Biophysics · 09.02
熱放射
Thermal radiation
🧠 熱放射thermal radiation熱放射(thermal radiation)thermal radiation(熱放射)は、物体内部の荷電charged荷電(charged)charged(荷電)粒子の熱運動thermal motion熱運動(thermal motion)thermal motion(熱運動)から生じ、真空vacuum真空(vacuum)vacuum(真空)中でも運ばれる電磁放射electromagnetic radiation電磁放射(electromagnetic radiation)electromagnetic radiation(電磁放射)である。
温度が電磁放射を生む
絶対零度absolute zero絶対零度(absolute zero)absolute zero(絶対零度)より高い物体では荷電charged荷電(charged)charged(荷電)粒子が運動し、時間変化する電磁場としてエネルギーを放出する。伝導・対流convection対流(convection)convection(対流)と異なり媒質を必要とせず、放出と吸収の差が正味の熱移動を決める。理想的な上限は絶対黒体absolute black body絶対黒体(absolute black body)absolute black body(絶対黒体)で与えられる。
温度上昇で変わる二つの量
温度が上がると、単位面積から出る総放射量が増え、同時にスペクトルの極大が短波長側へ移る。前者はStefan–Boltzmannの法則、後者はWienの変位則として分けて扱う。
人体表面は約300 Kなので、放射の大部分は赤外領域にある。目に見えないことと放射していないことは同じではない。
正味の放射熱交換
人体も環境も放射するため、熱損失は人体からの放射だけでなく、周囲から吸収する放射を差し引いて考える。皮膚温、衣服の放射率emissivity放射率(emissivity)emissivity(放射率)、周囲表面の温度が変われば、気温が同じでも熱収支net yield収支(net yield)net yield(収支)は変化する。
💡 熱放射thermal radiation熱放射(thermal radiation)thermal radiation(熱放射)の「強さ」と「色・波長分布」は別の情報であり、総量と極大波長を同じ法則で説明しない。
まとめ
- 熱放射thermal radiation熱放射(thermal radiation)thermal radiation(熱放射)は熱運動thermal motion熱運動(thermal motion)thermal motion(熱運動)に由来する電磁放射electromagnetic radiation電磁放射(electromagnetic radiation)electromagnetic radiation(電磁放射)で、媒質を必要としない。
- 高温ほど総放射量は増え、極大波長は短くなる。
- 人体温度では主成分main component主成分(main component)main component(主成分)が赤外線であり、環境との正味交換が体熱収支net yield収支(net yield)net yield(収支)に関わる。