Siltuma starojums

KAS IR SILTUMA STAROJUMS?

Visi priekšmeti un ķermeņi nepārtraukti izstaro elektromagnētiskos viļņus. Izstarojuma spektrs aptver plašu diapazonu: sākot ar simtiem metru līdz 10-12 m gariem radioviļņiem. Noteikta garuma viļņus ķermeņi lieliski absorbē un tie šķērso Zemes atmosfēras slāņus ar niecīgiem zudumiem. Šādi ir arī infrasarkanā (IS) diapazona viļņi, kuri cilvēka acīm nav redzami (1. zīm.).

ATOMS (grieķu valodā „atomos” – nedalāms) – ir mazākā visas pastāvošās materiālās pasaules daļiņa (aptuveni trīs miljardās metra daļas diametrā). Tie ir bloki, no kuriem veidojas molekulas un cieti objekti, kurus veido blīvu kodolu ietveroši elektronu mākoņi, kuri ir tūkstošiem reižu mazāki par pašu atomu. Atoma kodolu veido protoni un neitroni un tas ir pozitīvi lādēts, bet elektroni lādēti negatīvi. Tas ir iemesls, kādēļ tie pievelkas.

Atomi var piesaistīt vai atdalīt elektronus, kļūstot par negatīvi lādētiem joniem.

Atoma diametrs ir aptuveni 8-10 cm. Kodola diametrs – 10-23 cm. Jāsecina, ka starp kodolu un elektroniem pastāv diezgan liels atstatums.

1. zīm. Starojuma vispārējais spektrs

Ja šo atstatumu būtu iespējams samazināt, tad Visumu varētu saspiest līdz rieksta lielumam.

ATOMA SPEKTROSKOPIJA ietver atomu elektromagnētiskā starojuma pētīšanu. Sākotnēji atoms atrodas miera stāvoklī. Absorbējot noteiktu enerģijas devu, atoms pāriet uzbudinātā stāvoklī, augstākā enerģijas līmenī. No uzbudināta stāvokļa, izdalot fotonu, atoms var pāriet mazākas enerģijas stāvoklī, sākotnējā enerģijas līmenī (2. zīm.).

2. zīm. Atoma elektromagnētiskais starojums

FOTONS – (grieķu valodā „phos”, ģenitīva locījums – „photоs” – Gaisma) – elektromagnētiskā starojuma elementārdaļiņa, kvants. Šī ir elektromagnētiskā lauka un gaismas vienība. Iedarbojoties uz atomu ar jebkādu enerģiju, mainās elektronu orbīta un izdalās gaismas enerģija – fotons.

Fotona īpatnības: tas ir mūžīgs, tam ir nulles masa un vienkārtnīgums, taču tas kustas ar gaismas ātrumu.

Tas sāk darboties kā daļiņas, bet izplatās viļņveidā, tam nav blīvuma, taču neraugoties uz to, tāpat kā citas daļiņas, tas pievelkas.

3. zīm. Fotona pārvietošana un nodošana

VILNIS – fotona pārvietošana un nodošana no viena punkta uz otru, neizmantojot nekādus papildlīdzekļus elektromagnētiskajā starojumā. Viļņa ceļš attēlots kā sinusoīdas līkne (3. zīm.).

Viļņa garums – attālums starp diviem tuvākajiem, vienādā svārstību fāzē esošiem viļņa punktiem.

FREKVENCE – tā ir viļņa svārstību atkārtojumu skaita mērvienība.

Noteiktas frekvences enerģijas ietekme tieši nosaka viļņa garumu un fotona enerģiju. Tas ļauj iegūt produktīvāku fotonu ar mazākiem enerģijas zudumiem un rezultātā sasniegt vēlamo mērķi – ātrāku un lētāku apsildīšanu.

Siltums – tā ir kustības enerģija. Šādas definīcijas iemesls ir tieksme virzīties no sistēmas ar augstāku temperatūru uz sistēmu ar zemāku.

Siltumam un augstai temperatūrai parasti ir vienāds rādītājs, tomēr, neraugoties uz to, šo jēdzienu izmantošana ne vienmēr ir pareiza.

Siltums – tā ir mērvienība, kuru izmanto temperatūras starojuma (auksts, silts, karsts) mērīšanai, taču temperatūras mērvienības ir grādi pēc Celsija, Fārenheita un Kelvina skalas.

Siltums var izdalīties:

1. Ķīmiskas reakcijas rezultātā (uguns).

2. Kodolreakcijas rezultātā (procesi, kuri norit uz Saules).

3. Elektromagnētiskās kliedēšanās rezultātā (līdzīgi infrasarkanajiem sildītājiem).

4. Mehāniskas darbības rezultātā (berze).

Ar minētajiem paņēmieniem iegūto enerģiju pārvada trijos veidos:

Siltuma pārvadīšana caur saskarsmi: (tieša pieskaršanās) mijiedarbojas, kad priekšmets, kura temperatūra ir krietni zemāka, saskaras ar priekšmetu, kura temperatūra ir ievērojami augstāka. Veidojas kustības enerģija – no priekšmeta ar augstāku temperatūru uz priekšmetu ar augstāku temperatūru.

Siltuma pārvadīšana ar pārnešanu: siltumu pārvada, izmantojot gāzi vai šķidrumu.

Siltuma pārvadīšana caur starojumu: ar fotonu starpniecību, siltuma enerģiju pārvada no gaismas avota uz matēriju, kuru apgaismo gaismas avots. Siltuma produktīvai un vienmērīgai izmantošanai tas ir vispiemērotākais paņēmiens. „UFO” gaismas apsildes sistēmas darbības piemēram var izmantot līdzību par to, kā Saule apsilda mūsu planētu.

Īpaši jāuzsver, ka šādi viļņi atrodas Saules starojuma spektrā, tādēļ tie ir droši veselībai (nepārsniedzot maksimālo jaudas blīvumu un ievērojot drošības tehniku). Šādi siltuma stari pārvada siltuma enerģiju, kuru absorbē tos uztverošie priekšmeti. Rezultātā apgaismotie priekšmeti sasilst. Dažādu objektu sasilšanas process (tiem saskaroties ar IS stariem) ir pietiekami labi izpētīts un to var aprakstīt šādi.

Karstam ķermenim saskaroties ar aukstu, rodas siltuma plūsma – no siltākā ķermeņa uz vēsāko. Kad abu ķermeņu temperatūra izlīdzinās, plūsma beidzas.

Katrs elements (vai ķermenis) nepārtraukti izstaro pats savu starojumu un absorbē citu elementu (ķermeņu) izstarojumus. Ja sistēma atrodas siltuma līdzsvarā (jeb, ja visiem ķermeņiem ir vienāda temperatūra), tad katra ķermeņa absorbējamā plūsma būs vienāda ar paša ķermeņa izstaroto. Tas nozīmē, ka siltummaiņa starp ķermeņiem nenotiek. Ja kāda ķermeņa temperatūra ir augstāka, nekā citu ķermeņu temperatūra, tad šis ķermenis izstaros vairāk siltuma, nekā absorbēs citu ķermeņu izstarojumu. Šajā gadījumā starp ķermeņiem notiek staru enerģijas siltummaiņa – no siltākā ķermeņa uz aukstāko.

Ir acīmredzami, ka IS diapazona stari cilvēkam ir nekaitīgi (ievērojot konkrētus noteikumus) un tos var izmantot kā netradicionālu siltuma avotu.