你生活在一個(gè)溫暖的宇宙中
熱輻射聽(tīng)起來(lái)像一個(gè)奇怪的術(shù)語(yǔ)你'd在物理測(cè)試中看到。實(shí)際上,它是每個(gè)人在物體發(fā)出熱量時(shí)經(jīng)歷的過(guò)程。它也被稱為"傳熱"工程和"黑體輻射"物理。
宇宙中的一切都會(huì)輻射熱量。有些東西比其他東西輻射更多的熱量。如果一個(gè)對(duì)象或過(guò)程高于**零,它會(huì)發(fā)出熱量。鑒于空間本身只能是2或3度開(kāi)爾文(這是非常寒冷的!),稱之為"熱輻射"似乎很奇怪,但它'是一個(gè)實(shí)際的物理過(guò)程。
測(cè)量熱量
熱輻射可以通過(guò)非常靈敏的儀器測(cè)量-基本上是高科技的溫度計(jì)。輻射的具體波長(zhǎng)將完全取決于物體的確切溫度。在大多數(shù)情況下,發(fā)射的輻射不是'你可以看到的東西(我們稱之為"光")。例如,非常熱和有能量的物體可能在x射線或紫外線中非常強(qiáng)烈地輻射,但在可見(jiàn)光(光學(xué))中可能看起來(lái)不那么明亮。一個(gè)精力充沛的物體可能會(huì)發(fā)射伽馬射線,我們**可以看到,然后是可見(jiàn)光或x射線。
天文學(xué)領(lǐng)域最常見(jiàn)的傳熱例子是恒星的作用,特別是我們的太陽(yáng)。它們發(fā)光并發(fā)出巨大的熱量。我們中心星的表面溫度(大約6000攝氏度)負(fù)責(zé)產(chǎn)生白色"可見(jiàn)光"到達(dá)地球的光。(由于大氣影響,太陽(yáng)呈現(xiàn)黃色。)其他物體也發(fā)出光和輻射,包括太陽(yáng)系統(tǒng)物體(主要是紅外線),宇宙,黑洞周圍的區(qū)域和星云(星間氣體和灰塵云)。
在我們?nèi)粘I钪?,熱輻射的其他常?jiàn)例子包括加熱時(shí)爐頂上的線圈e鐵的加熱表面,汽車的馬達(dá),甚至人體的紅外發(fā)射。
它是如何工作的
當(dāng)物質(zhì)被加熱時(shí),動(dòng)能被賦予構(gòu)成該物質(zhì)結(jié)構(gòu)的帶電粒子。顆粒的平均動(dòng)能被稱為系統(tǒng)的熱能。這種賦予的熱能將導(dǎo)致粒子振蕩并加速,從而產(chǎn)生電磁輻射(有時(shí)稱為光)。
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在一些領(lǐng)域中,當(dāng)描述通過(guò)加熱過(guò)程產(chǎn)生電磁能量(即輻射/光)時(shí),使用術(shù)語(yǔ)"傳熱"。但這只是從一個(gè)稍微不同的角度來(lái)看待熱輻射的概念,而這些術(shù)語(yǔ)實(shí)際上是可以互換的。
熱輻射和黑體系統(tǒng)
黑體物體是那些具有完美吸收電磁輻射的每個(gè)波長(zhǎng)(意味著它們不會(huì)反射任何波長(zhǎng)的光,因此稱為黑體)的特定特性的物體,它們也將完美加熱時(shí)發(fā)光光。
發(fā)射的光的特定峰值波長(zhǎng)由Wien's定律確定,該定律規(guī)定發(fā)射的光的波長(zhǎng)與物體的溫度成反比。
在黑色物體的特定情況下,熱輻射是來(lái)自物體的**光。
像我們的太陽(yáng)這樣的物體雖然不是完美的黑體發(fā)射體,但確實(shí)表現(xiàn)出這樣的特征??拷?yáng)表面的熱等離子體產(chǎn)生熱輻射,最終使其作為熱和光進(jìn)入地球。
在天文學(xué)中,黑體輻射幫助天文學(xué)家理解一個(gè)物體的內(nèi)部過(guò)程,以及它與當(dāng)?shù)丨h(huán)境的相互作用. 最有趣的例子之一是宇宙微波背景給出的例子。這是大約137億年前發(fā)生的大爆炸期間消耗的能量的殘余輝光。它標(biāo)志著年輕宇宙在早期冷卻到足以質(zhì)子和電子的時(shí)刻"原始湯"結(jié)合形成氫的中性原子。來(lái)自早期材料的輻射在我們看來(lái)是光譜的微波區(qū)域中的"輝光"。
由Carolyn Collins Petersen編輯和擴(kuò)展