3. Siltuma pārnese - siltumstarojums

Piemēram, Zeme saņem siltuma starojumu no Saules.

 

 

Jebkurš ķermenis, kura temperatūra ir lielāka par absolūto nulli (\(T>0\ \mathrm{K}\)), izstaro siltuma enerģiju infrasarkano staru veidā. Jo augstāka temperatūra, jo vairāk siltuma tiek izstarots. Ķermeņa virsma savukārt absorbē to siltumu, ko izstaro citi ķermeņi. Tas nozīmē, ka siltumapmaiņa notiek arī starp ķermeņiem, kam ir vienāda virsmu temperatūra.

 

 

Siltumstarojuma jaudu, ko izstaro ķermeņa virsmas laukuma vienība, nosaka Stefana–Bolcmaņa likums.

 

$P=\frac{Q}{t}=\mathrm{\sigma }\mathrm{ϵ}{T}^4$, kur

\(P\) — starojuma jauda,

\(Q\) — izstarotais siltuma daudzums,

\(t\) — laiks,

$\mathrm{\sigma }=\mathrm{5,67}\cdot {10}^{-8}\frac{W}{m^2\cdot K^4}$ — Stefana–Bolcmaņa konstante,

$\mathrm{ϵ}$ — emisijas koeficients,

\(T\) — absolūtā temperatūra.

 

Dažādu materiālu emisijas koeficienti ir doti tabulā.

 

Materiāls	$\mathrm{ϵ}$
Alumīnijs	\(0,3\)
Ūdens	\(0,92\)
Smiltis	\(0,76\)
Kvēpi	\(0,95\)
Eļļas krāsa	\(0,78\)
Pulēts dzelzs	\(0,29\)
Niķelēts tērauds	\(0,06\)
Cinkots tērauds	\(0,25\)
Tērauds	\(0,67\)

 

 

Ķermeņa virsma vienlaicīgi gan izstaro siltumu, gan absorbē to siltumu, ko izstaro citi ķermeņi, saņemot starojuma jaudu \(P\).

 

 

No tā izriet, ka Stefana–Bolcmaņa likums izskatīsies šādi: $P=\mathrm{\sigma }\mathrm{ϵ}S(T_1^4-T_2^4)$, kur $T_1\mathit{un}{T}_2$ — ķermeņa (kas izstaro jaudu) temperatūra un apkārtējas vides (no kuras tika absorbēta jauda) temperatūra.