emissiviteetin

Emissiviteetti on materiaalin ominaisuus, joka kuvaa kuinka tehokkaasti sen pinta säteilee lämpöenergiaa suhteessa mustasäteilijään. Emissiviteettiä merkitään ε ja se voi riippua säteilyn aallonpituudesta λ sekä lämpötilasta T, joten puhutaan spektrisestä emissiviteetistä ε(λ,T). Lisäksi emissiviteetti voi olla suunnasta riippuvaa, jolloin puhutaan direktionaalisesta tai hemisphericalistä emissiviteetistä. Yleisesti ottaen jokaisella pinnalla on jokin emissiviteetin arvo tietyllä λ:lla ja T:llä, ja arvo on välillä 0 ja 1.

Lakisääteisesti emissiviteetti liittyy absorptiivisuuteen. Kirchhoffin lain mukaan emissiviteetti on sama kuin absorptiivisuus tietyllä aallonpituudella ja lämpötilalla; näin ollen ε(λ,T) = α(λ,T). Ottaen huomioon takaisinheijastuksen ja läpäisyn, kokonaismassamuuttujat täsmäävät: ε(λ,T) + ρ(λ,T) + τ(λ,T) = 1, missä ρ on heijastus ja τ on läpäisevyys. Ohuella, täydellisesti läpinäkymättömällä pinnalla τ on käytännössä nolla ja ε + ρ = 1.

Riippuvuudet ja esimerkit: Emissiviteetti vaikuttaa pintojen lämpösäteilyyn, ja siihen vaikuttavat pinnan karheus, pinnoite, hapettuminen ja lämpötila. Metallit ovat usein alhaisesti emissiivisiä tavallisesti heijastavia, mutta esimerkiksi hapettuneet tai maalatut pinnat sekäMustan kappaleen kaltaiset pinnat voivat lähestyä ε ≈ 1. Spektrinen emissiviteetti voi olla huomattavasti riippuvainen aallonpituudesta, jolloin materiaali on esimerkiksi lämmönsiirrossa valikoiva.

Mittaukset ja sovellukset: Emissiviteetti mitataan radiometrisesti esimerkiksi spektro- tai infrapunalämpökameroin sekä emissometrin avulla tai vertaamalla mustaelementtiin. Sitä käytetään muun muassa lämpösäteilyn laskemiseen, lämpöeristysten suunnitteluun, infrapunalämpökameroihin sekä ilmakehätieteisiin ja tähtitieteeseen, joissa tarkkaa lämpötilan mittausta tarvitaan.