Coneixement

Com escalfa un forn de microones els aliments encara que no emet radiació tèrmica?

La radiació tèrmica és produïda per un forn de microones per escalfar els aliments. La radiació tèrmica inclou la radiació de microones. Per alguna raó, els instructors i els llibres de text preuniversitaris creuen erròniament que la radiació tèrmica i la radiació infraroja són el mateix. L'espectre electromagnètic inclou ones de ràdio, microones, ones infrarojes, llum visible, llum ultraviolada, raigs X i raigs gamma, tots els quals transporten energia. Totes les freqüències de radiació poden constituir radiació tèrmica, ja que totes fan que un element que trobin s'escalfi. El terme "radiació tèrmica" és utilitzat pels físics per descriure la radiació que pot escalfar un element quan entra en contacte amb ell. O es refereixen a un ampli ventall de freqüències amb una forma específica que canvia en funció de la temperatura de l'emissor.

 

Espectre tèrmic de 2000 K
Aquest gràfic mostra l'espectre de freqüència de la radiació tèrmica que emet un objecte de cos negre a una temperatura de 2000 K. Tot i que el rang de freqüències infrarojos representa la majoria de la radiació tèrmica, algunes radiacions tèrmiques també es manifesten com a microones, llum visible i radiació ultraviolada. Per fer que la corba sigui més senzilla d'interpretar, tingueu en compte que tant l'eix de freqüència com l'eix de potència es representen en escales logarítmiques. Imatge de domini públic, de Christopher S. Baird.

info-602-287

El pic de l'espectre de la radiació radiada d'una substància brillant augmenta a freqüències més altes com més calent està el cos. Així, els astrònoms poden calcular la temperatura d'una estrella observant la brillantor relativa de diverses freqüències a la seva llum. En aquest context, el terme "tèrmica" fa referència a la relació entre la temperatura de la font de radiació i la seva forma espectral. La "radiació no tèrmica", en canvi, es refereix a la llum que no està relacionada amb la temperatura de la font. Per exemple, a diferència d'un filament escalfat, els làsers utilitzen un procés diferent per generar llum. Com a resultat, la llum làser no és radiació tèrmica i és independent de la temperatura del làser. Tanmateix, la llum làser continua transportant energia i té el poder d'escalfar coses properes. Si, com fan molts professors preuniversitaris, definiu la "radiació tèrmica" com la radiació que transmet energia i escalfa objectes, aleshores tota la radiació, independentment de la freqüència o l'estructura espectral, cau en aquesta definició. Mitjançant la radiació electromagnètica, un forn de microones escalfa la sopa exactament de la mateixa manera que una foguera escalfa els campistes. Potser perquè els cossos humans vius es troben a una temperatura en què la seva radiació tèrmica arriba a l'infraroig, hi ha una idea errònia que només la radiació infraroja és tèrmica. Un soldat porta ulleres d'infrarojos per detectar éssers humans a la nit. La radiació tèrmica del sol, però, arriba a un màxim en el rang de freqüència de la llum visible i és igual de calenta. En realitat, l'atmosfera absorbeix la major part de l'espectre infraroig de la llum solar, impedint que arribi als humans a la superfície. Tot i tenir molt poca radiació infraroja, la llum solar té pocs problemes per escalfar-nos, i la seva estructura espectral està relacionada amb la calor del sol.