Bức xạ nhiệt

Bức xạ nhiệt là một khái niệm nghe có vẻ chuyên môn, nhưng thực chất lại rất gần gũi và xuất hiện khắp nơi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Từ ánh nắng mặt trời buổi trưa, chiếc ấm nước đang sôi, cho đến cơ thể người khi phát nhiệt, tất cả đều là ví dụ điển hình của bức xạ nhiệt.

Hiểu rõ về bức xạ nhiệt không chỉ giúp bạn lý giải các hiện tượng tự nhiên, mà còn có thể áp dụng để tiết kiệm năng lượng, cải thiện chất lượng sống và bảo vệ sức khỏe.

Mọi vật thể đều phát ra bức xạ nhiệt

Một sự thật thú vị là bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ lớn hơn -273,15°C tức 0 độ Kelvin, còn gọi là độ không tuyệt đối đều phát ra bức xạ nhiệt dù ít hay nhiều. Đây là một đặc tính tự nhiên của vật chất, khi có nhiệt độ thì các phân tử dao động và phát ra sóng điện từ.

• Vật thể càng nóng, thì càng phát ra nhiều năng lượng bức xạ hơn.
• Đồng thời, bước sóng bức xạ cũng ngắn dần, có thể chuyển từ hồng ngoại sang ánh sáng khả kiến rồi tử ngoại nếu đủ cao.

Nhiệt độ càng cao, bức xạ càng mạnh

Nguyên tắc cơ bản là vật càng nóng thì bức xạ nhiệt càng mạnh. Điều này được giải thích bằng định luật Stefan-Boltzmann trong vật lý, cho thấy năng lượng bức xạ tỷ lệ với lũy thừa bậc bốn của nhiệt độ tuyệt đối.

Đây cũng là lý do vì sao mặt trời khoảng 5.500°C phát ra ánh sáng mạnh đến mức có thể cảm nhận rõ rệt hơi nóng dù cách Trái Đất hơn 150 triệu km.

Bức xạ nhiệt không cần tiếp xúc hay môi trường trung gian

Khác với dẫn nhiệt hay đối lưu , bức xạ nhiệt là hình thức truyền nhiệt duy nhất không cần môi trường truyền.

Bạn có thể cảm nhận được hơi nóng từ ánh nắng mà không cần tiếp xúc với mặt trời, bởi vì bức xạ truyền bằng sóng điện từ, có thể đi qua cả chân không.

Phân biệt bức xạ nhiệt với dẫn nhiệt và đối lưu

Bề mặt và màu sắc ảnh hưởng đến bức xạ

• Vật thể có màu tối hấp thụ và phát ra nhiệt nhiều hơn màu sáng.
• Bề mặt nhám tỏa nhiệt tốt hơn bề mặt bóng.

Đó là lý do bạn thấy nóng hơn khi mặc đồ đen vào mùa hè, và tại sao các thiết bị sưởi ấm thường có lớp phủ tối màu.

Ứng dụng của bức xạ nhiệt trong đời sống

Bức xạ nhiệt không chỉ là hiện tượng vật lý khô khan mà nó còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

• Lò vi sóng và đèn sưởi hồng ngoại, dùng sóng điện từ để làm nóng vật thể.
• Camera nhiệt, giúp nhìn thấy nhiệt độ của người và vật qua bức xạ hồng ngoại.
• Chăn điện, máy sấy tóc, máy sưởi hoạt động dựa vào nguyên lý bức xạ.

Phản ứng của vật thể với bức xạ

Khi bức xạ nhiệt gặp một vật thể có 3 khả năng xảy ra.

• Phản xạ, nghĩa là bức xạ bị bật ngược trở lại.
• Hấp thụ, nghĩa là vật giữ lại nhiệt và nóng lên.
• Truyền qua, tức là một phần bức xạ sẽ đi xuyên qua.

Tùy vào vật liệu, màu sắc và kết cấu bề mặt mà tỉ lệ của 3 quá trình trên thay đổi.

Cách giảm tác động của bức xạ nhiệt trong đời sống

• Dùng vật liệu phản quang, như sơn trắng, tôn cách nhiệt.
• Trồng cây xanh, mái che tạo bóng mát.
• Dán phim cách nhiệt cho cửa kính.
• Lắp bình nước nóng năng lượng mặt trời.
• Sưởi phòng bằng đèn hồng ngoại tiết kiệm điện.