热辐射的本质_热辐射的特点

除了热传导，热辐射也是传热的重要方式。物质由分子、原子、电子等基本粒子组成，原子内部的电子受激发或振动时，将产生交替变化的电场和磁场，发出电磁波向外界空间传播，这就产生了辐射。由于激发的方法不同，所产生的电磁波波长也不相同，它们投射到物体上产生的效应也将不同。

通常将由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波传播称为热辐射。电磁波的波长范围从几万分之一微米到数千米，它们的名称和分类如图2-5所示。

图2-5中，波长λ=0.38～0.76μm范围的电磁波属可见光线；波长λ《0.38μm的电磁波是紫外线、伦琴射线等；λ=0.76～1000/μm范围的电磁波称红外线，红外线又可以分近红外和远红外，大体上可以20μm为界限，将波长在25μm以下的红外线称为近红外线，波长在25μm以上的红外线称为远红外线；λ》1000μm的电磁波是无线电波。

通常把λ=0.1～100μm范围的电磁波称热射线，其中包括可见光线、部分紫外线和红外线，它们投射到物体上将会产生热效应。需要注意的是，波长与各种效应之间是不能截然划分的。工程上所遇到的温度范围一般在2000K以下，热辐射的大部分能量位于红外线区段的0.76～20μm范围内，在可见光区段内热辐射能量所占的比重不大。显然，当热辐射的波长大于0.76μm时，人的眼睛将无法看到。太阳辐射的主要能量集中在0.2～2μm的波长范围内，其中可见光区段占有很大比重。

热辐射的本质决定了热辐射过程有如下三个特点：

（1）辐射换热与传导换热、对流换热不同，它不依赖物体的接触而进行热量传递，如阳光能够穿越辽阔的低温太空向地面辐射，而传导换热和对流换热都必须由冷、热物体直接接触或通过中间介质相接触才能进行。

（2）辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化，即物体的部分内能转化为电磁波能发射出去，当此电磁波能量射到另一物体表面而被吸收时，电磁波能又转化为内能。

（3）-切物体只要其温度高于绝对零度，都会不断地发射热射线。当物体间有温差时，高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量，因此总的结果是高温物体把能量传给低温物体。即使各个物体的温度相同，辐射换热仍在不断进行，只是每一物体辐射出去的能量，等于吸收的能量，从而处于动平衡的状态。