열복사

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열복사(熱輻射, thermal radiation)는 열이 전자기파의 형태로 운반되거나 물체가 전자파를 방출하는 현상을 말한다.

열을 전달하는 방법은 크게 분류해서 다음의 두가지가 있다.

  1. 열전도, 열대류
  2. 열복사

열전도는 물체가 직접 맞닿아있음으로, 열대류는 공기를 매개로 하여 간접적으로 열을 전달한다. 두 경우 모두 열은 열진동으로 전해진다. 이에 반해, 열복사는 열원이 전자파를 내보내고 대상이 이를 흡수함으로써 열이 전해진다. 이러한 방법으로, 두 물체의 사이에 매개물질이 없는 진공 상태에서도 열이 전달될 수 있다. 지구가 태양으로부터 열을 얻는 것은 열복사의 대표적인 예이다.

전자기파의 방사[편집]

금속을 가열하면 붉게 빛나기 시작한다. 이것은 가열되는 물체로부터 적색의 빛(전자기파)이 나오는 것이다. 붉은 빛은 비교적으로 저온으로, 물체가 고온이 됨에 따라 청색빛으로 변한다. 물체로부터 방사하는 빛의 스펙트럼은 온도에 따라 결정된다. (→빈의 변위법칙

열복사의 이론[편집]

온도 Ts, 표면적 A2, 복사율 ε2인 물체가 열복사시에 방출하는 열량은 아래 식과 같다. 이 때, 주변 벽면은 표면적 A1, 복사율 ε1, 온도 Ta이다.

P={{\sigma}\over({{{1}\over\epsilon_2}+{{A_2}\over{A_1}}(1/\epsilon_1-1)})}A_2(T_s^4-T_a^4)
σ:스테판-볼츠만 상수=5.67×10-8 W m-2 K-4

A2<<A1인 경우, 즉 무한공간에 열이 퍼져나가는 경우는 다음과 같다.

P=\sigma\epsilon_2 A_2(T_s^4-T_a^4)

스테판-볼츠만 상수는 아주 작은 수로서, 온도가 낮을 경우 열복사되는 열량은 매우 적게 된다.

아울러 몇몇 유명한 물체에 대한 복사율 ε은 흑체를 1로 할 경우 다음과 같다.

  • 알루미늄  0.02-0.1
  • 철(산화면) 0.5-0.9
  • 고무    0.95
  • 세라믹   0.95

같이 보기[편집]