"Institute of Educational Policy" Books

Search

Go
Show

2.10 Θερμότητα και ακτινοβολία

Αναρωτηθήκατε ποτέ, πώς θερμότητα μεταφέρεται από το αναμμένο τζάκι σε σώματα που βρίσκονται απέναντι του;

Σίγουρα δεν μεταφέρεται με αγωγή: ο αέρας του δωματίου είναι μονωτής. Ούτε όμως με μεταφορά ύλης: ζεστό ρεύμα αέρα δημιουργείται πάνω και όχι απέναντι από κάθε θερμαντικό σώμα. Στη περίπτωση αυτή η θερμότητα μεταφέρεται με ακτινοβολία. Με αυτόν τον τρόπο θερμότητα μεταφέρεται από τον Ήλιο στη Γη μέσα από το κενό διάστημα. Η μεταφορά θερμότητας με ακτινοβολία μπορεί επομένως να πραγματοποιείται ακόμα και όταν δε μεσολαβεί ύλη μεταξύ των σωμάτων.

Ο Ήλιος, η φλόγα και ο λαμπτήρας φωτίζουν και θερμαίνουν. Παρόμοια θερμαίνουν, χωρίς όμως να φωτίζουν, το ζεστό σώμα του καλοριφέρ, η σόμπα, η πλάκα το αναμμένου σίδερου σιδερώματος και γενικά όλα τα θερμά σώματα, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου σώματος. Λέμε τότε ότι από τα σώματα αυτά η διάδοση της θερμότητας γίνεται με ακτινοβολία, που δεν είναι ορατή. Διάδοση θερμότητας, με μη ορατή ακτινοβολία πραγματοποιείται επίσης σε μεγάλο ποσοστό και από τον Ήλιο, τη φλόγα ή το λαμπτήρα που φωτοβολεί.

Όταν η θερμοκρασία ενός σώματος δεν μεταβάλλεται το σώμα ακτινοβολεί συνεχώς στο περιβάλλον τόση ενέργεια (θερμότητα), όση ακτινοβολεί το περιβάλλον προς το σώμα. Η θερμική ενέργεια του σώματος μένει σταθερή. Όταν όμως το σώμα είναι θερμότερο από το περιβάλλον, ακτινοβολεί περισσότερη ενέργεια από όση δέχεται. Η θερμική του ενέργεια, επομένως και η θερμοκρασία του, ελλατώνονται. Αυτό βέβαια ισχύει εφ' όσον δεν συμβαίνει μετατροπή κάποιας άλλης μορφής ενέργειας σε θερμική ενέργεια του σώματος. Έτσι, ο πολύ θερμός Ήλιος ακτινοβολεί συνεχώς ενέργεια προς το ψυχρό Διάστημα.

Όλα τα σώματα δεν ακτινοβολούν με παρόμοιο τρόπο. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία ενός σώματος και όσο μεγαλύτερη η επιφάνεια του τόσο εντονότερα ακτινοβολεί. Επίσης οι σκουρόχρωμες και τραχιές επιφάνειες εκπέμπουν αλλά και απορροφούν θερμότητα με ακτινοβολία εντονότερα από τις ανοικτόχρωμες και λείες. Γι' αυτό, το καλοκαίρι φοράμε συνήθως ανοικτόχρωμα ρούχα, ώστε να απορροφούν σε μικρό βαθμό την ηλιακή ακτινοβολία.

Γενικά ένα σώμα που ακτινοβολεί έντονα, απορροφά επίσης έντονα.

Εικόνα 2.49 Όταν φωτοβολεί ο ηλεκτρικός λαμπτήρας είναι τόσο θερμός που δεν μπορούμε ούτε να τον αγγίξουμε. Το γυαλί του έχει θερμανθεί με ακτινοβολία από το πυρακτωμένο μεταλλικό νήμα και όχι με αγωγή ή μεταφορά. Αυτό γιατί από το εσωτερικό του λαμπτήρα έχει αφαιρεθεί όλος σχεδόν ο αέρας.

Εικόνα 2.50 Ειδική φωτογράφηση με υπέρυθρο φιλμ. Οι κόκκινες περιοχές αντιστοιχούν σε σημεία του σώματος που έχουν υψηλότερη θερμοκρασία.