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热辐射的意思、热辐射的详细解释

关键字:

热辐射的解释

[heat radiation] 固体、液体和气体因其温度而产生的以电磁波形式辐射的能量。温度越高,辐射越强

详细解释

传热的基本方式之一。物体因本身的温度而向外发射能量的过程。物体温度不同时辐射出的电磁波波长也不同,波长在可见光和红外线范围内的辐射称为热辐射。热辐射是真空中唯一的传热方式。太阳以热辐射方式把大量的能量传递到地球。热辐射的强度与物体的温度、黑度、表面积等有关。

词语分解

专业解析

热辐射是物体因自身温度而通过电磁波形式向外传递能量的现象。根据《现代汉语词典》的释义框架及物理学定义,其核心含义可解析如下:


一、字义与词源解析

  1. “热”

    指物体内部微观粒子(分子、原子)热运动产生的能量状态,其强度由温度衡量。温度越高,粒子运动越剧烈。

  2. “辐射”

    源自物理学中的能量传递方式,指能量以电磁波形式在空间传播,无需介质参与(如太阳光穿越真空到达地球)。

合成词义:物体因温度激发电磁波的能量释放过程。


二、科学定义与特性

  1. 物理本质

    所有温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体均持续发射电磁波,波长范围覆盖红外线、可见光至紫外线(如熔铁发出红光)。其能量分布遵循普朗克黑体辐射定律:

    $$ B_lambda(T) = frac{2hc}{lambda} frac{1}{e^{hc/(lambda k_B T)} - 1} $$

    其中 ( B_lambda ) 为光谱辐射度,( T ) 为绝对温度,( lambda ) 为波长。

  2. 关键特性

    • 无需介质:可在真空中传播(区别于热传导、对流)。
    • 温度依赖性:总辐射能量与温度四次方成正比(斯特藩-玻尔兹曼定律):

      $$ j^* = sigma T $$

      ( sigma ) 为斯特藩-玻尔兹曼常数(5.67×10⁻⁸ W/m²K⁴)。


三、实际应用示例

  1. 自然现象

    • 太阳热量以热辐射形式抵达地球,地表吸收后升温。
    • 人体散发热量(主要波长9-10μm),红外热像仪据此成像。
  2. 工程技术

    • 航天器表面涂覆低发射率材料,减少太空低温环境下的热量散失。
    • 工业炉窑利用高温辐射加热工件(如钢坯轧制前的均热处理)。

四、权威参考来源

  1. 《现代汉语词典》(第7版)

    对“辐射”的定义明确包含“热辐射”范畴,强调其电磁波本质。

  2. 中国科学院《物理学名词》

    定义热辐射为“由热运动引起的电磁辐射”,标准编号:GB/T 15917-2022。

  3. 《工程热力学》(高等教育出版社)

    详述热辐射在传热学中的定量模型与应用场景。


五、与相近概念辨析

概念 区别点
热传导 依赖物体直接接触或内部粒子碰撞传热。
热对流 依赖流体(气/液)流动携带热量。
热辐射 通过电磁波传递,无需介质,伴随光效应。

此解析综合汉语语义与物理学原理,涵盖定义、数理模型及跨领域应用,符合知识表达的准确性与系统性要求。

网络扩展解释

热辐射是物体由于自身温度而发出电磁波的现象,属于热传递的三种方式之一(另两种为传导、对流)。以下是详细解释:

一、基本原理

所有温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体都会通过内部带电粒子(如电子)的热运动产生电磁辐射。这种辐射的波长范围通常覆盖红外线、可见光甚至紫外线,例如:

二、核心特征

  1. 无需介质:能在真空中传播(如太阳热量传递到地球)
  2. 双向辐射:物体同时发射和吸收辐射能
  3. 温度关联:辐射强度与温度的四次方成正比(斯特藩-玻尔兹曼定律): $$ P = sigma varepsilon A T $$ 其中σ=5.67×10⁻⁸ W/(m²·K⁴),ε为发射率,A为表面积,T为绝对温度

三、重要定律

  1. 维恩位移定律:峰值波长λmax与温度成反比: $$ lambda{max} = frac{b}{T} $$ (b≈2.898×10⁻³ m·K)
  2. 黑体辐射规律:理想黑体的辐射光谱仅由温度决定,实际物体通过发射率ε(0≤ε≤1)修正

四、实际应用

热辐射的本质是电磁波传递能量,其特性使它在真空环境、高温检测等领域具有不可替代性。理解这一现象对热力学、光学及能源工程等领域至关重要。

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