Absoluuttinen nollapiste

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Valaiskaas tyhmää hieman. Miksi lämpösäteilyn poistaminen on niin vaikeaa? Sehän on vain yksi osa-alue koko sähkömagneettisesta spektristä. Onko ongelma se, että lämpösäteily on erittäin epäkoherenttia?

Sivut

Kommentit (21)

Vierailija

Joo. Tämä ajatus vaan pullahti mieleen. Logiikka oli se, että esim radioaktiivisen säteilyn voi blogata pois lyijyvaipalla. Eri taajuuksilla on siis eri tunkeuma.

Niin, lämpösäteilyllä ei ole puoliintumisaikaa. heh.. ja se ei muutu muuksi.

Jos on esim laatikko, niin sinne ei pääse valoa. Eikä sitä siellä ole, jos laatikko on tiivis. Ja jos sitä sinne päästää, niin se muuttuu lämmöksi.

Lämpösäteily ei ole kaukana näkyvän valon taajuudesta, mutta ei käytäydy näin.

Ongelman juuri on vissiin se, että pitäisi olla laatikko, joka muuttaisi lämpösäteilyn vaikka valoksi, jolloin tulisi kylmää ja kirkasta laatikon sisälle. Tämä on vain ajatusleikki.

Onko niin, että kaikki muu säteily muuttuu kuitenkin lämmöksi jossain vaiheessa.

jepajee
Seuraa 
Viestejä22001
Liittynyt29.12.2009

Sä et nyt ihan ymmärtänyt. Kaikki säteily on lämmintä. Lämpösäteily on ihan samanlaista kuin näkyväkin säteily.

http://fi.wikipedia.org/wiki/Boltzmannin_vakio
http://fi.wikipedia.org/wiki/Planckin_l ... lyst%C3%A4
http://fi.wikipedia.org/wiki/Wienin_siirtym%C3%A4laki
http://fi.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Jeansin_laki

Jotta vaikkapa neutriinot kyettäisiin pitämään laatikon ulkopuolella, tarvitaan muistaakseni 0.5 valovuoden paksuinen lyijyseinä ja silloinkin vain puolet neutriinoista pysähtyisi.
Ja tokihan tossa lo-fi sovelluksessa on se ongelma, ettei se lyijykään olisi absoluuttisen kylmää.
Oikeastaan se olisi ihan pirun kuumaa massansa takia.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
Penttinen
Jos on esim laatikko, niin sinne ei pääse valoa. Eikä sitä siellä ole, jos laatikko on tiivis. Ja jos sitä sinne päästää, niin se muuttuu lämmöksi.



Lämpösäteily on mekanismi, jolla aineen lämpöenergia muuttuu säteilyksi. Siksi jokainen laatikko tai muu kappale säteilee. Lämpösäteily ei välttämättä ole infrapunaa, esimerkiksi Auringon lämpösäteily on pääasiassa näkyvää valoa ja ydinräjähteen tai mustaan aukkoon putoavan kaasun lämpösäteily on pääasiassa röntgensäteilyä. Infrapunaa kutsutaan lämpösäteilyksi vain, koska tyypilliset ihmisen käsittelemät kappaleet säteilevät lämpösäteilyä pääasiassa infrapunaisella alueella.

Ainoa mahdollisuus ehkäistä lämpösäteily on jäähdyttää kappale absoluuttiseen nollapisteeseen. Mutta se on mahdotonta, koska lämpö siirtyy aina kuumasta kylmään, eikä voi olla absoluuttista nollapistettä kylmempää. Ympäristö on aina lämpimämpi ja lämmittää jäähdytettävää kappaletta esimerkiksi juuri lämpösäteilyllään.

myl
Seuraa 
Viestejä224
Liittynyt18.11.2010

Kyllähän lämpösäteilyn voi pysäyttää melkein millaisella seinällä tahansa.

Erityisen tehokas on kiiltavä metalli (alumiinifolio). Se heijastaa tulevan lämpösäteilyn pois eikä itse säteile kovinkaan paljon, koska sen emissiviteetti on alhainen (ideaalinen peili ei säteile lämpöä lainkaan).

Jos metallifolion vielä jäähdyttää, niin säteilylämmön eristys on erinomainen.

-myl

Vierailija

Ok. En näköjään tiedä lämmöstä paljoakaan. Tätä tämä on, perusasiat ontuu..

Hmm. Miten röntgensäteilyä voi kutsua lämpösäteilyksi? Sen taajuushan on monta kertaluokkaa suurempi? Vai muuttaako musta aukko taajuuden jotenkin?

Käsittääkseni lämpösäteilyn välittäjä on fotoni, kuten muunkin sähkömagneettisen säteilyn. Kun säteily törmää vaikkapa mustaan kylmään rautaan, niin mitä oikein tapahtuu?

Musta rauta abrorboi säteilyn, Miten? fotoni siirtää liike-energiansa törmäilermällä atomeihin? ja atomit alkaa liikehtiä sijoillaan. Kuoleeko fotoni vai minne kimpoaako se muuntuneena (heijastuma) johonkin muuhun suuntaan?

myl
Seuraa 
Viestejä224
Liittynyt18.11.2010

Jos kappale on tarpeeksi kuuma, niin se säteilee termistä röntgensäteilyä.
Käytännössä se on silloin kaasua plasmamuodossa.

Kun fotoni absorboituu aineeseen, sen energia siirtyy aineen elektroneille. Vain hyvin kova gammasäteily voi absorboitua atomin ytimeen.

Näkyvää valoa pidemmät aallonpituudet absorboituvat pääsääntöisesti kiihdyttämällä vapaita (eli ns. johtavuuselektroneja) suurempaan nopeuteen. Nämä sitten törmäilevät hilavärähtelyihin ja siirtävät ylimääräisen energiansa atomien värähtelyksi eli lämmittävät kidettä.

Lyhyemmät aallonpituudet saattavat siirtää elektroneja molekyyliorbitaaleilta toiselle tai irrottaa elektronin kokonaan sidoksesta ja siirtää sen vapaaksi varauksenkuljettajaksi (tämä on ns. vyöltä vyölle absorptio, jossa valenssielektroni siirtyy johtavuuselektroniksi). Viritetty elektroni palaa jonkin ajan kuluttua perustilallle ja siirtää taas energiansa hilavärähtelyille.

Absorptiomekanismeja on hyvin paljon, mutta nämä kaksi perusmekanismia antanevat hyvän kuvan siitä mitä tapahtuu.

-myl

Vierailija

Lämpötilan määritelmä: Systeemin lämpötila = vakio * systeemin hiukkasten keskimääräinen nopeus.

Säteilyn lämpötila voidaan määritellä yksikäsitteisesti riippumatta sen aallonpituudesta.

Vierailija

Hetkonen. Mulla menee nyt termit sekaisin. Säteilyn lämpötila?

Itse käsitän säteilyn, eli fotonien liikkeen, tai miten sen kukin haluaa ilmaista, koko kirjossaan 0 - ääretön Hz. Eri taajuuksilla on sitten eri nimet. ELF on esimerkiksi hyvin pitkiä aaltoja, shumannin resonanssin kaltaisia. Ja Röntgenit taas tiheitä, eli taajuus on kova. Hatusta muistan, että neon-helium laserin aallonpituun on 632,8 nM.

Lämpösäteily sitten sattuu siihen näkyvän valon alle.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
ville-v
Lämpötilan määritelmä: Systeemin lämpötila = vakio * systeemin hiukkasten keskimääräinen nopeus.



Tuonnepäin, mutta ei aivan noin. Lämpötila on vakio (Boltzmannin sellainen) kertaa keskimääräinen energia vapausastetta kohti. Vapausasteita ovat esimerkiksi liike eri suuntiin. Yksiatomisella kaasulla ei muita vapausasteita olekaan. Mutta isommat molekyylit voivat pyöriä ja värähdellä, mikä lisää vapausasteita. Kiteessä voi olla potentiaalienergian vapausasteita ja niin edelleen.

Käytettävisä olevien vapausasteiden määrä voi olla myös lämpötilan funktio. Vapausasteiden energiat ovat yleensä kvantittuneet, ja jos energiatasojen ero on suuri verrattuna energiaan vapausastetta kohti, ne eivät voi virittyä. Esimerkiksi molekyyleistä koostuvalla kaasulla on matalissa lämpötiloissa kolme liikevapausastetta. Kun lämpötila kasvaa, sitä riittää myös virittämään pyörimisvapausasteita ja hyvin korkeissa lämpötiloissa voivat myös värähtelyvapausasteet virittyä.

Säteilyn lämpötila voidaan määritellä yksikäsitteisesti riippumatta sen aallonpituudesta.



Tuo on sitten eri asia kuin mustan kappaleen säteilyä vastaava säteilevän kappaleen lämpötila. Ei-termisen lähteen säteilyn efektiivinen lämpötila on harvoin fysikaalisesti mielekäs suure (vaikka tietääkseni radioastronomit voivat sitä käyttää). Esimerksi näkyvälle valolle se on kymmeniä tuhansia kelvineitä.

Vierailija

öö- Siis otetaas uusiksi. Miksi lämpösäteilyä ei voi estää, kuten esim. valon voi.

Eli jos kuvitellaan tiivis laatikko, ja se suljetaan, niin sisälle tulee pimeää.
Mutta ei sinne kylmä tule. Miksi? Laatikossa voi olla vaikkapa eristeetkin.

Vierailija
Penttinen
öö- Siis otetaas uusiksi. Miksi lämpösäteilyä ei voi estää, kuten esim. valon voi.

Eli jos kuvitellaan tiivis laatikko, ja se suljetaan, niin sisälle tulee pimeää.
Mutta ei sinne kylmä tule. Miksi? Laatikossa voi olla vaikkapa eristeetkin.


Laatikossa oleva lämpö pysyy siellä sisällä eikä lähde pois. Jos laatikko on valoa heijastavaa materiaalia, valokin jää sinne pomppimaan.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat