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熱輻射〈Thermal Radiation〉與熱的交換

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熱輻射(Thermal Radiation)與熱的交換
國立彰化高級中學姜志忠教師//國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

熱輻射在熱力學中是個重要的概念,因為高溫物體將輻射出較多的熱,物體間部分的熱交換便可以透過熱輻射進行(其他形式為傳導與對流)。

物體進行熱交換的互動情形,可以下列式子描繪其特性
α+ρ+τ=1
α、ρ、τ分別表示影響熱交換過程中,與光譜有關的吸收因子、反射因子與穿透因子,且相關因子都與光的波長有關。表示物體吸收外來的熱量後,最終吸收的熱量受到反射與穿透能量多寡的影響。在熱平衡狀態下,吸收率等於放射率,當物體放射率(吸收率)為1時,稱之為黑體。

在室溫下,物體將因為熱輻射損失相當的能量。雖然物體因為紅外線輻射損失熱量,也會吸收周遭物體的熱。例如人體表面積約2平方公尺,體溫約絕對溫度307度,依照史蒂芬-波茲曼定律,每秒將損失1000焦耳的輻射熱。若室內溫度為296k,人體將可從牆壁、天花板與其他物體得到900瓦的熱量,淨損失為100瓦(1000-900);但衣物將會使得熱損失更少。

輻射能力受到顏色的影響。當物體反射絕大多數可見光時,呈現白色;但白色對於 紅外線未必具有與可見光相同的反射(或輻射)能力。有些電器必須是良好的熱輻射體,藉此散熱,但仍然漆成白色,就是這個道理。丙烯酸與氨基鉀酸酯即使漆成 白色,在室溫下,其放射率仍有黑體的93%,這表示黑體與顏色未比有絕對的關連,黑體不一定永遠是黑色。

資料來源:
Thermal radiation. http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_radiation

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