Roșul indică o temperatură mai ridicată, albastrul, mai rece

Ca să ne liniștim, e mai puțin grav decât pare 😀. Nimeni nu scapă de asta în univers.

Termenul „radiații” are un PR prost, dar pe nedrept, pentru că radiațiile se referă la unde electromagnetice, de care nu avem cum scăpa și fără de care nu am putea trăi. Banala lumină, solară ori de la bec, este radiație electromagnetică.

Dar să revenim la subiectul nostru. Vreau să prezint trei lucruri în acest articol: de ce emite corpul uman radiații, ce radiații emite corpul și cum anume sunt produse aceste radiații.


De ce emit  obiectele radiații

Întâi de toate trebuie spus că nu doar corpurile noastre emit radiație electromagnetică, ci toate obiectele din univers. Da, chiar și scaunul pe care stai acum în fața calculatorului. Dacă ai avea un dispozitiv electronic adecvat (unul care să „înțeleagă” radiația emanată de obiecte) pus la ochi atunci când intri în camera ta, chiar și pe timpul nopții, cu toate echipamentele electronice din cameră oprite, o să observi că toate obiectele din cameră (practic tot ce există în cameră) emit radiație electromagnetică (în special în zona undelor infraroșii). Se consideră că doar un obiect care atinge cea mai joasă temperatură (teoretic) posibilă, numită „zero absolut”, nu ar emite radiație termică.




Tipul de radiație și intensitatea depind în primul rând de temperatura corpului. Cu cât este mai mare temperatura unui obiect, cu atât mai mare frecvența radiației electromagnetice. Acest fenomen este denumit savant „radiația corpului negru”, dar nu ne vom ocupa de acest subiect în acest articol, dar am scris despre asta aici acum câțiva ani.

Acest flux constant de radiație al obiectelor se mai numește și „radiație termică”, pentru că indică faptul că are loc un transfer de căldură (afectează starea termică a materiei).

Radiația termică este energia emisă de materie, transportată sub forma de unde electromagnetice (fotoni) cu lungime de undă între 0,1 μm și 100 μm. Include lumina ultravioletă, lumina în infraroșu și lumina vizibilă.

 


Partea spectrului electromagnetic asociată radiației termice



Corpul uman are în jur de 37 °C. Asta înseamnă că va emite radiații în special în infraroșu, cu intensitatea cea mai mare la lungimi de undă de 10 micrometri. Este departe de zona vizibilă (adică lumina pe care o recepționează ochiul uman), dar putem observa aceste radiații cu ajutorul echipamentelor electronice specializate, care fac conversia luminii din infraroșu în lumină vizibilă.

Faptul că organismul uman emite radiații se traduce în pierdere de energie. Emiterea de radiație termică de către un individ în stare de repaus muscular la 12-14 ore după ce mănâncă se numește „metabolism bazal”. Un bărbat adult pierde într-o zi energie echivalentă cu 1.700 kcal. Da, slăbim nefăcând nimic, doar prin faptul că emitem radiații!


Cum anume este produsă radiația termică?

Ok, să trecem la chestiuni mai complicate. Cum anume emite un obiect, fie el un scaun sau corpul tău, radiație electromagnetică?

Corpul tău este format din țesuturi, care sunt formate din celule, care sunt structuri complicate, dar în final sunt formate din atomi (alcătuiți, pe scurt, din nucleu și electroni). Despre emiterea radiației în infraroșu se poate discuta la mai multe niveluri (de exemplu, la nivel celular), dar preferăm să menționăm nivelul ultim, cel atomic, pentru că ceea ce se întâmplă la nivel atomic oferă o explicație mai bună.

Radiația termică este rezultatul mișcării continue a atomilor constituenți ai materiei. Atomul este o construcție bazată pe mișcare. În cadrul componentelor celulare, atomii sunt în continuă interacțiune. Această interacțiune înseamnă coliziuni constante între electronii care reprezintă stratul exterior ale atomilor. Energia cinetică (rezultată în urma vibrației / mișcării atomice) este transformată în vibrații ale atomilor / moleculelor și eliminată prin emisie de unde electromagnetice în special în registrul radiației în infraroșu.

Fotonul, particula emisă în urma acestor interacțiuni atomice, are masă și sarcină zero, dar are totuși anergie dată de frecvența acestuia. Fotonul, ca orice componentă a materiei, este și undă și particulă, prin urmare are și frecvență.

De nu pierd toată energia corpurile / obiectele prin emiterea de radiații?

Dar prin emiterea de radiație termică, un corp / obiect se răcește. De ce nu se răcește de tot? De ce nu ajunge la zero absolut?

Când vine vorba despre un organism viu, de „vină” sunt procesele metabolice, care alimentează cu energie celulele, care asigură căldura necesară organismului (vibrația atomilor este ceea ce menține, în ultimă instanță, temperatura unui organism viu).

Pe de altă parte, dacă revenim la scaunul din fața computerului, acesta nu ajunge la zero absolut pentru că nu poate fi complet izolat de restul universului. În jurul lui sunt molecule de aer care se lovesc de el; cu cât agitația moleculelor de aer este mai mare, cu atât spunem că temperatura din cameră este mai mare. Scaunul preia această mișcare cinetică și se încălzește.

Dacă vrei să înțelegi mai bine cum funcționează transferul de căldură din camera ta când dai drumul la aparatul de aer condiționat, am scris recent un articol exact pe subiectul ăsta. Îl poți accesa aici.

În plus, obiectele sunt lovite de fotoni din toate direcțiile. Cu unii interacționează, preluând energia fotonică și încălzindu-se.

Radiația electromagnetică, așadar, se transferă tot timpul între obiecte. Chiar și în situația în care se atinge un punct de echilibru termic (adică toate obiectele ajungă să aibă aceeași temperatură), schimbul de fotoni între acestea continuă. Dar cum schimbul de radiație are loc în același ritm, nu are loc un schimb net de căldură.


Dioxidul de carbon absoarbe radiația termică


Se întâmplă că molecula de dioxid de carbon absoarbe radiația în infraroșu. Asta face molecula de CO2 să vibreze, așa cum poți observa în animația de mai jos.



Ulterior, molecula de CO2, după ce se lovește de alte molecule de CO2 din apropiere, eliberează această energie tot sub formă de fotoni. Acest proces înseamnă creșterea energiei cinetice a gazului, ceea ce înseamnă creșterea temperaturii acestuia. Este, simplificat, ce se întâmplă cu dioxidul de carbon din atmosferă generat de diverse activități poluante umane, care contribuie la mult discutatul proces de încălzire globală.

În concluzie, totul radiază în această lume! Tu, eu - suntem permanent generatoare de radiații infraroșii. Acest proces este fundamental materiei și ne ține în viață, în ultimă instanță.

Credit imagine: sciencenewsforstudents.org

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Dacă găsești util site-ul, ne poți ajuta cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro