Miért nem érzékeljük hőként a infravörösnél nagyobb energiájú (rövidebb hullámhosszú) elektromágneses hullámot?

A kis energiájú sugárzás gerjeszti az atomokat, a nagy energiájú azonban rombolja, felbontja a kötéseket (szabad gyökök keletkeznek) vagy ionizáló sugárzás esetén képes átalakítani az atom szerkezetét, más anyag, izotóp keletkezik.

Természetesen ilyenkor is melegszik az anyag, az elnyelt energia egy része hővé alakul, egy része azonban az anyag szerkezetének megváltozására.

Az infravörös sugárzásnak nem elég nagy az energiája ilyen jellegű változtatásokra.

Ha finoman lököd meg az ablakot kinyílik, ha beleboxolsz, összetörik.

Így már stimmel?

"a napból rengeteg infravörös sugárzás érkezik, azt érzed."

Ha ez így lenne, akkor este, amikor a nap lemegy és vörös, mert a többi színt már kiszűrte belőle a légkör, ugyanolyan melegnek éreznéd, mint délben.

Egyszerűen arról van szó, hogy a látható tartományban sugárzó fényforrások (pl. izzók) sokkal kisebb intenzitást produkálnak, mint egy olyan, infravörösben sugárzó test, amit már észre is veszünk. Ez a kis intenzitás az, ami miatt azt gondoljuk, hogy az infravörös jobban melegít. Csak nem gondolunk arra, hogy míg egy észrevehetően sugárzó infravörös test több négyzetdeciméter felületen sugároz, addig egy villanykörte alig néhány négyzetmilliméteren.

Egyszerű a dolog eldöntése. Képzelj el egy 8 cm átmérőjű, csak infravörösben sugárzó vasgolyót. Ennek a hőmérséklete kb 300 fok. Aztán képzelj el egy 2 cm átmérőjű vasgolyót, ami 1000 fokos és narancssárga színben izzik. (Hogy miért 2 centi, azt most nem részletezem, ez azért kell, hogy a két intenzitás azonos legyen). Vajon melyik fog jobban melegíteni azonos távolságból, mondjuk 10 centiről?

A méreteket és a hőfokokat úgy adtam meg, hogy a kis golyó sokkal kevesebb infravörös sugarat bocsásson ki, mint a nagy, de a teljes energiakibocsátásuk azonos teljesítményű legyen.

Igazából naplementekor sokkal melegebbnek kéne éreznünk a napot, mert a beesési szög a testünkre olyankor szinte merőleges. Hacsak nem fekszünk a földön, ami ritka.

Intenzitás alatt a leadott teljesítményt értem. Igen, itt két törvény játszik, az egyik a Stefan-Boltzman sugárzási törvény, a másik a Wien törvény.

A Boltzman törvény szerint a kibocsátott teljesítmény a hőmérséklet negyedik hatványával arányos. Ezért választottam meg a példában a golyóméreteket úgy, ahogy. A nagy golyó hőmérséklete 300 fok, azaz kb 600 K. A kis golyóé 900 fok, azaz 1200 K. Vagyis a kis golyó hőmérséklete a nagyénak a 2-szerese. Tehát ha a két golyó azonos nagyságú lenne, akkor a melegebb golyó 16-szor nagyobb teljesítményt adna le. Ezért mondtam azt, hogy a kis golyó sugara legyen negyede a nagynak, így a felszíne a 16-oda lesz, vagyis a két golyó leadott teljesítménye egyforma lesz.

A kis golyó mégis sokkal jobban fog melegíteni ugyanolyan távolságból (legalább is én így tippelem, ha elképzelem a dolgot: egy 300 és egy 900 celziuszfokos golyóról van szó).

Azt is tudjuk, hogy a kis golyó már sokkal inkább a látható tartományban sugároz. Vagyis a magasabb frekvenciájú sugárzás több hőt közvetít, mint az alacsonyabb.

Igaz, arra nem gondoltam, hogy a hősugaraknak ott lehet előnyük, hogy azokat a test jobban elnyeli, a fényből többet ver vissza. Nem tudom, hogy ez a különbség mekkora, lehet, hogy jelentős.

De ha a test ugyanúgy nyelne el ugyanannyi fényfotont, mint infravörös fotont, akkor a fénytől mindenképpen jobban kell melegednie, mert a fényfotonok energiája nagyobb.