Sálání, záření - radiace

Sálání (záření, radiace) je proces, při kterém látka emituje do prostoru energii ve formě elektromagnetického záření o různých vlnových délkách. Toto záření probíhá ve všech druzích prostředí včetně vakua.

Tepelné záření je v obecném smyslu totožné s vyzařováním celého elektromagnetického spektra. Pro sdílení tepla zářením je rozhodující elektromagnetické záření v rozsahu vlnových délek 10-4 až 10-7 m, tedy především záření infračervené, ale také viditelné (světelné) a ultrafi alové.

Obrázek - Rozdělení jednotlivých druhů záření v závislosti na vlnové délce:

Těleso vyzařuje energii, která je závislá na hodnotě absolutní teploty tohoto tělesa. S rostoucí teplotou výrazně roste hodnota vyzářené energie. Největším zdrojem tepelné energie na naší planetě je Slunce.

Teplo se šíří všemi směry. Při dopadu záření na jiné těleso se energie může být tělesem pohlcena (Q_A), může se odrazit (Q_R) nebo jím může projít (Q_D). Pro celkovou energii Q platí:

Q = Q_A + Q_R + Q_D

Vztah je možné dále upravit: A + R + D = 1

• A poměrná pohltivost (absorbivita)
• R poměrná odrazivost (reflexivita)
• D poměrná propustnost (diatermita)

Obrázek - Dopad záření na povrch tělesa:

Pro ideální případy, kdy některá z výše uvedených hodnot je rovna jedné, jsou defi nována dokonalá tělesa.
A = 1 … dokonale černé těleso, pohlcuje veškerou dopadající energii,
R = 1 … dokonale bílé těleso nebo dokonalé zrcadlo, odráží veškerou dopadající energii,
D = 1 … dokonale propustné těleso, veškerou energii propouští.

Tato tělesa se v přírodě nevyskytují. Skutečná pevná tělesa jsou tzv. neprůteplivá (A + R = 1).

Schopnost vyzařování reálného povrchu označujeme jako tzv. emisivitu ε (poměrná zářivost, emisní součinitel). Emisivita je defi novaná jako poměr intenzity vyzařování reálného (tzv. šedého) tělesa k intenzitě vyzařování absolutně černého tělesa se stejnou teplotou. Je bezrozměrnou veličinou závislou na charakteru materiálu (barva, struktura) a na teplotě materiálu. Různé materiály mají různé emisivity, jak uvádí následující tabulka č. 32:

Tabulka - Emisivity různých materiálů:

materiál	emisivita ε
hliník leštěný (23 ÷ 500 °C)	0,04 ÷ 0,06
chrom leštěný (150 °C)	0,058
ocel leštěná (425 ÷ 1020 °C)	0,144 ÷ 0,377
led, povrch hladký, drsný (0 °C)	0,97 ÷ 0,99
saze, roztok ve vodním skle (20 ÷ 100 °C)	0,96
sklo, hladký povrch (20 ÷ 90 °C)	0,90 ÷0,94

 

 

Pevné látky vyzařují a pohlcují sálavou energii v celém spektru vlnových délek. Plyny mají schopnost vyzařovat a pohlcovat sálavou energii jen na určitých vlnových délkách, nebo v jednotlivých intervalech vlnových délek, vyzařují a pohlcují sálavou energii selektivně. Pro jiné vlnové délky jsou plyny průteplivé a jejich sálavá energie je nulová, plyn nesálá (ε = 0), ani nepohlcuje.

Mezi základní plyny, které mají schopnost vyzařovat a pohlcovat sálavou energii, jsou víceatomové plyny – sloučeniny (CO₂, H₂O, SO₂, CO, NH₃). Záření jedno a dvouatomových plynů (N₂, O₂, a H₂) je velmi malé a lze jej zanedbat. U plynů se vyzařování a pohlcování děje celým objemem.