Emissivisyyden

Emissivisyys, tunnus ε, kuvaa kappaleen kykyä säteillä lämpöenergiaa suhteessa musta‑kappaleeseen samassa lämpötilassa. Se voi olla spektrinen emissivisyys ε(λ, θ), joka riippuu aallonpituudesta λ ja suunnasta θ, sekä kokonaishemispherical emissivisyys ε_h, joka on kaikkien suunnien ja aallonpituuksien kokonaisarvo. Emissivisyys on dimensionless ja vaihtelee välillä 0 ja 1.

Kirchhoffin laki sanoo, että tietyllä λ:lla ja suunnalla emissivisyys vastaa absorptivisuutta musta‑kappaleen kanssa; eli kappale, joka absorboi hyvin, säteilee myös hyvin at that λ ja suunnalla. Tämä tekee emissivisyydestä keskeisen suureen lämpöenergian säteilyssä.

Säteilyssä emissivisyydellä on käytännön merkitys. Materiaalit voivat olla matalia emissivisyydeltään, kuten kiillotetut metallit (esim. ruostumaton teräs tai kupari) joiden ε voi olla noin 0,02–0,05, tai korkean emissivisyyden omaavia materiaaleja kuten tummat maalit ja hiili- tai keramiapinnat, joiden ε voi olla 0,8–0,95 tai lähempänä 1. Emissivisyys riippuu myös lämpötilasta ja aallonpituudesta; esimerkiksi infrapunasäteilyn alueella ε voi poiketa paljon toisistaan kuin näkyvässä valossa.

Mittaukset ja laskenta: kokonaisemissivisyys voidaan määrittää mittaamalla absorptio, reflektio ja transmisio, tai käyttämällä infrapunasäätöjä ja lämpötilakäyriä. Lämpöenergian säteily voidaan esittää muodossa P = ε σ A T^4, jossa σ on Stefan–Boltzmannin vakio, A pinta-ala ja T lämpötila (abs. neliömetriä ja Kelvin). Spektrisessä muodossa P_emit = ∫ ε(λ) E_bb(λ, T) dλ.

Sovellukset kattavat rakennusten lämpöeristyksen, teolliset lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät, radiatiiviset keräimet ja jäähdytysratkaisut avaruudessa sekä ilmastotutkimuksen ja kaukokartoituksen. Emissivisyys on keskeinen tekijä, kun arvioidaan lämpöä menetyksiä ja säteilyvaihtoa.