukturalnych
(spektroskopia widma cząsteczek organicznych), w
lecznictwie (diatermia), biologii (badania mikroskopowe
w podczerwieni) także do obserwacji w ciemności
(noktowizor, czujniki alarmowe). Duże znaczenie
naukowe i praktyczne ma fotografika w bliskiej
podczerwieni: diagnostyka stanów patologicznych
układu krążenia w medycynie, wykrywanie fałszerstw
dokumentów w kryminalistyce, ekspertyza dzieł sztuki.
Znacznie słabsze rozpraszanie promieniowania
podczerwonego w porównaniu ze światłem widzialnym
ułatwia dokładne fotografowanie obiektów przez mgłę i
dym. Zdjęcia satelitarne również są na ogół wykonywane
w podczerwieni.
Wykonał :
Grzegorz Maciejuk