Bức xạ nhiệt là gì? Ứng dụng của bức xạ nhiệt trong thực tế 

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường nghe đến thuật ngữ "bức xạ nhiệt" nhưng không phải ai cũng hiểu rõ ý nghĩa và tác động của nó đối với môi trường xung quanh. Hãy cùng Đình Hải tìm hiểu về khái niệm cơ bản, cách hoạt động và ứng dụng thực tiễn của bức xạ nhiệt trong bài viết sau đây.

Bức xạ nhiệt là gì?

Bức xạ nhiệt là hiện tượng khi các vật chất có nhiệt độ cao hơn 0 độ tuyệt đối phát ra sóng điện từ. Đây là quá trình chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện từ. Bức xạ nhiệt là một trong ba phương thức truyền nhiệt cơ bản (bao gồm dẫn nhiệt, nhiệt dẫn và bức xạ), đồng thời là một đặc tính cơ bản của vật chất, phụ thuộc vào nhiệt độ của chúng.

Xem thêm :

• Sự truyền nhiệt là gì ? Nguyên lý truyền nhiệt hoạt động sao ?

Một số ví dụ về bức xạ nhiệt

Ví dụ về bức xạ nhiệt trong cuộc sống hàng ngày:
- Sự truyền sóng điện từ qua lò nướng thường được biết đến là lò vi sóng.
- Nhiệt năng được phát ra từ các thiết bị tản nhiệt.
- Các tia mặt trời phát ra.
- Năng lượng ánh sáng từ đèn sợi đốt.
- Sự phát ra của tia gamma.
Ví dụ về bức xạ nhiệt trong khoa học:
- Nhiều nguồn sáng hoạt động dựa trên nguyên tắc phát ra bức xạ như đèn sợi đốt.
- Bức xạ trở thành một thách thức khi cần cách nhiệt cho một số đối tượng. Ví dụ, khi một vật treo trong một buồng chân không, việc dẫn nhiệt sẽ giảm thiểu và nhiệt năng có thể trao đổi với môi trường xung quanh thông qua bức xạ. Bức xạ hồng ngoại nhiệt được sử dụng trong các ứng dụng đo nhiệt độ hồng ngoại và quá trình hình ảnh nhiệt.

Bức xạ nhiệt được tạo ra từ đâu?

Bức xạ được tạo ra khi năng lượng nhiệt từ sự chuyển động của các điện tích trong vật liệu (như electron và proton trong các dạng vật chất thông thường) chuyển hóa thành bức xạ điện từ. Ánh sáng mặt trời, được gọi là bức xạ mặt trời, là dạng bức xạ nhiệt từ các khí cực nóng của mặt trời và nó gây nhiệt cho trái đất. Trái đất cũng phát ra bức xạ, nhưng với cường độ thấp hơn nhiều do nhiệt độ của nó thấp hơn.
Sự cân bằng giữa việc hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặt trời và việc xả nhiệt của trái đất thông qua bức xạ là quá trình quan trọng để xác định nhiệt độ tổng thể của trái đất. Bức xạ được xem là phương thức truyền nhiệt duy nhất không yêu cầu sự truyền dẫn qua vật liệu.
Nhiệt bức xạ được truyền từ bề mặt này sang bề mặt khác mà ít bị hấp thụ bởi các bề mặt. Tuy nhiên, khi các bề mặt được làm nóng, chúng có thể truyền nhiệt qua dẫn nhiệt hoặc qua nhiệt đối lưu vào môi trường xung quanh. Bức xạ được truyền qua sóng điện từ, vì vậy, phương thức truyền nhiệt này phụ thuộc không chỉ vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai bề mặt mà còn vào dải tần số của năng lượng phát và thu.
Ví dụ, ánh sáng mặt trời bao gồm quang phổ của ánh sáng có thể nhìn thấy, cùng với năng lượng hồng ngoại và tia cực tím.

Các đặc điểm của bức xạ nhiệt 

- Bức xạ nhiệt là quá trình truyền nhiệt mà không cần sự tiếp xúc trực tiếp giữa các vật thể.
- Bức xạ là một dạng truyền nhiệt bề mặt, khác biệt so với truyền nhiệt thông qua dẫn hoặc đối lưu, không yêu cầu sự tiếp xúc trực tiếp giữa nguồn phát nhiệt và nguồn nhận nhiệt.
- 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.
- Trong khi việc truyền năng lượng thông qua dẫn truyền yêu cầu một môi trường để truyền, bức xạ không cần môi trường. Bức xạ là phương thức truyền nhiệt duy nhất có thể xảy ra ngay cả trong không khí.

Ứng dụng của bức xạ nhiệt trong thực tế 

Chúng ta thường ưa chuộng mặc quần áo màu trắng hoặc sáng vào mùa hè vì chúng có khả năng hấp thụ nhiệt thấp và phản xạ tốt. Điều này giúp làm mát cơ thể hơn. Ngược lại, vào mùa đông, chúng ta thường ưa chuộng mặc quần áo tối màu vì chúng hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặt trời nhiều hơn và giữ nhiệt cho cơ thể.
Trên các phương tiện như ô tô, máy móc và hệ thống điều hòa không khí, bộ tản nhiệt thường được sơn màu đen để tăng khả năng bức xạ và làm mát hiệu quả.
Các máy sưởi điện thường có các bề mặt bóng sáng để tăng hiệu suất bức xạ. Nhờ đó, chúng ít hấp thụ nhiệt và phản xạ lại hầu hết nhiệt về phía chúng ta, giữ cho không gian mát mẻ ngay cả sau khi sử dụng máy sưởi trong thời gian dài. Tương tự, các bề mặt được đánh bóng cao trên tàu vũ trụ phản xạ lại hầu hết nhiệt lượng từ mặt trời.
Phần đế của các dụng cụ nấu nướng thường được sơn màu đen để tăng hiệu suất hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh, tối ưu hóa hiệu ứng dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ.