Säteilylämpöä

Säteilylämpö on lämmönsiirtotapa, jossa energia siirtyy elektromagneettisen säteilyn muodossa kahden kappaleen välillä. Tämä siirto voi tapahtua avaruudessa, ilman fyysistä kosketusta tai ilman väliaineen tarvetta. Lämmön siirtyminen säteilyn kautta riippuu kappaleiden lämpötiloista, niiden pinnan ominaisuuksista sekä niiden välisestä etäisyydestä ja asettelusta.

Säteilylämpiäminen noudattaa Planckin lakia, joka määrittelee säteilyn spektrin lämpötilalle. Kokonaislämpöteho per pinta-ala, kuten mustan kappaleen tapauksessa, nousee noin T neljänteen potenssiin (Stefan–Boltzmannin laki). Todellisuudessa kappaleilla ei ole täydellistä absorptiota kaikilla aallonpituuksilla; ominaisuus, emissivisyys ε, kuvaa kuinka voimakkaasti kappale säteilee verrattuna mustaan kappaleeseen (0 ≤ ε ≤ 1). Eri materiaalit ja pinnat käyttäytyvät eri tavalla, ja emissivisyys voi riippua sekä aallonpituudesta että lämpötilasta.

Kahden pinnan välisessä säteilyvaihdossa huomioidaan sekä pinnan emissivisyydet että geometria (näkökulma, etäisyys). Näkötekijöillä ja emissivyyksillä on ratkaiseva rooli netto-säteilyvirtauksessa; käytännössä suurempi lämpötilaerä ja paremmat emissiivisyydet lisäävät siirtämistä. Säteilylämpö on erityisen tärkeä vapaan tilan lämmönsiirtomuoto sekä auttavissa ja teollisuuden lämmitysprosesseissa.

Mittauksessa käytetään esimerkiksi pyranometrejä ja pyrometreja; säteilylämmön ilmaisemiseen voidaan käyttää myös lämmönsiirtötilastot tai yksittäisten pintojen lämpötila-arvoja koskevia arvioita.

Säteilylämpöä hyödynnetään laajasti esimerkiksi rakennusten eristyksissä, teollisissa kuumennusprosesseissa sekä aurinko- ja kasvihuonejärjestelmissä, joissa lämpöä siirtyy lämpötilainfereja vasten tai suoraan auringon säteilyä hyväksikäyttäen.