赤外線放射：どのような加熱方法か？

赤外線放射は、さまざまな記事、特にカーボンファイバー赤外線ヒーターチューブに関連して、輻射暖房の一形態として頻繁に言及されている。では、輻射暖房とは何でしょうか？今日は、熱伝導の3つのモードの一つである熱放射について詳しく説明します。

放射熱伝達のプロセス

放射線は、電磁波を利用したエネルギー伝達の方法である。物体は様々な理由で放射線を放出するが、熱によって放射線を放出する現象を熱放射と呼ぶ。自然界では、あらゆる物体が絶えず周囲の空間に熱放射を放出し、同時に他の物体から放出される熱放射を吸収している。赤外線スキャナーの下では、熱放射を示さない理論上の純粋な黒体を除き、すべての物体は何らかの温度表示またはスキャン画像を表示する。

放射熱伝達の特徴

輻射と吸収の自然現象は、一般に赤外線輻射熱交換とも呼ばれる輻射による物体間の熱移動をもたらす。物体が周囲と熱平衡状態にあるとき、正味の放射熱伝達はゼロになる。むしろ、環境中の物体が放射するエネルギーは、それらが吸収するエネルギーと等しく、放射と吸収のプロセスが継続的に活動する相対的なバランスが達成される。

放射熱伝達と伝導・対流

放射とは異なり、他の2つの熱伝導モードである伝導と対流は、固体物質、空気、水、その他の気体や液体（それらの混合物を含む）など、エネルギー伝達のための媒体を必要とする。輻射は媒体を必要とせず、真空中でも発生するため、真空環境で最も効果的な熱伝導方法である。この違いは、輻射を伝導や対流と区別する基本的な特徴である。2つの物体が真空で隔てられている場合、伝導も対流も起こらず、輻射による熱伝達のみが可能である。

実例とエネルギー変換

太陽光が運ぶエネルギーは、広大な宇宙空間を熱放射によって地球に伝わり、そこで吸収され、すべての生物に利用される。魔法瓶や真空断熱マグカップなどの日用品は、真空断熱の原理を利用して断熱と温度分離を実現している。エネルギーは放射エネルギーとして放出され、吸収されると再び熱エネルギーに変換される。

実験的観察

物体の放射能力は温度に依存し、同じ温度でも物体によって放射と吸収の能力が異なることが実験で実証されている。黒体として知られる理想的な物質は、放射されたエネルギーをすべて吸収することができるが、そのような物質は現実には稀である。このように、材料によって赤外線の吸収率にばらつきがあるため、炭素繊維加熱管を材料の乾燥に使用する場合、製品によって加熱管の種類が選択されるのです。

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