Sálanie

Žiarenie alebo radiácia je mechanizmus prenosu tepla, ktorý spočíva v emisii a absorpcii tepelného žiarenia (teda elektromagnetického žiarenia z objektu, ktoré je spôsobené teplotou tohto objektu, teda tepelným pohybom jeho častíc). Sálanie je jediný spôsob prenosu tepla, pri ktorom nie je potrebné sprostredkujúce látkové prostredie.

Teleso s nenulovou teplotou vyžaruje elektromagnetické žiarenie podľa Planckovho zákona. Celkové množstvo energie vyžiarenej z jednotky plochy rastie s teplotou povrchu. Od tejto teploty závisí aj spektrum žiarenia, ktoré sa pri jej náraste posúva ku kratším vlnovým dĺžkam. Príkladom je prevažne infračervené žiarenie z povrchu radiátora a viditeľné svetlo vyžarované (spolu s ďalšími typmi elektromagnetického žiarenia) z povrchu Slnka či vláknom žiarovky zahriatym na vysokú teplotu.

Každé teleso okrem vlastného vyžarovania zachytáva fotóny vyžiarené okolitými predmetmi. Výsledná energetická bilancia procesu je daná rozdielom vyžiarenej a prijatej energie. Keďže množstvo vyžarovanej energie rastie s teplotou, výsledkom sálania je prenos energie z teplejších telies na telesá chladnejšie.

Vzťahy

Vyžarovanie telesa na rôznych vlnových dĺžkach je popísané Planckovým zákonom. Z toho sa dá odvodiť celkový výkon vyžarovaný telesom na všetkých frekvenciách. Výsledný vzťah (Stefanov-Boltzmannov zákon) má tvar

P=\sigma ST_{}^{4},

kde S je povrch telesa, T je povrchová teplota a $\sigma$ je Stefan-Boltzmanova konštanta, ktorá má veľkosť

\sigma =5,67\cdot 10^{-8}\,\mathrm {Wm^{-2}K^{-4}} .

Tento vyťah platí presne pre dokonale čierne teleso, predmety odrážajúce časť dopadajúcej energie (teda nie čierne) vyžarujú sálaním menšie množstvo energie. Ak teleso odrazí časť $\eta <1$ dopadajúceho žiarenia ľubovoľnej vlnovej dĺžky, jeho vyžarovanie je v porovnaní s predchádzajúcim vzťahom $(1-\eta )$ -krát menšie.

Ak povrch predmetu odráža rôznu časť dopadajúceho žiarenia na rôznych vlnových dĺžkach, je potrebné skúmať energetickú bilanciu na každej vlnovej dĺžke osobitne. Príkladom môžu byť radiátory natreté bielou farbou, tie odrážajú väčšinu žiarenia viditeľných vlnových dĺžok. To však ešte neznamená, že rovnako dobre odrážajú infračervené žiarenie – to by bolo totiž nežiaduce, keďže by sa tým výrazne znížilo ich sálanie.

Pozri aj

Fyzikálny portál