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

Oké, akkor menjünk el ebbe az irányba. Minden 0K-nél magasabb hőmérsékletű tárgy sugároz hőenergiát. Ez az energia az infravörös tartományban a legdominánsabb függetlenül a tárgy hőmérsékletétől. A Wien törvény azt mondja ki, hogy minél nagyobb hőmérsékletről van szó, annál magasabb frekvencián történik a sugárzás, ez igaz. Van azonban egy másik törvény is, a Wien féle eltolódási törvény. Ez azt mondja ki, hogy minél magasabb hőmérsékleten történik a sugárzás, annál szélesebb spektrumon sugároz az adott tárgy, DE a domináns frekvencia eltolódik egy jellemző hőmérséklet irányába ami egyébként az infravörös tartományba esik. A hősugárzás ugyanis egyenlő az infravörös sugárzással és hiába melegítesz egy tárgyat minél jobban, igaz, hogy egyre nagyobb frekvenciájú sugárzást bocsát ki, de a hőt továbbra is ugyan azon az infravörös frekvencián fogja leadni. Többek között emiatt van az, hogy ha létezne olyan anyag amelynek magasabb lenne az olvadáspontja a volfrámnál, hiába melegítenénk jobban, akkor sem adná le sosem az energiáját a látható fény tartományában, így egy ilyen elméleti villanykörte továbbra is rengeteg hőt termelne.

Források:

[link]

[link]

[link]

Felhívnám a figyelmet az alábbi mondatra:

"The dominant frequency (or color) range of the emitted radiation shifts to higher frequencies as the temperature of the emitter increases. For example, a red hot object radiates mainly in the long wavelengths (red and orange) of the visible band. If it is heated further, it also begins to emit discernible amounts of green and blue light, and the spread of frequencies in the entire visible range cause it to appear white to the human eye; it is white hot. However, even at a white-hot temperature of 2000 K, 99% of the energy of the radiation is still in the infrared. This is determined by Wien's displacement law. In the diagram the peak value for each curve moves to the left as the temperature increases."

Van, amiben igazad van, de pár dolog nem tiszta:

"Minden 0K-nél magasabb hőmérsékletű tárgy sugároz hőenergiát. Ez az energia az infravörös tartományban a legdominánsabb függetlenül a tárgy hőmérsékletétől."

Ez nem így van. Pont a Wien törvény mondja ki, hogy a legdominánsabb frekvencia a hőmérséklettel arányosan nő. 0K környékén még amúgy messze alig van hősugárzás, csak mikrohullámú, ezért nevezik a 2,7K-es háttérsugárzást mikrohullámú háttérsugárzásnak.

"Van azonban egy másik törvény is, a Wien féle eltolódási törvény. Ez azt mondja ki, hogy minél magasabb hőmérsékleten történik a sugárzás, annál szélesebb spektrumon sugároz az adott tárgy"

Hát én ilyen Wien-törvényről még nem hallottam, de ez nem is lehetséges, hiszen a sugárzás energiaeloszlását a Planck törvény határozza meg, ami egy olyan görbét ad, ami a végtelenben is nagyobb nullánál. tehát nem lehet megadni egy véges tartományt, amiről kijelenthetjük, hogy a test abban sugároz, a többiben nem. De ennek szerintem most nincs is jelentősége.

Szóval én csak egyféle Wien törvényről tudok: az eltolódási törvényről.

"és hiába melegítesz egy tárgyat minél jobban, igaz, hogy egyre nagyobb frekvenciájú sugárzást bocsát ki, de a hőt továbbra is ugyan azon az infravörös frekvencián fogja leadni."

Ha kijelented, hogy csak azt tekinted hőnek, ami infravörös sugárzás formájában adódik át, akkor persze így van. Wzzwl gyakorlatilag definíció szinten rögzíted, hogy hőt más nem adhat át, csakis infravörös sugárzás. Csak milyen alapon definiálod ezt így? Azért, mert az infravörös sugarakat a köznyelv hősugaraknak nevezi?

Nem, itt az volt a kérdés, hogy milyen a melegítő hatása a különféle hullámhosszú sugaraknak, vagyis mennyi energiát adnak át az anyagnak. Ettől fog függeni, hogy mit érzünk melegebbnek.

"Többek között emiatt van az, hogy ha létezne olyan anyag amelynek magasabb lenne az olvadáspontja a volfrámnál, hiába melegítenénk jobban, akkor sem adná le sosem az energiáját a látható fény tartományában"

Ezt nem értem, honnan veszed. Egyébként nem csak szilárd anyagok sugározhatnak, hanem folyadékok, gázok és plazma is. A Nap például plazma, és 6000 fokos hőmérsékleten sugároz. És a sugárzás intenzitásának a maximuma a sárgában van. Ezen a frekvencián és színen adja le a legtöbb energiát (Lásd Planck eloszlás).

Abban viszont igazad van, amit beidéztél, hogy 2000 K-en a sugárzás nagy része még hősugárzás. Így az 1000 fokos példám tényleg kis csúsztatás volt, de épp ezért hoztam első példának a napot, ahol már messze nem ez a helyzet.

Azt hiszem, ott a gond, amire korábban is utaltam, hogy te valamiért a látható fény által átadott energiát nem tekinted hőenergiának (valószínűleg a nevek miatt, mert ennek a neve nem "hősugárzás").

De ne feledd, hogy minden elektromágneses sugárzás ugyanolyan természetű, mindegyik csak elektromágneses energia. Akkor alakul át hővé, amikor elnyelődik valamilyen anyagban. De ilyenkor az anyag nem válogat, nem úgy csinálja, hogy ami hősugárzás, attól melegszik, ami meg nem az, attól nem. Mellesleg ha így lenne, meg kéne magyaráznod, hogy hová lesz az elnyelt fény energiája, ha szerinted az nem alakul át hővé. Mert el nem veszhet.

Az elnevezések eredetének tisztázásához még valamit hozzátennék:

Az infravörös tartományt nem azért hívják hősugárzásnak, mert csak ez képes melegíteni, hanem azért, mert ez csak melegíteni képes. Erre a tartományra ez a legjellemzőbb, sőt csak ez az egy dolog rá a jellemző. Ezért nevezik hősugárzásnak.

Amikor a frekvencia elér egy határt, hirtelen megváltozik valami, és történik egy olyan minőségi változás, ami számunkra elég nagy jelentőségű: elkezdjük a sugárzást látni. Ezért innentől a dolognak egy új nevet adunk, azt, hogy "fény". Az, hogy ez a dolog már egy új képességgel is rendelkezik, nem azt jelenti, hogy a régi képességei megszűntek, azaz ez már nem tudna melegíteni. Nem ezért van új neve, hanem azért, mert számunkra már egészen más miatt fontos.

Kicsit megnyested a mondataimat a Wien féle eltolódási törvénynél és így ahogy szétvágtad valóban értelmetlen, de ez apróság. :)

A volfrámos példához magyarázat:

"An ideal thermal radiator produces visible light most efficiently at temperatures around 6,300 °C (6,600 K; 11,400 °F). Even at this high temperature, a lot of the radiation is either infrared or ultraviolet, and the theoretical luminous efficiency is 95 lumens per watt."[38] No known material can be used as a filament at this ideal temperature, which is hotter than the sun's surface. An upper limit for incandescent lamp luminous efficacy is around 52 lumens per watt, the theoretical value emitted by tungsten at its melting point.[33]"

[link]

Valójában szerintem a kérdés értelmezésénél vagyok leragadva és amíg ez nem egyértelmű, addig csak hordjuk össze az okosságokat amik többnyire igazak, de nem feltétlenül válasz egyik sem.

Minden sugárzásnak van hőhatása, annyi a különbség, hogy az infravörös hősugárzás tisztán hővé alakul az azt elnyelő tárgyban, míg egy ionizáló sugárzás atomi szinten okoz változást így az energiájának egy része erre megy el és nem arra, hogy melegítse a tárgyat, a rádióhullámok meg áthaladnak a közegen. Ugyanakkor természetesen rengeteg más olyan sugárzás létezik ami nem ionizáló, nem infravörös és mégis melegít amikor elnyelődik, ott van a mikrohullámú sütő is mint klasszikus példa vagy akár a lézer. Annyit érdemes hozzátenni, hogy a másfajta sugárzásoknak csak egy része alakul hővé. A látható fénynek ráadásul nyomása is van, még ha pici is. Azzal nem vagyok tisztában, hogy a távoli infravörös sugárzásnak van-e nyomása, de ezt lehet, hogy te tudod. De abban határozottan igazad van, hogy mindenféle elnyelődött sugárzásnak van hőhatása

Tehát alapvetően talán az a válasz a kérdésre, hogy valójában nem nagyon találkozunk a mindennapi életben olyan sugárzással amelynek erőssége elég nagy ahhoz, hogy érezzük hőként és nem tartalmaz jelentős mennyiségű infravörös komponenst. Ha pl. lenne egy emberi mikrohullámú sütő, ott lehetne tapasztalni, de egy erős lézer égése során is, ezek azonban nem mindennapi példák.

Akkor már majdnem meg is egyeztünk :)

Igen, az valóban igaz, hogy ritka az olyan fény, ami hősugárzásmentes, bár van ilyen, pl a neonfény. Erre lehetne mondani, hogy na ugye, az alig melegít, de az nem is követi a Planck törvényt, tehát csak egy nagyon keskeny tartományban sugároz és nagyon kis teljesítménnyel.

De a lézer nagyon jó példa, és örülök, hogy felhoztad, hiszen az vegytiszta fény, semmi infravörös, és mégis elég "meleg" tud lenni :)

Igen, az infravörösnek is van nyomása, mint az összesnek, de ez nem csökkenti a hőhatását, a nyomás nem vonódik le az energiából, hanem vele jár.

Vagy még egy példa a napra kitett fekete és fehér testek. Tudjuk, hogy a fekete sokkal jobban fel tud melegedni, amit nehéz lenne megmagyarázni, ha a melegítést nagyrészt vagy kizárólag az infravörös sugarak végeznék.

"Az infravörös mellett szól még az is, hogy mivel nagyobb a hullámhossza, mélyebben be tud hatolni a testbe. A fény meg csak a felszínt tudja elérni, ami egy jó részét egyből vissza is veri."

Ez eleg hulyen hangzik, eleg csak a rontgen sugarzasra gondolni, ami nagyon melyen be tud hatolni a testbe, sot, a masik oldalon ki is jon.

"És én hol írtam röntgen sugárról? Vagy nem tudsz olvasni? Egyébként meg mi hangzik rajta hülyén, te eddig azt hitted, hogy a fény áthatol a testeden? Nem inkább te vagy egy kicsit hülye?"

Mi van oreg, birkozoszart ettel reggelire? Nem tudom, hogy kisegitobe tanitottak-e arrol, hogy a rontgen, az UV, a lathato, es az IR ugyanannak a elektromagneses spektrumnak kulonbozo tartomanyai. Igy, ha azzal ervelsz, hogy a nagyobb hullamhossz jobban atmegy a testen, akkor a joval kisebb hullamhosszu rontgennek a "gondolatmeneted" szerint nem kellene.