የጨረር ሙቀት ማስተላለፊያ፡ ፅንሰ-ሀሳብ፣ ስሌት

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-02 17:40

እዚህ ላይ አንባቢው ስለ ሙቀት ማስተላለፍ ምንነት አጠቃላይ መረጃን ያገኛል፣ እንዲሁም የጨረር ሙቀት ማስተላለፍን ክስተት፣ ለተወሰኑ ህጎች መታዘዙን፣ የሂደቱን ገፅታዎች፣ የሙቀት ቀመሮችን፣ አጠቃቀሙን በዝርዝር ይመለከታል። የሙቀት ልውውጥ በሰው እና በተፈጥሮ ውስጥ ያለው ፍሰት።

ወደ ሙቀት ልውውጥ ይግቡ

የጨረር ሙቀት ማስተላለፍን ምንነት ለመረዳት በመጀመሪያ ምንነቱን ተረድተህ ምን እንደሆነ ማወቅ አለብህ?

የሙቀት ማስተላለፊያ በዕቃው ላይ ወይም በርዕሰ-ጉዳዩ ላይ ሳይሠራ እና እንዲሁም በሰውነት ውስጥ ያለ ሥራ የውስጣዊው ዓይነት የኢነርጂ ኢንዴክስ ለውጥ ነው። እንዲህ ዓይነቱ ሂደት ሁልጊዜም በተወሰነ አቅጣጫ ይቀጥላል, ማለትም: ሙቀት ከፍ ያለ የሙቀት መጠን ጠቋሚ ካለው የሰውነት አካል ወደ ዝቅተኛ አካል ይተላለፋል. በሰውነት መካከል ያለው የሙቀት መጠን እኩልነት ላይ ሲደርስ ሂደቱ ይቆማል እና በሙቀት ማስተላለፊያ, ኮንቬክሽን እና ጨረሮች እርዳታ ይከናወናል.

1. የሙቀት ማስተላለፊያ (thermal conduction) የውስጥ ሃይልን ከአንዱ የሰውነት ክፍልፋይ ወደ ሌላ አካል ወይም ግንኙነት በሚያደርጉበት ጊዜ በአካል መካከል የማስተላለፍ ሂደት ነው።
2. ኮንቬክሽን የሚመነጨው የሙቀት ማስተላለፊያ ነው።የኃይል ማስተላለፊያ ከፈሳሽ ወይም ጋዝ ፍሰቶች ጋር።
3. ጨረር በተፈጥሮው ኤሌክትሮማግኔቲክ ነው፣ በተወሰነ የሙቀት መጠን ውስጥ ባለው ንጥረ ነገር ውስጣዊ ሃይል የሚወጣ።

የሙቀት ቀመር የሚተላለፈውን የኃይል መጠን ለመወሰን ስሌቶችን እንዲያደርጉ ይፈቅድልዎታል፣ነገር ግን የሚለኩት እሴቶች በመካሄድ ላይ ባለው ሂደት ባህሪ ላይ የተመሰረቱ ናቸው፡

1. Q=cmΔt=cm(t₂ - t_{1) - ማሞቂያ እና ማቀዝቀዝ፤}
2. Q=mλ - ክሪስታላይዜሽን እና መቅለጥ፤
3. Q=mr - የእንፋሎት ኮንደንስ፣ መፍላት እና ትነት፤
4. Q=mq - ነዳጅ ማቃጠል።

በአካል እና በሙቀት መካከል ያለው ግንኙነት

የጨረር ሙቀት ማስተላለፍ ምን እንደሆነ ለመረዳት ስለ ኢንፍራሬድ ጨረር መሰረታዊ የፊዚክስ ህጎችን ማወቅ አለቦት። በፍፁም አነጋገር የሙቀት መጠኑ ከዜሮ በላይ የሆነ ማንኛውም አካል ሁል ጊዜ የሙቀት ሃይልን እንደሚያበራ ማስታወሱ አስፈላጊ ነው። በኤሌክትሮማግኔቲክ ተፈጥሮ ኢንፍራሬድ ስፔክትረም ውስጥ ይገኛል።

ነገር ግን፣ የተለያዩ አካላት፣ ተመሳሳይ ሙቀት ያላቸው፣ የጨረር ሃይል የማመንጨት ችሎታቸው የተለየ ይሆናል። ይህ ባህሪ በተለያዩ ምክንያቶች ይወሰናል-የሰውነት መዋቅር, ተፈጥሮ, ቅርፅ እና የገጽታ ሁኔታ. የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ተፈጥሮ ድርብ, ኮርፐስኩላር-ማዕበልን ያመለክታል. የኤሌክትሮማግኔቲክ ዓይነት መስክ የኳንተም ቁምፊ አለው, እና ኳንቱ በፎቶኖች ይወከላል. ከአቶሞች ጋር መስተጋብር, ፎቶኖች ተውጠዋል እና ጉልበታቸውን ወደ ኤሌክትሮኖች ያስተላልፋሉ, ፎቶን ይጠፋል. የኃይል ገላጭ የሙቀት መለዋወጥበሞለኪውል ውስጥ ያለው አቶም ይጨምራል. በሌላ አነጋገር የጨረር ሃይል ወደ ሙቀት ይቀየራል።

የጨረር ሃይል እንደ ዋና መጠን ይቆጠራል እና በምልክት W ይገለጻል፣ በጁልስ (J) የሚለካ። የጨረር ፍሰቱ ከመወዛወዝ ጊዜዎች (በአንድ ጊዜ ውስጥ የሚወጣው ኃይል) በተወሰነ ጊዜ ውስጥ ያለውን የኃይል አማካኝ ዋጋ ይገልጻል። በዥረቱ የሚለቀቀው አሃድ በጁዩልስ በሰከንድ (J/s) ይገለጻል፣ ዋት (W) በአጠቃላይ ተቀባይነት ያለው አማራጭ ተደርጎ ይወሰዳል።

የጨረር ሙቀት ማስተላለፊያ መግቢያ

አሁን ስለ ክስተቱ ተጨማሪ። የጨረር ሙቀት ልውውጥ የሙቀት ልውውጥ ነው, ከአንድ አካል ወደ ሌላ አካል የማስተላለፍ ሂደት, የተለየ የሙቀት መጠን መረጃ ጠቋሚ አለው. በኢንፍራሬድ ጨረር እርዳታ ይከሰታል. እሱ ኤሌክትሮማግኔቲክ ነው እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ተፈጥሮ ባለው የሞገድ እይታ ክልሎች ውስጥ ይገኛል። የሞገድ ክልል ከ 0.77 እስከ 340 µm ባለው ክልል ውስጥ ነው ያለው። ከ 340 እስከ 100 µm እንደ ረጅም ማዕበል ይቆጠራሉ፣ 100 - 15 µm የመካከለኛው ሞገድ ክልል ናቸው፣ እና አጭር የሞገድ ርዝመቶች ከ15 እስከ 0.77 µm።

የአጭር ሞገድ የኢንፍራሬድ ስፔክትረም ክፍል ከሚታየው ብርሃን አጠገብ ነው፣ እና ረጅም ማዕበል ያላቸው የሞገዶች ክፍሎች ወደ አልትራሾርት ራዲዮ ሞገድ ይገባሉ። የኢንፍራሬድ ጨረሮች በ rectilinear propagation ይገለጻል, እሱ መበታተን, ማንጸባረቅ እና ፖላራይዝ ማድረግ ይችላል. ግልጽ ያልሆነ እና የማይታይ ብርሃን የሆኑ የተለያዩ ቁሳቁሶችን ዘልቆ መግባት የሚችል።

በሌላ አነጋገር የጨረር ሙቀት ማስተላለፍ እንደ ማስተላለፍ ሊገለጽ ይችላል።ሙቀት በኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ሃይል መልክ፣ ሂደቱም በጋራ ጨረር ሂደት ውስጥ ባሉ ንጣፎች መካከል ይቀጥላል።

የኃይለኛነት መረጃ ጠቋሚው የሚወሰነው በገጽታዎች የጋራ አቀማመጥ፣ የሰውነትን ልቀትና የመሳብ ችሎታዎች ነው። በአካላት መካከል ያለው የጨረር ሙቀት ልውውጥ ከኮንቬክሽን እና ከሙቀት ማስተላለፊያ ሂደቶች ይለያል ምክንያቱም ሙቀት በቫኩም ሊላክ ይችላል. የዚህ ክስተት ተመሳሳይነት የተለያየ የሙቀት ኢንዴክሶች ባላቸው አካላት መካከል ያለውን ሙቀት በማስተላለፍ ምክንያት ነው።

የጨረር ፍሰት

በአካላት መካከል ያለው የጨረር ሙቀት ልውውጥ የተወሰነ የጨረር ፍሰቶች ብዛት አለው፡

1. የውስጥ የጨረር ፍሰት - ኢ፣ እሱም በሙቀት መረጃ ጠቋሚ T እና በሰውነታችን የእይታ ባህሪያት ላይ የተመሰረተ ነው።
2. የአደጋ ጨረር ፍሰቶች።
3. የተዋጡ፣ የሚያንፀባርቁ እና የሚተላለፉ የጨረር ፍሰቶች አይነቶች። በድምሩ ኢ_{ፓድ። ጋር እኩል ናቸው።}

የሙቀት ልውውጥ የሚከሰትበት አካባቢ ጨረሮችን በመምጠጥ የራሱን ማስተዋወቅ ይችላል።

በተወሰነ የአካል ክፍሎች መካከል ያለው የጨረር ሙቀት ልውውጥ ውጤታማ በሆነ የጨረር ፍሰት ይገለጻል፡

ኢ_EF=ኢ+ኢ_OTR=ኢ+(1-A)E_FAD።አካላት፣ በማንኛውም የሙቀት መጠን፣ ጠቋሚዎች L=1፣ R=0 እና O=0 ያላቸው፣ "ፍፁም ጥቁር" ይባላሉ። የሰው ልጅ የ "ጥቁር ጨረር" ጽንሰ-ሐሳብ ፈጠረ. ከእሱ የሙቀት አመልካቾች ጋር ከሰውነት ሚዛን ጋር ይዛመዳል. የሚለቀቀው የጨረር ሃይል የሚሰላው የነገሩን ወይም የነገሩን የሙቀት መጠን በመጠቀም ነው፣የሰውነት ባህሪው ይህንን አይጎዳውም።

ህጎቹን በመከተልቦልትማን

በ1844-1906 በኦስትሪያ ኢምፓየር ግዛት የኖረው ሉድቪግ ቦልትዝማን የስቴፋን-ቦልትዝማን ህግን ፈጠረ። አንድ ሰው የሙቀት ልውውጥን ምንነት በተሻለ ሁኔታ እንዲረዳ እና በመረጃ እንዲሠራ እና ለዓመታት እንዲሻሻል የፈቀደው እሱ ነው። ቃላቱን አስቡበት።

የስቴፋን-ቦልትዝማን ህግ የፍፁም ጥቁር አካላትን አንዳንድ ገፅታዎች የሚገልፅ ዋና ህግ ነው። የጥቁር አካል የጨረር ሃይል ጥግግት በሙቀት መረጃ ጠቋሚው ላይ ያለውን ጥገኝነት ለማወቅ ያስችላል።

ህግን ማክበር

የጨረር ሙቀት ማስተላለፍ ህጎች የ Stefan-Boltzmann ህግን ያከብራሉ። በሙቀት ማስተላለፊያ እና ኮንቬንሽን አማካኝነት የሙቀት ማስተላለፊያው መጠን ከሙቀት መጠን ጋር ተመጣጣኝ ነው. በሙቀት ፍሰት ውስጥ ያለው የጨረር ኃይል ከአራተኛው ኃይል የሙቀት መጠን ጋር ተመጣጣኝ ነው. ይህን ይመስላል፡

q=σ A (T₁⁴ - ቲ₂ ^4)።

በቀመር ውስጥ q የሙቀት ፍሰቱ ነው፣ ሀ የሰውነት የላይኛው ክፍል ሃይል የሚያበራ፣ ቲ₁ እና ቲ_{2 የሙቀት መጠንን የሚለቁ አካላት እና ይህንን ጨረራ የሚይዘው አካባቢ ናቸው።}

ከላይ ያለው የሙቀት ጨረራ ህግ በትክክል የሚገልጸው በፍፁም ጥቁር አካል (አ.ህ.ት) የተፈጠረውን ተስማሚ ጨረር ብቻ ነው። በህይወት ውስጥ እንደዚህ አይነት አካላት በተግባር የሉም. ነገር ግን፣ ጠፍጣፋ ጥቁር ንጣፎች ወደ A. Ch. T. ከብርሃን አካላት የሚወጣው ጨረራ በአንጻራዊ ሁኔታ ደካማ ነው።

ከብዙ ሃሳባዊነት ማፈንገጥን ከግምት ውስጥ በማስገባት አስተዋወቀ ልቀት ፋክተር አለ።የ s.t. የስቴፋን-ቦልትዝማን ህግን የሚያብራራውን የገለፃው ትክክለኛ አካል ውስጥ ማስገባት. የልቀት ኢንዴክስ ከአንድ ያነሰ እሴት ጋር እኩል ነው። ጠፍጣፋ ጥቁር ወለል ይህንን መጠን ወደ 0.98 ሊያመጣ ይችላል, የብረት መስታወት ግን ከ 0.05 አይበልጥም. ስለዚህ፣ መምጠጥ ለጥቁር አካላት ከፍተኛ እና ለስፔኩላር አካላት ዝቅተኛ ነው።

ስለ ግራጫው አካል (s.t.)

በሙቀት ማስተላለፊያ ውስጥ ብዙውን ጊዜ እንደዚህ ያለ ቃል እንደ ግራጫ አካል ይጠቀሳል። ይህ ነገር ከአንድ ያነሰ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ስፔክትራል አይነት ለመምጠጥ Coefficient ያለው አካል ነው ይህም በሞገድ ርዝመት (ድግግሞሽ) ላይ የተመሰረተ አይደለም.

የሙቀት ልቀት ተመሳሳይ የሙቀት መጠን ባለው የጥቁር አካል ጨረር ስፔክትራል ስብጥር መሠረት አንድ ነው። አንድ ግራጫ አካል ከጥቁር ሰው በትንሹ የኃይል ተኳሃኝነት አመልካች ይለያል። ወደ ስፔክትራል ጥቁርነት ደረጃ የኤስ.ቲ. የሞገድ ርዝመት አይጎዳም. በሚታየው ብርሃን፣ ጥቀርሻ፣ የድንጋይ ከሰል እና የፕላቲኒየም ዱቄት (ጥቁር) ለግራጫው አካል ቅርብ ናቸው።

የሙቀት ማስተላለፊያ እውቀት የመተግበር መስኮች

የሙቀት ልቀት በአካባቢያችን ያለማቋረጥ እየተፈጠረ ነው። በመኖሪያ እና በቢሮ ውስጥ ብዙውን ጊዜ በሙቀት ጨረሮች ላይ የተሰማሩ የኤሌክትሪክ ማሞቂያዎችን ማግኘት ይችላሉ ፣ እና በቀይ ቀይ ፍካት መልክ እናያለን - እንዲህ ያለው ሙቀት የሚታየው ነው ፣ እሱ በጠርዙ ጠርዝ ላይ “ይቆማል” ኢንፍራሬድ ስፔክትረም።

ክፍሉን ማሞቅ፣ በእውነቱ፣ በማይታይ የኢንፍራሬድ ጨረሮች ውስጥ ተጠምዷል። የምሽት እይታ መሳሪያ ተግባራዊ ይሆናልየሙቀት ጨረር ምንጭ እና ለኢንፍራሬድ ጨረሮች ተጋላጭ የሆኑ ተቀባዮች፣ ይህም በጨለማ ውስጥ በደንብ እንዲጓዙ ያስችልዎታል።

የፀሃይ ኢነርጂ

ፀሀይ በትክክል ከሙቀት ተፈጥሮ በጣም ሀይለኛ የሃይል ልቀት ነች። ፕላኔታችንን ከአንድ መቶ ሃምሳ ሚሊዮን ኪሎ ሜትር ርቀት ላይ ያሞቃል. ለብዙ አመታት እና በተለያዩ የምድር ክፍሎች በሚገኙ የተለያዩ ጣቢያዎች የተመዘገበው የፀሀይ ጨረር መጠን 1.37 W/m2. ይዛመዳል።

በፕላኔቷ ምድር ላይ የሕይወት ምንጭ የሆነው የፀሐይ ኃይል ነው። በአሁኑ ጊዜ ብዙ አእምሮዎች እሱን ለመጠቀም በጣም ውጤታማ የሆነውን መንገድ ለማግኘት በመሞከር ላይ ናቸው። አሁን የመኖሪያ ሕንፃዎችን ለማሞቅ እና ለዕለት ተዕለት ፍላጎቶች ጉልበት የሚሰጡ የፀሐይ ፓነሎች እናውቃለን።

በመዘጋት ላይ

በማጠቃለል፣ አንባቢው አሁን የጨረር ሙቀት ማስተላለፍን ሊገልጽ ይችላል። በህይወት እና በተፈጥሮ ውስጥ ይህንን ክስተት ይግለጹ. የጨረር ኃይል በእንደዚህ ዓይነት ክስተት ውስጥ የሚተላለፈው የኃይል ሞገድ ዋና ባህሪ ነው, እና የተዘረዘሩት ቀመሮች እንዴት እንደሚሰላ ያሳያሉ. በአጠቃላይ አኳኋን ሂደቱ ራሱ የስቴፋን-ቦልትዝማን ህግን ያከብራል እና እንደ ተፈጥሮው ሶስት ቅርጾች ሊኖሩት ይችላል-የአደጋ ጨረር ፍሰት ፣የራሱ ዓይነት ጨረር እና ተንፀባርቆ ፣መምጠጥ እና መተላለፍ።