Radiazione infrarossa: Che tipo di metodo di riscaldamento è?

La radiazione infrarossa è spesso citata in vari articoli, in particolare in riferimento ai tubi di riscaldamento a infrarossi in fibra di carbonio, come una forma di riscaldamento radiante. Ma cos'è il riscaldamento radiante? Oggi fornirò una spiegazione dettagliata dell'irraggiamento termico, una delle tre modalità di trasferimento del calore.

Il processo di trasferimento del calore per irraggiamento

La radiazione è un metodo di trasferimento di energia che utilizza le onde elettromagnetiche. Gli oggetti emettono radiazioni per vari motivi e il fenomeno dell'emissione di radiazioni dovute al calore viene definito radiazione termica. In natura, ogni oggetto emette continuamente radiazioni termiche nello spazio circostante e contemporaneamente assorbe le radiazioni termiche emesse da altri oggetti. Sotto uno scanner a infrarossi, tutti gli oggetti mostrano un'indicazione di temperatura o un'immagine di scansione, ad eccezione di un corpo nero teorico puro, che non mostra alcuna radiazione termica.

Caratteristiche del trasferimento di calore radiativo

I processi naturali di irraggiamento e assorbimento determinano il trasferimento di calore tra gli oggetti attraverso l'irraggiamento, comunemente noto anche come scambio di calore per radiazione infrarossa. Quando un oggetto è in equilibrio termico con l'ambiente circostante, il trasferimento netto di calore radiativo è nullo. Tuttavia, ciò non implica un'assenza di scambio di radiazioni nell'ambiente; piuttosto, l'energia irradiata dagli oggetti nell'ambiente è uguale all'energia che essi assorbono, raggiungendo un equilibrio relativo in cui i processi di irraggiamento e assorbimento sono continuamente attivi.

Trasferimento di calore per irraggiamento rispetto a conduzione e convezione

A differenza della radiazione, le altre due modalità di trasferimento del calore, la conduzione e la convezione, richiedono un mezzo per la trasmissione dell'energia, come materiali solidi, aria, acqua o altri gas e liquidi, comprese le loro miscele. L'irraggiamento non richiede un mezzo e può verificarsi anche nel vuoto, il che lo rende il metodo più efficace per il trasferimento di calore negli ambienti in cui vige il vuoto. Questa distinzione è una caratteristica fondamentale che distingue l'irraggiamento dalla conduzione e dalla convezione. Quando due oggetti sono separati dal vuoto, non è possibile né la conduzione né la convezione, ma solo il trasferimento di calore per irraggiamento.

Esempi pratici e conversione di energia

L'energia trasportata dalla luce solare viene trasmessa attraverso il vuoto dello spazio fino alla Terra per mezzo della radiazione termica, dove viene assorbita e utilizzata da tutti gli esseri viventi. Oggetti di uso quotidiano come le borracce thermos e le tazze isolate sottovuoto sfruttano il principio dell'isolamento sottovuoto per ottenere l'isolamento termico e la separazione della temperatura. Un altro aspetto unico del trasferimento di calore per irraggiamento è che non comporta solo il trasferimento di energia, ma anche la conversione di forme di energia; l'energia viene emessa come energia radiante e riconvertita in energia termica al momento dell'assorbimento.

Osservazioni sperimentali

Gli esperimenti hanno dimostrato che la capacità di un oggetto di irradiare dipende dalla temperatura e che, alla stessa temperatura, oggetti diversi presentano capacità diverse di irradiazione e assorbimento. Un materiale ideale, noto come corpo nero, può assorbire tutta l'energia irradiata, anche se tali materiali sono rari nella vita reale. Questa variabilità nell'assorbimento dei raggi infrarossi da parte dei diversi materiali è il motivo per cui, quando si utilizzano tubi di riscaldamento in fibra di carbonio per l'essiccazione dei materiali, si scelgono diversi tipi di tubi di riscaldamento in base al prodotto.

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