lämpösäteilyn

Lämpösäteilyn käsite viittaa kaikista kappaleista lähtevään elektromagneettiseen säteilyyn, jonka määrä ja ominaisuudet määräytyvät kappaleen lämpötilan mukaan. Kaikki aineet, joiden lämpötila on yli nolla Kelviniä, säteilevät energiapigmenttejä eri aallonpituuksilla. Tyhjiössä lämpösäteily ei tarvitse välittäjää kulkeakseen, ja se voi tarkoittaa energian siirtymistä kappaleesta toiseen.

Fyysiset lainalaisuudet kuvaavat lämpösäteilyn erilaisia piirteitä. Planckin säteilylaki määrittelee yksittäisen aallonpituuden säteilyn spektrin riippuvaisuuden lämpötilasta. Wienin siirtolaki kertoo säteilyn spektrin huippuaallonpituuden olevan kääntäen verrannollinen lämpötilaan, mikä tarkoittaa, että kuumemmat kappaleet säteilevät enemmän lyhyempiä aallonpituuksia. Stefan–Boltzmannin laki antaa kokonaisenergianarvon per pinta-ala, joka on suoraan verrannollinen lämpötilan neljänteen potenssiin (P = σT^4). Realisilla aineilla on emissiivisyys ε, joka kuvaa sitä, kuinka tehokkaasti kappale säteilee verrattuna ideaaliin musta kappaleeseen; emissiivisyys voi riippua aallonpituudesta ja pinnan ominaisuuksista.

Lämpösäteilyn spektri ja määrä vaikuttavat moniin ilmiöihin ja teknisiin sovelluksiin. Esimerkkejä ovat lämpökamerat, joiden avulla havaitaan lämpötilaerot infrapunasäteilyn perusteella, sekä lämmityssovellukset, joissa säteilylämpö on keskeistä. Säteily on myös keskeinen osa ilmaston järkeä: kasvihuonekaasut sitovat infrapunasäteilyä ja vahvistavat lämmitysvaikutusta ilmakehässä.

Lyhyesti, lämpösäteilyn ymmärtäminen yhdistää termodynamiikan ja elektromagneettisen säteilyn perusperiaatteet, ja se on keskeinen sekä luonnontieteissä että tekniikassa.