Bức xạ nhiệt là gì ? Đặc điểm, ứng dụng

Bức xạ nhiệt là gì ? Đặc điểm, ứng dụng

Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng và có thể xảy ra cả trong môi trường chân không.
Bức xạ nhiệt là quá trình truyền nhiệt dưới dạng sóng điện từ lan truyền qua không gian từ một vật chất sang vật chất khác mà không cần sự tiếp xúc trực tiếp
Tất cả các vật chất có nhiệt độ lớn hơn 0 hoặc cao hơn 0 đều phát ra bức xạ nhiệt.
Bức xạ có dải bước sóng từ 0,1micromet đến 100micromet.

Một khái niệm khác của bức xạ nhiệt là quá trình chuyển đổi nhiệt năng từ môi trường sang nội năng của một hệ vật. Đây là dạng phổ biến nhất của bức xạ, xảy ra khi các nguyên tử hoặc phân tử của vật chất bị kích thích bởi nhiệt độ từ nguồn ngoại. Khi chúng trở về trạng thái cơ bản, chúng phát ra sóng điện từ, có thể là ánh sáng.

Để bức xạ nhiệt xảy ra, nhiệt độ của vật chất cần phải cao hơn không độ tuyệt đối, và cần phải có một bề mặt để tương tác với bức xạ.

Đơn vị đo của bức xạ nhiệt là watt trên một mét vuông (W/m²).

 Đối lưu bức xạ nhiệt là gì?

Đối lưu bức xạ nhiệt là thuật ngữ để mô tả quá trình trao đổi và truyền nhiệt năng khi có sự chênh lệch về nhiệt độ. Nó có thể xảy ra khi có sự chuyển động của chất lỏng hoặc chất khí tại các vùng có nhiệt độ khác nhau.

Có hai loại đối lưu bức xạ nhiệt: đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức.

Bức xạ nhiệt xảy ra ở môi trường nào

Bức xạ nhiệt có thể xảy ra trong mọi môi trường có thể truyền truyền nhiệt thông qua không gian hoặc môi trường. Điều quan trọng là không cần phải có môi chất trung gian để truyền nhiệt, khác với dẫn nhiệt hoặc truyền nhiệt qua chất lỏng và khí. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra trong không khí, nước, chân không hoặc trong bất kỳ môi trường nào khác mà năng lượng nhiệt có thể truyền từ một vật chất đến vật chất khác thông qua sóng điện từ.

Ví dụ về bức xạ nhiệt

Dưới đây là một số ví dụ về bức xạ nhiệt trong cuộc sống hàng ngày:

Năng lượng mặt trời: Mặt trời phát ra bức xạ nhiệt và ánh sáng, trong đó bức xạ nhiệt có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng mặt trời, sưởi ấm, và sản xuất nước nóng.

Lò vi sóng: Lò vi sóng sử dụng bức xạ vi sóng để làm nóng và nấu thức ăn bằng cách kích thích các phân tử nước và các phân tử trong thức ăn.

Đèn hồng ngoại: Đèn hồng ngoại sử dụng bức xạ hồng ngoại để tạo ra ánh sáng và nhiệt, thường được sử dụng trong các ứng dụng sưởi ấm như lò sưởi hoặc bóng đèn hồng ngoại.

Cảm biến hồng ngoại: Cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong các thiết bị như cửa tự động, hệ thống an ninh, và điều khiển từ xa, phát hiện và đo lường bức xạ hồng ngoại từ các nguồn nhiệt.

Sưởi ấm dạng điện tử: Các thiết bị sưởi ấm dạng điện tử sử dụng các nguồn nhiệt điện để tạo ra bức xạ hồng ngoại hoặc vi sóng, giúp sưởi ấm không gian một cách hiệu quả.

Đặc điểm của bức xạ nhiệt

Khả năng truyền truyền nhiệt không cần môi trường trung gian: Bức xạ nhiệt có thể truyền nhiệt qua không gian hoặc môi trường mà không cần một chất trung gian như trong trường hợp của dẫn nhiệt hoặc truyền nhiệt qua dẫn nhiệt.

Phát ra dưới dạng sóng điện từ: Bức xạ nhiệt thường được phát ra dưới dạng sóng điện từ như ánh sáng, hồng ngoại hoặc vi sóng.

Phụ thuộc vào nhiệt độ của vật chất phát ra: Độ mạnh của bức xạ nhiệt thường phụ thuộc vào nhiệt độ của vật chất phát ra. Vật chất có nhiệt độ cao hơn thường phát ra bức xạ nhiệt mạnh hơn.

Có thể được hấp thụ hoặc phản xạ bởi vật chất khác: Bức xạ nhiệt có thể được hấp thụ hoặc phản xạ bởi các vật chất khác, tùy thuộc vào tính chất của vật chất đó.

Có thể tạo ra nhiệt và ánh sáng: Bức xạ nhiệt không chỉ tạo ra nhiệt mà còn có thể tạo ra ánh sáng, như trong trường hợp của bức xạ hồng ngoại hoặc bức xạ quang.

Là một trong ba dạng truyền nhiệt cơ bản: Bức xạ nhiệt là một trong ba dạng chính của truyền nhiệt, cùng với dẫn nhiệt và truyền nhiệt qua đối lưu.

Tần số: Bức xạ nhiệt có thể có tần số từ rất thấp đến rất cao, nhưng phần lớn nằm trong dải từ 100 GHz đến 10.000 THz.

Bước sóng: Bức xạ nhiệt có thể có bước sóng từ rất ngắn đến rất dài, với phần lớn nằm trong dải từ 1 μm đến 100 μm.

Độ phát ra: Tất cả các vật thể có nhiệt độ trên không động điện tử đều phát ra bức xạ nhiệt, nhưng mức độ phát ra phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất vật liệu của chúng.

Độ hấp thụ: Mỗi vật liệu sẽ hấp thụ bức xạ nhiệt ở mức độ khác nhau, phụ thuộc vào tính chất của vật liệu. Ví dụ, vật liệu đen hấp thụ bức xạ nhiệt rất tốt, trong khi vật liệu trắng lại hấp thụ ít.

Ảnh hưởng của bức xạ nhiệt tới sức khỏe con người

–  Bức xạ mặt trời là nguyên nhân chính gây ảnh hưởng đến da và mắt bởi lượng tia cực tím khổng lồ từ mặt trời. Như chúng ta đã biết, tia cực tím càng cao sẽ càng gây tổn hại lớn đối với sức khỏe con người như: sạm da, đục thủy tinh thể và da bị lão hóa sớm,.. Bức xạ mặt trời gây ảnh hưởng đến da và mắt Bức xạ mặt trời gây ảnh hưởng đến da và mắt