Kızılötesi enerjisi nedir?
Kızılötesi enerji veya kızılötesi ışınlar, kırmızı ışık (0.74 µ dalga boyunda) ve kısa dalga radyasyon (1-2 mm) arasındaki spektral bölgeyi kaplayan elektromanyetik radyasyondur.
Kızılötesi radyasyon keşfi 1800 yılında meydana geldi.İngiliz bilim adamı V. Herschel, elde edilen Güneş spektrumunda kırmızı ışık sınırının ötesinde (yani, spektrumun görünmez kısmında), termometrenin sıcaklığının arttığını buldu. Güneş spektrumunun kırmızı kısmının arkasına yerleştirilen bir termometre, yan taraftaki kontrol termometrelerine kıyasla yüksek bir sıcaklık göstermiştir.
Spektrumun uluslararası sınıflamasına göre kızılötesi ışınlar 3 dalga boylarına ayrılmıştır: – IR-A’ kısa (0.7 ila 1.4 mikron); – orta IR-B (1.4 – 3 mikron); – uzun IR-C (3 mikronun üzerinde).Tüm ısıtılmış katılar, sürekli bir kızılötesi spektrum yayar. Bu, radyasyonda istisna olmadan tüm frekanslarda dalgalar olduğu anlamına gelir ve belirli bir dalgadaki radyasyondan bahsetmek anlamsızdır. Isıtılmış bir katı çok geniş bir dalga boyu aralığında yayılır.
Düşük sıcaklıklarda (400 ° C’nin altında) ısıtılmış bir katının radyasyonu neredeyse tamamen kızılötesi bölgede bulunur ve böyle bir gövde karanlık görünür. Artan sıcaklıkla birlikte, görünür bölgedeki radyasyon oranı artar ve ilk bakışta şöyle görünür:
Koyu kırmızı …………….. 470-650 ° С
Kiraz kırmızısı …………. 700 ° C
Açık kırmızı …………… 800 ° C
Yoğun turuncu …………. 900 ° C
Turuncu-sarı ………… 1000 ° C
Açık sarı ……………. 1100 ° C
Saman sarısı ……….. 1150 ° C
Farklı parlaklığa sahip beyaz …… 1200-1400 ° С
Bu durumda, hem toplam radyasyon enerjisi hem de kızılötesi radyasyon enerjisi artar. 1000 ° C’nin üzerindeki sıcaklıklarda, ısıtılmış gövde ultraviyole radyasyon yaymaya başlar.
Isıl ışınım kanunları
Termal radyasyon teorisinde özel bir yer, Mutlak Siyah madde (kara cisim) alır. G. Kirchhoff, tüm frekanslarda ve herhangi bir sıcaklıkta, emme kapasitesinin ‘bir’ rakamına eşit olduğu maddeyi böylece adlandırdı. Gerçek bir madde her zaman üzerinde meydana gelen radyasyonun enerjisinin bir kısmını yansıtır. Kurum bile, yalnızca optik aralıktaki özelliklerde tamamen siyah bir maddeye yakındır.
Mutlak siyah madde, termal radyasyon teorisinde referans bir madde. Doğada mutlak siyah bir madde bulunmamasına rağmen, tüm frekanslardaki emiciliğin kapasitesi ‘bir’ rakamından önemsiz derecede farklı olacağı bir model uygulamak yeterince basit. Siyah Madde kanunları Aşağıda gösterildi:
Planck’ın termal radyasyonunun temel yasası, R vücudunun salınımının λ dalga boyuna ve T sıcaklığına bağlılığını belirler.
R’nin sabit bir sıcaklıkta dalga boyuna bağımlılığı resimde gösterilmiştir. Radyasyon gücü, λ maks.
Spektrum sıcaklıkla değişse de, λ / λmax boyutsuz biriminde dalgaları ifade edersek, T’den bağımsız genel yasalara sahiptir. Daha sonra farklı alanlarda yayılan enerjinin oranı sıcaklıktan bağımsızdır (toplam enerjinin% olarak oranı şekilde gösterilmiştir). Enerjinin yaklaşık% 90’ının λ / λmax = 0.5 … 3.0 spektral aralığına düştüğünü hatırlamakta fayda var. lmax / 2 ila 3 lmax arasındadır.
Vin Yer Değiştirmesi Kanunu. Kara cismin radyasyonunun maksimum spektral yoğunluğuna karşılık gelen dalga boyu lmax, sıcaklıkla ters orantılıdır: lmax = 2.9 / T, ki burada C bir sabittir.
Stefan-Boltzmann Kanunu. Kara cisim ışıması, yani birim alandaki toplam radyasyon gücü sıcaklığın dördüncü gücüyle orantılıdır: R = σT4, burada σ Stefan-Boltzmann sabitidir.
Termal radyasyon teorisinde, gerçek bedenlerin idealize edilmiş bir modeli sıklıkla kullanılır – “gri beden” kavramı. Bir gövde, emme katsayısı tüm frekanslar için aynıysa ve yalnızca malzemenin sıcaklığına ve yüzeyinin durumuna bağlıysa “gri” olarak adlandırılır. Aslında, özelliklerinde gerçek bir fiziksel beden, sadece dar bir radyasyon frekansı aralığında gri bir gövdeye yaklaşır.