Varmeutstråling

Varmeutstråling er elektromagnetisk stråling som avgis av materie med temperatur over absolutt null og er en viktig mekanisme for varmeoverføring. Den kan skje også i vakuum, siden strålingen ikke trenger et medium for å spre seg.

Den teoretiske beskrivelsen bygger på Plancks lov. Den totale utstrålte effekten per flatehet følger Stefan-Boltzmann-loven: M = ε σ T^4, der ε er emissiviteten til overflaten (0-1) og σ er Stefan-Boltzmann-konstanten. Fordelingen av energi i ulike bølgelengder følger Plancks lov, og Wiens forskyvningslov sier at maksstrålingen skjer ved λ_max ≈ b / T, hvor b er konstanten omtrent 2,898×10⁻³ m·K. Realobjekter avviker fra idealen svartlegeme og har ofte ε < 1; ved romtemperatur ligger mye av strålingen i det infrarøde området.

Varmestråling mellom flater avhenger av emissivitet, temperaturer og geometrien, uttrykt gjennom synsfaktorer. I vakuum er stråling den eneste varmeoverføringskanalen mellom objekter, mens konduksjon og konveksjon også spiller en rolle i gasser og væsker. Nettostrålingen mellom to flater er avhengig av temperaturdifferansen og overflatens emissiviteter.

Praktiske anvendelser inkluderer oppvarmingselementer og paneler, termografi og byggematerialer som reflektiv folie og termiske vinduer. Innen vitenskap og teknologi brukes varmeutstråling til temperaturmåling og studier av objekter i rom- og astrofysikk, samt i planlegging av energieffektive bygg og industrielle prosesser.