الإشعاع الحراري: انتقال الطاقة وتأثيرات السطح
تعرّف على كيفية انتقال الطاقة بالإشعاع الحراري عبر الموجات الكهرومغناطيسية، وكيف يؤثر الامتصاص والانعكاس والانبعاث ودرجة الحرارة وخصائص السطح في هذه العملية.
توجد علبتان معدنيتان متماثلتان على المسافة نفسها من سخان يعمل بالأشعة تحت الحمراء. إحداهما مطلية بسطح داكن غير لامع. أما الأخرى فمصقولة حتى تبدو كمرآة صغيرة. أيهما يسخن أسرع؟
قد تتوقع العلبة الداكنة، لأن «الأشياء السوداء تمتص الحرارة». هذا التوقع مفيد، لكن الصياغة تحتاج إلى تصحيح. فالعلبة لا تمتص الحرارة كما لو كانت مادة. بل تمتص الإشعاع الكهرومغناطيسي، الذي ينقل الطاقة إلى داخل العلبة. ويحدد السطح مقدار الإشعاع الساقط الذي يُمتص أو ينعكس أو ينفذ عبره.
والآن أوقف تشغيل السخان بعد أن تصل العلبتان إلى درجة الحرارة المرتفعة نفسها. أيهما يفقد الطاقة بالإشعاع أسرع؟
الإجابة التي قد تبدو مفاجئة هي، في العادة، السطح غير اللامع عالي الامتصاص مرة أخرى. فالسطح الذي يكون ممتصًا قويًا عند طول موجي معين يكون أيضًا باعثًا قويًا عند ذلك الطول الموجي. وخاصية السطح نفسها التي ساعدت الطاقة على الدخول يمكن أن تساعدها على الخروج.
هذه الفكرة هي مفتاح فهم الإشعاع الحراري.
01الإشعاع ينقل الطاقة من دون نقل المادة عبر الفجوة
افترض أنك تقف بالقرب من شواية ساخنة من دون أن تلمسها. يمكنك أن تشعر بالطاقة تصل إلى جلدك حتى عندما لا يكون الهواء الساخن متجهًا نحوك.
لا يمكن للتوصيل أن يفسر هذا الانتقال عبر فجوة هوائية من دون تلامس. وقد يساهم الحمل الحراري إذا تحرك الهواء الدافئ نحوك، لكن توجد آلية أخرى: الإشعاع الحراري.
الإشعاع الحراري هو إشعاع كهرومغناطيسي تصدره المادة بسبب درجة حرارتها. ومثل جميع أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي، يمكنه الانتقال عبر الفراغ. ولا يلزم أن تنتقل جسيمات من الجسم الساخن إلى الجسم الأبرد.
ولهذا يمكن للطاقة أن تنتقل من الشمس إلى الأرض عبر فضاء معظمه فارغ.
كل جسم تكون درجة حرارته أعلى من الصفر المطلق يصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا. فالمكتب العادي، ويدك، ومكعب الثلج، والشمس كلها تصدر إشعاعًا حراريًا. والاختلافات المهمة هي مقدار ما تصدره، وأي الأطوال الموجية تحمل معظم ذلك الإشعاع.
عند درجات الحرارة اليومية، يكون معظم الإشعاع الحراري في نطاق الأشعة تحت الحمراء، ولذلك لا تستطيع عيناك رؤيته. وإذا سخّنت جسمًا بما يكفي، ينتقل جزء من إشعاعه المنبعث إلى النطاق المرئي. فعندما يبدأ عنصر معدني بالتوهج بلون أحمر خافت، فهذا لا يعني أنه بدأ فجأة في إصدار الإشعاع. لقد كان يشع قبل أن تتمكن من رؤيته.
02ماذا يحدث عندما يصل الإشعاع إلى سطح؟
تخيّل الإشعاع الساقط كمجموعة تصل إلى حفلة شديدة الانتقائية.
يتم امتصاص بعضه ويبقى. ويُعكس بعضه انعكاسًا إلى الخارج. وفي بعض المواد، ينفذ جزء منه عبر المادة.
هذا التشبيه مفيد لأن الطاقة الساقطة لا بد أن تذهب إلى مكان ما. لكنه لا يكون دقيقًا تمامًا لأن الموجات الكهرومغناطيسية الحقيقية لا تتخذ قرارًا دائمًا واحدًا عند «الباب». فسلوك السطح يعتمد على الطول الموجي، والمادة، وحالة السطح، وأحيانًا زاوية السقوط.
نصف الاحتمالات الثلاثة باستخدام كسور:
- الامتصاصية، \(\alpha\): الكسر من القدرة الإشعاعية الساقطة الذي يُمتص
- الانعكاسية، \(\rho\): الكسر الذي ينعكس
- النفاذية، \(\tau\): الكسر الذي ينفذ
يعطي حفظ الطاقة
\[ \alpha + \rho + \tau = 1 \]
ولا وحدات لهذه الكميات لأنها كسور.
بالنسبة إلى جسم معتم، لا ينفذ عبره فعليًا أي إشعاع تقريبًا، ولذلك \(\tau \approx 0\). وتصبح العلاقة
\[ \alpha + \rho \approx 1 \]
وينشأ عن ذلك ارتباط مهم. فإذا كان السطح المعتم يعكس نسبة كبيرة من الإشعاع الساقط، فلا بد أن يمتص نسبة أصغر منه.
ماذا عن الأسطح اللامعة وغير اللامعة؟
بالنسبة إلى كثير من الأسطح الشائعة في تجارب الإشعاع الحراري:
| السطح | الامتصاص | الانعكاس | الانبعاث الحراري |
|---|---|---|---|
| سطح غير لامع، شديد الامتصاص | مرتفع | منخفض | مرتفع |
| سطح معدني مصقول | منخفض | مرتفع | منخفض |
هذا الجدول نموذج مفيد في HSC، وليس قاعدة عامة تتعلق باللون المرئي.
قد يتصرف السطح بصورة مختلفة عند أطوال موجية مختلفة. فقد يمتص جسم يبدو أبيض لأنه يعكس الضوء المرئي الأشعة تحت الحمراء أو يصدرها بقوة. والجسم الذي يبدو أسود لعينيك يخبرك أساسًا عن سلوكه في الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي.
ويصبح هذا الاعتماد على الطول الموجي مهمًا في الهندسة الحرارية.
03امتصاص الإشعاع يزيد الطاقة الداخلية
افترض أن إشعاعًا كهرومغناطيسيًا يحمل طاقة مقدارها 100 J يصل إلى سطح معتم، وأن امتصاصيته \(0.70\).
يمتص السطح
\[ E_{\text{absorbed}} = 0.70(100\text{ J}) = 70\text{ J} \]
وتنعكس الـ 30 J المتبقية إذا كان النفاذ مهملًا.
ماذا تفعل الـ 70 J الممتصة؟
إنها تسهم في الطاقة الداخلية للجسم. وقد يؤدي ذلك إلى زيادة درجة حرارة الجسم، أو حدوث تغير في حالته، أو انتقال الطاقة إلى مكان آخر بالتوصيل أو الحمل أو المزيد من الإشعاع.
انتبه إلى اللغة المستخدمة هنا. يحتوي الجسم على طاقة داخلية. أما الحرارة فتصف الطاقة التي تنتقل بسبب وجود فرق في درجة الحرارة.
مثال محلول: ما مقدار الطاقة الإشعاعية الممتصة؟
يوصل مصباح يعمل بالأشعة تحت الحمراء قدرة إشعاعية مقدارها \(40\text{ W}\) إلى مستشعر لمدة \(30\text{ s}\). وللسطح المستشعر امتصاصية مقدارها \(0.75\) عند الأطوال الموجية للمصباح. ما مقدار الطاقة التي يمتصها المستشعر؟
الخطوة 1
القدرة الساقطة هي \(P_{\text{inc}} = 40\text{ W}\)، والامتصاصية هي \(\alpha = 0.75\).
\[ P_{\text{abs}} = \alpha P_{\text{inc}} = 0.75(40\text{ W}) = 30\text{ W} \]
إذًا يمتص المستشعر الطاقة بمعدل \(30\text{ J s}^{-1}\).
الخطوة 2
القدرة هي الطاقة المنتقلة لكل وحدة زمن:
\[ P = \frac{E}{t} \]
إذًا
\[ E = Pt \]
حيث \(E\) هي الطاقة بالجول، و\(P\) هي القدرة بالواط، و\(t\) هو الزمن بالثواني.
بالتعويض،
\[ E_{\text{abs}} = (30\text{ W})(30\text{ s}) = 900\text{ J} \]
يمتص المستشعر 900 J من الطاقة الإشعاعية.
ولا يعني ذلك بالضرورة أن طاقته الداخلية تزداد بمقدار 900 J. ففي أثناء امتصاصه للإشعاع، قد يكون أيضًا باعثًا للإشعاع أو فاقدًا للطاقة بالتوصيل والحمل.
04يحدث الانبعاث في الوقت نفسه الذي يحدث فيه الامتصاص
من الأخطاء الشائعة تصور أن الجسم الساخن يصدر الإشعاع، بينما الجسم البارد لا يفعل سوى امتصاصه.
كلا الجسمين يصدر الإشعاع ويمتصه.
ضع كوبًا ساخنًا في غرفة أبرد. يصدر الكوب إشعاعًا حراريًا نحو الغرفة، لكن الجدران والطاولة وكل شيء آخر في الغرفة يصدر أيضًا إشعاعًا نحو الكوب.
فلماذا يبرد الكوب؟
لأن الكوب أكثر سخونة. فهو يصدر طاقة إشعاعية بمعدل أكبر من معدل امتصاصه لها من الوسط المحيط الأبرد. ولذلك يحدث انتقال صافٍ للطاقة إلى خارج الكوب.
إذا ركزنا على الإشعاع فقط،
\[ P_{\text{net,in}} = P_{\text{abs}} - P_{\text{emit}} \]
حيث \(P_{\text{abs}}\) هي القدرة الإشعاعية الممتصة و\(P_{\text{emit}}\) هي القدرة الإشعاعية المنبعثة.
إذا كان \(P_{\text{net,in}}>0\)، فإن الجسم يكتسب طاقة بالإشعاع.
إذا كان \(P_{\text{net,in}}<0\)، فإنه يفقد طاقة بالإشعاع.
عند الاتزان الحراري، يكون الانتقال الصافي صفرًا. وهذا لا يعني أن الإشعاع قد توقف. تستمر الطاقة في التبادل في الاتجاهين بمعدلين متساويين.
مثال محلول: هل الجسم يكتسب الطاقة أم يفقدها؟
تستقبل لوحة \(150\text{ W}\) من الأشعة تحت الحمراء. وعند هذه الأطوال الموجية، تكون امتصاصيتها \(0.80\). وفي الوقت نفسه، تصدر اللوحة \(65\text{ W}\) من الإشعاع الحراري. أهمل التوصيل والحمل الحراري.
أوجد التغير الصافي في طاقة اللوحة بسبب الإشعاع خلال \(48\text{ s}\).
الخطوة 1
\[ P_{\text{abs}}=\alpha P_{\text{inc}} =(0.80)(150\text{ W}) =120\text{ W} \]
تمتص اللوحة \(120\text{ W}\).
الخطوة 2
\[ P_{\text{net,in}} =P_{\text{abs}}-P_{\text{emit}} =120\text{ W}-65\text{ W} =55\text{ W} \]
تعني النتيجة الموجبة أن اللوحة تكتسب طاقة بالإشعاع.
الخطوة 3
\[ E_{\text{net}} =P_{\text{net,in}}t =(55\text{ W})(48\text{ s}) =2640\text{ J} \]
إذًا تكتسب اللوحة
\[ \boxed{2.64\times10^3\text{ J}} \]
من الطاقة بالإشعاع خلال الفترة الزمنية \(48\text{ s}\).
الفكرة المهمة هي التوازن. يمكن لجسم أن يصدر الطاقة باستمرار ومع ذلك ترتفع درجة حرارته إذا كان يمتص الطاقة بمعدل أسرع.
05الممتصات الجيدة باعثات جيدة، مع شرط مهم
عُد إلى العلبتين المعدنيتين.
لماذا يمكن للسطح غير اللامع أن يسخن أسرع تحت تأثير الإشعاع، وأن يبرد أيضًا أسرع بالإشعاع؟
بالنسبة إلى سطح في حالة اتزان حراري، فإن الممتصات الجيدة عند طول موجي معين تكون أيضًا باعثات جيدة عند ذلك الطول الموجي. وترتبط هذه العلاقة بقانون كيرشوف للإشعاع الحراري.
وشرط «عند ذلك الطول الموجي» مهم.
افترض أن طلاءً يعكس معظم ضوء الشمس المرئي لكنه يصدر الأشعة تحت الحمراء بقوة. لا يوجد تناقض هنا. فالإشعاع الشمسي الساقط والإشعاع الحراري الصادر من الجسم يشغلان نطاقات مختلفة من الأطوال الموجية.
ولهذا فإن الاختصار
أسود = ممتص، لامع = عاكس
ليس سوى نموذج أولي.
والسؤال الأفضل هو:
عند الأطوال الموجية المعنية، ما مدى قوة امتصاص هذا السطح وانعكاسه وانبعاثه؟
هذه الصياغة تظل صالحة عند التعامل مع أسئلة HSC الأكثر صعوبة.
06درجة الحرارة تغيّر الإشعاع أيضًا
خصائص السطح ليست سوى جزء من القصة. فلدرجة الحرارة تأثير كبير.
مع ارتفاع درجة الحرارة المطلقة لجسم ما:
- يصدر مقدارًا أكبر من الإشعاع الحراري إجمالًا
- يتغير توزيع الأطوال الموجية المنبعثة
- يتحرك الطول الموجي الذي يكون عنده الانبعاث أقوى نحو أطوال موجية أقصر
لا تحتاج إلى هذه الفكرة لشرح قدرة الإشعاع على عبور الفراغ، لكنها تفسر ملاحظات مثل تحول انبعاث معدن أثناء تسخينه من أشعة تحت حمراء غير مرئية إلى توهج أحمر مرئي.
كما تمنع هذه الفكرة مفهومًا خاطئًا آخر: فالجسم الأسود غير اللامع لا يصدر تلقائيًا قدرة إشعاعية كلية أكبر من كل جسم لامع يمكنك العثور عليه. درجة الحرارة مهمة. فقد تصدر صفيحة سوداء باردة قدرة كلية أقل من جسم مصقول أكثر سخونة بكثير.
عند مقارنة الأسطح، يجب تثبيت المتغيرات المهمة الأخرى، وخصوصًا درجة الحرارة والمساحة.
07مساحة السطح تغيّر مقدار الانتقال الكلي
تخيّل جسمين مصنوعين من المادة نفسها ومثبتين عند درجة الحرارة نفسها. لأحدهما ضعف مساحة السطح المكشوف للآخر.
يمكن لكل جزء صغير من السطح أن يصدر إشعاعًا، ولذلك يمكن للجسم الأكبر مساحة أن يصدر قدرة إشعاعية كلية أكبر.
ولهذا ينبغي في تجربة عادلة تقارن تشطيبات الأسطح ضبط ما يلي:
- درجة الحرارة
- المساحة المكشوفة
- المسافة والاتجاه بالنسبة إلى المصدر
- المادة الموجودة تحت الطلاء حيثما كان ذلك ذا صلة
- الظروف المحيطة
إذا تغيرت عدة متغيرات في الوقت نفسه، فلن تستطيع أن تحدد بثقة أيها تسبب في الفرق الملحوظ.
08المفهوم الخاطئ الذي ينبغي تجنبه: «الأجسام السوداء تمتص الحرارة»
تؤدي هذه العبارة كثيرًا إلى التنبؤ الصحيح ولكن للسبب الخطأ.
ثلاثة تصحيحات تجعلها أدق بكثير من الناحية الفيزيائية.
أولًا، يمتص الجسم الإشعاع، فتنتقل الطاقة إلى طاقته الداخلية.
ثانيًا، يصف «الأسود» عادةً ما تراه عيناك في الطيف المرئي. أما الإشعاع الحراري الصادر من الأجسام العادية فهو في معظمه أشعة تحت حمراء.
ثالثًا، الامتصاص ليس سوى جانب واحد من عملية التبادل. فالجسم يصدر الإشعاع أيضًا.
لذلك، إذا وُضعت حاوية سوداء غير لامعة وأخرى معدنية مصقولة تحت مصدر الأشعة تحت الحمراء نفسه، فقد يمتص السطح غير اللامع الطاقة بسرعة أكبر. وإذا سُخنت الحاويتان بعد ذلك إلى درجة الحرارة نفسها ووُضعتا في وسط أبرد، فقد يفقد ذلك السطح غير اللامع نفسه الطاقة أيضًا بسرعة أكبر بالإشعاع.
لم يغيّر السطح وظيفته. فالامتصاص والانبعاث خاصيتان مترابطتان.
09الأسئلة والحلول
السؤال 1
تسافر مركبة فضائية عبر منطقة تكاد تخلو من الغلاف الجوي. ويصبح أحد المكونات الإلكترونية ساخنًا. وضّح ما إذا كان يمكنه فقد طاقة حرارية إلى الفضاء، مع عدم وجود جسيمات هواء محيطة تنقل الطاقة بعيدًا.
الحل 1
نعم. يمكن للمكوّن أن يفقد الطاقة بإصدار إشعاع كهرومغناطيسي.
يتطلب كل من التوصيل والحمل وجود مادة، ولذلك لا يستطيع أي منهما نقل الطاقة بعيدًا عن المركبة الفضائية عبر الفضاء الفارغ. أما الإشعاع الحراري فلا يحتاج إلى وسط مادي.
يصدر المكوّن الساخن إشعاعًا كهرومغناطيسيًا، ويكون معظمه عند أطوال موجية تحت حمراء في درجات الحرارة الهندسية المعتادة. ويحمل هذا الإشعاع الطاقة بعيدًا عن المركبة الفضائية.
المفهوم الخاطئ المغري هو أن «عدم وجود جسيمات يعني عدم وجود انتقال للحرارة». والعبارة الصحيحة أضيق من ذلك: عدم وجود جسيمات يعني عدم وجود توصيل أو حمل عبر تلك المنطقة. أما الإشعاع فيظل ممكنًا.
السؤال 2
يستقبل سطح \(72\text{ W}\) من الأشعة تحت الحمراء، وله امتصاصية مقدارها \(0.60\) عند تلك الأطوال الموجية.
احسب:
a. القدرة الإشعاعية الممتصة
b. الطاقة الإشعاعية الممتصة خلال \(20\text{ s}\)
افترض أن الامتصاصية تظل ثابتة.
الحل 2
يمتص السطح \(43.2\text{ W}\)، وهو ما يقابل \(864\text{ J}\) خلال \(20\text{ s}\).
القدرة الممتصة هي
\[ P_{\text{abs}} =\alpha P_{\text{inc}} =(0.60)(72\text{ W}) =43.2\text{ W} \]
لزمن مقداره \(t=20\text{ s}\)،
\[ E_{\text{abs}} =P_{\text{abs}}t =(43.2\text{ W})(20\text{ s}) =864\text{ J} \]
إذًا:
- a. \(P_{\text{abs}}=43.2\text{ W}\)
- b. \(E_{\text{abs}}=864\text{ J}\)
هذا هو المقدار الممتص من الإشعاع الساقط. وليس بالضرورة أن يساوي الزيادة في الطاقة الداخلية للجسم، لأن الجسم قد يفقد الطاقة في الوقت نفسه بالإشعاع أو التوصيل أو الحمل.
السؤال 3
توجد حاويتان معدنيتان متماثلتان عند \(80^\circ\text{C}\) في الغرفة نفسها التي تبلغ درجة حرارتها \(20^\circ\text{C}\). للحاوية A سطح غير لامع ذو انبعاثية مرتفعة في نطاق الأشعة تحت الحمراء. أما الحاوية B فلها سطح معدني مصقول ذو انبعاثية منخفضة في نطاق الأشعة تحت الحمراء.
يقول طالب: «تبرد الحاوية A بسرعة أكبر فقط لأن الأسطح السوداء تمتص إشعاعًا أكثر».
قيّم تفسير الطالب، مع أخذ الإشعاع فقط في الاعتبار.
الحل 3
من المتوقع أن تبرد الحاوية A بسرعة أكبر بالإشعاع، لكن تفسير الطالب يستخدم الاتجاه الخاطئ لانتقال الطاقة.
تصدر كلتا الحاويتين إشعاعًا حراريًا وتمتصان الإشعاع من الغرفة. ولأن الحاويتين أكثر سخونة من الوسط المحيط، فإن صافي الانتقال الإشعاعي يكون إلى الخارج.
للحاوية A انبعاثية أعلى في نطاق الأشعة تحت الحمراء، ولذلك فإنها، عند درجة الحرارة ومساحة السطح المكشوف نفسيهما، تصدر الإشعاع الحراري بقوة أكبر. ومن ثم يُتوقع أن يكون لديها فقد صافٍ أكبر للطاقة بالإشعاع.
وتعني امتصاصيتها المرتفعة أيضًا أنها تمتص الأشعة تحت الحمراء من الغرفة بقوة، لكن هذا لا يعكس النتيجة. فالغرفة الأبرد تمد الحاوية بطاقة إشعاعية أقل مما تصدره الحاوية الساخنة.
المشكلة هي التركيز على الامتصاص وحده لأن هذه هي الطريقة التي يُقدَّم بها لون السطح غالبًا. أما التبريد فيتطلب منك دراسة الانبعاث وصافي توازن الطاقة.
السؤال 4
وصل جسم إلى اتزان حراري مع جدران غرفة مغلقة. وكل شيء عند درجة الحرارة نفسها.
يجادل طالب بأن الجسم لا بد أنه توقف عن إصدار الأشعة تحت الحمراء، لأنه لو استمر في إصدارها لاستمر في فقد الطاقة.
اشرح ما يحدث بالفعل.
الحل 4
لا يزال الجسم يصدر الأشعة تحت الحمراء، لكنه يمتص الطاقة الإشعاعية بالمعدل المتوسط نفسه، ولذلك يكون صافي انتقال الطاقة الإشعاعية له صفرًا.
كل الأجسام التي تكون درجة حرارتها أعلى من الصفر المطلق تصدر إشعاعًا حراريًا. كما تصدر جدران الغرفة إشعاعًا نحو الجسم.
عند الاتزان الحراري،
\[ P_{\text{abs}}=P_{\text{emit}} \]
ولذلك
\[ P_{\text{net,in}} =P_{\text{abs}}-P_{\text{emit}} =0 \]
ومن ثم لا تتغير الطاقة الداخلية للجسم في المتوسط بسبب الإشعاع.
ينشأ المفهوم الخاطئ من الخلط بين انعدام صافي الانتقال وانعدام الانتقال في كل اتجاه. الاتزان الحراري حالة ديناميكية، وما زال تبادل الطاقة مستمرًا.
السؤال 5
يختار مهندس طلاءً معتمًا لجهاز يعمل في فراغ الفضاء. يستقبل الجهاز الإشعاع أساسًا عند الأطوال الموجية الشمسية القصيرة، لكنه يصدر معظم إشعاعه الحراري عند أطوال موجية أطول بكثير في نطاق الأشعة تحت الحمراء.
الخصائص المقاسة هي:
| الطلاء | الامتصاصية عند الأطوال الموجية الشمسية | الانبعاثية عند الأطوال الموجية الحرارية تحت الحمراء |
|---|---|---|
| A | 0.15 | 0.20 |
| B | 0.30 | 0.90 |
| C | 0.60 | 0.95 |
الهدف هو تقليل التسخين الناتج عن الشمس مع السماح للجهاز بفقد الطاقة الحرارية بفعالية.
أي طلاء هو الأنسب استنادًا إلى المعلومات المعطاة؟ اشرح لماذا لا يخالف اختيارك القاعدة التي تقول إن الممتصات الجيدة باعثات جيدة.
الحل 5
الطلاء B هو الأنسب من بين الثلاثة لأنه يجمع بين امتصاص منخفض نسبيًا للإشعاع الشمسي الساقط وانبعاث قوي جدًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء الحرارية.
يمتص الطلاء A أقل قدر من الإشعاع الشمسي، وهو ما يبدو مثاليًا في البداية. لكن انبعاثيته في نطاق الأشعة تحت الحمراء لا تتجاوز \(0.20\)، ولذلك عندما يصبح الجهاز دافئًا تكون قدرته ضعيفة على إشعاع طاقته الحرارية إلى الخارج.
الطلاء C باعث ممتاز للأشعة تحت الحمراء، إذ تبلغ انبعاثيته \(0.95\)، لكنه يمتص أيضًا \(60\%\) من الإشعاع الساقط عند الأطوال الموجية الشمسية محل الدراسة. وهذا يؤدي إلى حمل طاقة داخلة أكبر بكثير.
يمثل الطلاء B حلًا وسطًا مفيدًا. فهو لا يمتص سوى \(30\%\) من الإشعاع الشمسي الساقط، في حين تبلغ انبعاثيته في نطاق الأشعة تحت الحمراء \(0.90\)، ولذلك يستطيع التخلص من الطاقة الحرارية بقوة.
ولا يخالف ذلك العلاقة بين الامتصاص والانبعاث لأن هذه العلاقة يجب مقارنتها عند الطول الموجي نفسه. فالجدول يعطي الامتصاصية عند الأطوال الموجية الشمسية القصيرة والانبعاثية عند الأطوال الموجية الأطول بكثير في نطاق الأشعة تحت الحمراء الحرارية. ولذلك يمكن للمادة أن تعكس جزءًا من الطيف الكهرومغناطيسي بينما تصدر بقوة في جزء آخر.
الافتراض الضمني في القاعدة البسيطة «الممتصات الجيدة باعثات جيدة» هو أنك تتحدث عن نطاق الأطوال الموجية نفسه.
10إلى أين يقودنا الإشعاع الحراري بعد ذلك؟
بمجرد أن تفصل بين الانبعاث والامتصاص والانعكاس وصافي انتقال الطاقة، يصبح فهم إشعاع الجسم الأسود أسهل بكثير.
الجسم الأسود هو ممتص وباعث مثاليان. ويعتمد طيف الإشعاع الذي يصدره على درجة الحرارة، مما يسمح للإشعاع الحراري بالكشف عن معلومات عن أجسام لا يمكن لمسها مباشرة، ومنها النجوم. والفكرة نفسها التي تفسر لماذا يبرد السطح غير اللامع بكفاءة تتحول في النهاية إلى وسيلة لتقدير درجة حرارة أجسام تفصلنا عنها مسافات فلكية.