انبعاث حراري

(تم التحويل من الانبعاث الحراري)
"حرارة اشعاعية" تحوّل إلى هنا. لمطالعة طريقة التدفئة، انظر احترار اشعاعي. For اشعاع حراري، انظر اشعاع حراري (توضيح).
Hot metalwork from a blacksmith. The yellow-orange glow is the visible part of the thermal radiation emitted due to the high temperature. Everything else in the picture is glowing with thermal radiation as well, but less brightly and at longer wavelengths that the human eye cannot see. A far-infrared camera will show this radiation (See Thermography).
This diagram shows how the peak wavelength and total radiated amount vary with temperature. Although this plot shows relatively high temperatures, the same relationships hold true for any temperature down to absolute zero. Visible light is between 380 to 750 nm.

الانبعاث الحراري او الاشعاع الحراري ، هو اشعاع كهرومغناطيسي يصدر من سطح جسم ما ويعتمد بالأساس على درجة حرارة ذلك الجسم. ومن الأمثلة الشائعة للانبعاث الحراري الأشعة تحت الحمراء أو المدفأة الكهربية ، والضوء المنبعث من المصباح الكهربي. وينتج الإشعاع الحراري عندما تتحول حركة الجسيمات المشحونة للذرات إلى أشعة كهرومغناطيسية. ويعتمد تردد الموجة المنبعثة عن الاشعاع الحراي على درجة الحرارة فقط ، وبالنسبة للجسم الأسود يمكن أن قياس الإنبعاث الحراري الخاص به عن طريق قانون پلانك للانبعاث. ويعتبر قانون ڤين هو القانون الشائع لقياس الانبعاث الحراري ، و قانون ستيفان-بولتزمان يستخدم لقياس كثافة الحرارة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الخصائص

تبادل الطاقة

Radiant heat panel for testing precisely quantified energy exposures at National Research Council, near Ottawa, Ontario, كندا.

الصيغة

الثوابت

يوضح الجدول التالي تعريف الثوابت في المعادلات الخاصة بالانبعاث الحراري:

ثابت پلانك 6.626 0693(11)×10-34 J·s = 4.135 667 43(35)×10-15 eV·s
ثابت ڤين للإزاحة 2.897 7685(51)×10–3 m·K
ثابت بولتسمان 1.380 6505(24)×10−23 J·K-1 = 8.617 343(15)×10−5 eV·K-1
ثابت ستفان-بولتسمان 5.670 400(40)×10−8 W·m-2·K-4
سرعة الضوء 299,792,458 m·s-1

المتغيرات

يوضح الجدول التالي تعريف المتغيرات، ومثال على القيم:

درجة الحرارة درجة الحرارة السطحية المتوسطة على الأرض = 288 K
السطح المساحة Acuboid = 2ab + 2bc + 2ac;
Acylinder = 2π·r(h + r);
Asphere = 4π·r2

قانون پلانك

توصل العالم الألماني ماكس پلانك عام 1900 م من خلال دراسته لإشعاع الجسم الأسود إلى العلاقة الآتية بين الطاقة المنبعثة من الجسم الأسود (باعتباره معيارا للإشعاع ) ودرجة حرارته إلى العلاقة:

حيث:

  • الطاقة الصادرة من 1 سم مربع من سطح الجسم الأسود في الثانية في وحدة الزاوية الصلبة بين التردد v و v+dv عند درجة حرارة T :

نلاحظ أن كل فقرة تردد بين v و v+dv لها قيمة لمقدار الطاقة الصادرة وتمثل نقطة على منحني بلانك، والذي يتسم بنهاية عظمى في وسطه تقريبا (قارن بمنحني بلانك أعلاه).

طيف الشمس المأخوذ بالقمر الصناعي (أصفر) و على الأرض (أحمر) بالمقارنة بطيف الجسم الأسود. ينطبق طيف القمر الصناعي مع النظرية. ويتخلل طيف الشمس المأخوذ على الأرض بعض الفجوات الناتجة عن امتصاص جو الأرض لبعض ترددات الاشعة.

وبينما يبين الشكل أعلاه الطيف الحراري عند درجة حرارة 2.7 كلفن للفضاء الكوني، يبين الشكل المقابل (الإيطالي) طيف الشمس الذي التقطه أحد الأقمار الصناعية (باللون الأصفر) وهو ينطبق انطباقا جيدا على منحني بلانك من أول الطيف إلى آخره، وكلاهما يبين قمة للإشعاع بين موجة طولها 750 نانومتر ونحو 370 نانومتر، وهذا هو حيز الضوء المرئي. وتجري المقارنة في نفس الوقت بطيف الشمس الملتقط على سطح الأرض (باللون الأحمر)، ولايزال التطابق جيدا بينهم مع الفارق أن طيف الأرض يتعرض عند بعض أطوال موجة أشعته للامتصاص في جو الأرض، الشيئ الذي يترك فيه بعض الفجوات وهي ناشئة في معظمها عن امتصاص بخار الجو لتلك الأشعة. كما نلاحظ أن الطيف الحراري للشمس ينتهي تقريبا عند طول موجة قدرها نحو 170 نانومنتر وهو تقريبا نهاية الأشعة فوق البنفسجية .

كما نرى حقيقة أن الشكل العام للطيف لا يختلف بين حالة الفضاء الكوني وحالة الإشعاع الشمسي، كل ما في الأمر هو أن النهاية العظمى للمنحني عند طول الموجة (lambda(max تنزاح بارتفاع درجة الحرارة في إتجاه الموجة القصيرة .

من خلال تلك الدراسة توصل (بلانك) عام 1900 إلى الثابت الطبيعي h المسمى بإسمه، وهو يعطي العلاقة بين طاقة الشعاع الكهرومغناطيسي E وطول موجته lamda :

E=h.c/lamda

حيث h ثابتة بلانك و c سرعة الضوء في الفراغ .

وبما أن العلاقة بين سرعة الضوء وطول الموجة lamda تعطينا تردد الموجة حسب المعادلة:

تردد الموجة = سرعة الضوء / طول الموجة هرتز

يمكن كتابة العلاقة أعلاه، كعلاقة بين تردد الموجة هرتز وطاقة الإشعاع:

E=h.

ويمكن حساب الطاقة بعدة وحدات مثل جول أو إرج أو إلكترون فولت (eV).

تبين بذلك أن الطاقة لها وحدة كثابت طبيعي لا ينقسم. وكان ذلك طفرة كبرى في عالم الفيزياء، و فهم جديد أوسع لطبيعة الكون. وفتحت الطريق عام 1900 لنظرية الكم، التى استطاعت في الأعوام 1923 - 1930 تفسير تركيب الذرة وتوزيع الإلكترونات فيها، ولا زالت ميكانيكا الكم المبنية على نظريةالكم لماكس پلانك تحقق نجاحات كبيرة في عالم الفزياء حتى اليوم. والمعضلة التي لا زالت تحير العلماء هو الربط بين ميكانيكا الكم وظاهرة الجاذبية في نظرية موحدة. فميكانيكا الكم تصف بوضوح كامل عالم الذرة و الجزيئات والأجسام دون الذرة، والجاذبية تحكم حركة الأجرام الكبيرة الشمس و القمر والأرض. [1]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

مواجهة الانبعاث الحراري

الأمم المتحدة

في 2007 أصدرت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بدراسة تغيرات المناخ تقريرا يفيد بإمكانية تقليل غازات الانبعاث الحراري على مدى العقود المقبلة عن طريق اتباع سياسات للاستخدام الأمثل للطاقة وابتكار تكنولوجيات جديدة. وقال ريتشارد كينلي نائب الأمين التنفيذي لأمانة الأمم المتحدة المعنية بتغيرات المناخ إن التقرير يستعرض الحلول التي يمكن اتباعها في الوقت الحاضر، وأضاف في حوار مع تليفزيون الأمم المتحدة: "لم يتم حل تلك المشاكل بعد ولكننا حددنا الحلول فيمكن فعل الكثير سواء على صعيد استحداث سياسات جديدة أو التحرك بشكل أكبر لتطبيق تكنولوجيات حالية للاستخدام الأمثل للطاقة وترشيد استهلاكها، ولكن تلك التكنولوجيات وحدها ليست كافية إذ يتعين استحداث طرق أخرى للسيطرة على انبعاث غازات الاحتباس الحراري." وأضاف كينلي أن حجم المشاكل الناجمة عن آثار التغيرات المناخية يتطلب وضع إطار عمل دولي شامل لمواجهتها وللسيطرة عليها. [2]

الاتحاد الاوروپي

توصل قادة الاتحاد الاوروپي في اجتماع عقد في بروكسل في ديسمبر 2008 ، إلى اتفاق طموح بشأن ظاهرة ارتفاع درجة حرارة الأرض ومواجهة التغيرات المناخية.

ونجحت فرنسا - في انتزاع موافقة كل الأعضاء على خطة العمل الأوروبية لمواجهة الانحباس الحراري ، حيث اتفق الرؤساء على خفض الانبعاثات الغازية المسببة للانحباس الحراري بنسبة 20% بحلول عام 2020.

ووفق التعديل فإن الإصلاحات المقترحة ستتقاسم كلفة تطبيقها كل الدول حسب قوتها الاقتصادية، وهو ما يعني إعفاء بعض الدول من صرامة الإجراءات كبولندا، لتمكينها من دعم قطاع الكهرباء الذي سيتأثر بفعل هذه الإجراءات.

وطالب الرئيس الفرنسي بعدم اتخاذ الأزمة المالية ذريعة لعدم التحرك في مجال البيئة، فيما أشاد رئيس المفوضية الأوروبية خوسيه مانويل باروسو بالاتفاق، مشيرا إلى أنه يدل على أن الدول الـ27 المشكلة للاتحاد كانت جادة في التصدي لظاهرة الانحباس الحراري.

لكن جماعات حماية البيئة وجهت انتقادات لاذعة لخطة الاتحاد الأوروبي قائلة إنها تشوبها تنازلات لبولندا من أجل تخفيف وقع الصدمة على محطاتها لتوليد الكهرباء من الحقبة السوفياتية التي تعمل بالفحم والشديدة التلويث للبيئة وأيضا للصناعة في ألمانيا أكبر اقتصاد في أوروبا. [3]

انظر أيضا

المصادر

وصلات خارجية