Về bản chất vật lý thì bức xạ nhiệt cũng giống như bức xạ ánh sáng, cũng tuân theo các định luật phản xạ, khúc xạ và hấp thu, cũng truyền theo một đường thẳng, cũng xuyên qua hoàn tồn khoảng chân khơng với tốc độ không đổi là 3.1010 cm/s. Nhưng giữa chúng chỉ khác nhau về bước sóng. Tuỳ theo chiều dài của bước sóng mà người ta phân ra:
Dạng bức xạ Chiều dài bức xạ
Tia vũ trụ 0,05.10-6µm
40
Tia Rơnghen 1.106 - 20.10-3µm
Tia tử ngoại 20.10-3 - 0,4µm
Tia sáng (nhìn được bằng mắt thường) 0,4 - 0,8µm Tia hồng ngoại (khơng nhìn được bằng mắt thường) 0,8 - 40µm
Sóng vơ tuyến điện 0,2mm - X km
Trao đổi nhiệt bức xạ đóng vai trị rất quan trọng trong q trình truyền nhiệt của nhiều thiết bị: lò hơi,...
* Lưu ý:
- Khơng chỉ có vật nóng truyền năng lượng cho vật lạnh mà q trình ngược lại vẫn xảy ra. Số năng lượng nhận được bằng hiệu số giữa năng lượng nhận và năng lượng mất đi. Kết quả của việc trao đổi năng lượng vẫn tuân theo định luật nhiệt động thứ ha i nghĩa là vật có nhiệt độ cao truyền năng lượng cho vật có nhiệt độ thấp.
- Đối với quá trình dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt đối lưu, cường độ tiến hành của quá trình trên cơ bản được xác định bởi độ chênh nhiệt độ giữa các vật. Nhưng đối với trao đổi nhiệt bức xạ thì cường độ của q trình khơng chỉ phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ mà còn phụ thuộc cả vào giá trị nhiệt độ tuyệt đối của vật. Nếu nhiệt độ của vật càng cao (trong trường hợp có cùng hiệu số nhiệt độ) thì lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ càng lớn.
- Trao đổi nhiệt bằng bức xạ giữa các vật có thể tiến hành ngay cả khi giữa các vật đó là chân khơng (khác với dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt).
Định luật Stefan-Baltzman:
Stefan đã tìm ra định luật này bằng thực nghiệm năm 1879 và đến năm 1884, Baltzman bằng lý thuyết đã chứng minh rằng “cường độ bức xạ của vật đen tuyệt đối tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối lũy thừa bậc 4”.
41
𝐸 = 𝐶 . (2.3)
Với E0: cường độ bức xạ (W/m2)
T: nhiệt độ tuyệt đối của vật thể (0K)
C0 = 5,7 W/m2k4: hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối. Định luật này chỉ chính xác đúng cho vật đen tuyệt đối.
Nhưng qua các thí nghiệm của Stefan và các nhà khoa học khác thì định luật này cũng áp dụng cho vật xám. Trong trường hợp này:
𝐸 = 𝐶. 𝑇 100
Với C là hệ số bức xạ của vật xám, nó thay đổi tuỳ theo bản chất, trạng thái bề mặt và nhiệt độ của vật. Giá trị của C nằm trong khoảng 0 < C < C0.
Giá trị : 𝜀 = gọi là độ đen của vật (0 < < 1), được xác định bằng thực nghiệm
2.3.2. Truyền nhiệt
2.3.2.1. Khái niệm
Quá trình vận chuyển nhiệt lượng từ một lưu thể này sang lưu thể khác qua 1 tường ngăn cách gọi là truyền nhiệt. Vậy truyền nhiệt bao gồm cả dẫn nhiệt, cấp nhiệt và bức xạ nhiệt.
42