Home / Far-Infrared Heater / Science of the Infrared rays

Science of the Infrared rays

10. ความถ่วงจำเพาะ ความร้อนจำเพาะ และค่าการนำความร้อนของวัสดุหลัก

สมบัติทางความร้อนของสารต่างๆ โลหะ เรซิน ยาง แก้ว/เซรามิก คนอื่น [ศาสตร์แห่งรังสีอินฟราเรด สารบัญ] 1. การค้นพบแสงรังอินฟราเรด 2.แสงรังอินฟราเรดคืออะไร? 3. ประเภทของรังสีอินฟราเรด 4.เครื่องทำความร้อนคืออะไร? 5. กฎพื้นฐานสี่ประการของการแผ่รังสี 6. อัตราการดูดซึมรังสีฟาร์รังอินฟราเรด 7. การสร้างรังสีอินฟราเรดไกล 8.การเปรียบเทียบรังสีอินฟราเรดไกลและรังสีอินฟราเรดใกล้ 9. ข้อควรระวังในการใช้รังสีอินฟราเรด (Q&A) 10. ความถ่วงจำเพาะ ความร้อนจำเพาะ และค่าการนำความร้อนของวัสดุหลัก

Q: โลหะสามารถให้ความร้อนด้วยรังสีอินฟราเรดไกลได้หรือไม่? ตอบ: เนื่องจากโลหะมีอิเล็กตรอนจำนวนมาก โดยทั่วไปพวกมันจะสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (รังสีอินฟราเรดไกล) วัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี เช่น ทองคำและอะลูมิเนียม มีการสะท้อนแสงสูงและดูเหมือนจะให้ความร้อนได้ยาก นอกจากนี้ วัสดุที่มีค่าการนำความร้อนที่ดียังกระจายความร้อนได้แม้ถูกความร้อน และอุณหภูมิก็ไม่สูงขึ้นง่าย มีวิธีการเพิ่มอัตราการดูดซับโดยการออกซิไดซ์พื้นผิวหรือใช้สีทนความร้อน รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นเหมาะสำหรับการทำความร้อนโลหะมากกว่ารังสีอินฟราเรดไกล สำหรับอัตราการดูดกลืนแสงอินฟราเรดของโลหะ โปรดดู “ศาสตร์แห่งรังสีอินฟราเรด-6 อัตราการดูดซึมรังสีฟาร์รังอินฟราเรด” Q: ฉันต้องการใช้รังสีอินฟราเรดไกลเพื่ออบอุ่นร่างกายตั้งแต่แกนกลาง ฮีตเตอร์ตัวไหนดีที่สุด? ตอบ: พลังงานของรังสีอินฟราเรดไกลส่วนใหญ่ถูกดูดซับที่ระดับความลึกประมาณ 200 ไมโครเมตรจากผิวชั้นนอกและเปลี่ยนเป็นความร้อน ความร้อนนี้จะถูกส่งผ่านไปยังภายในร่างกาย (แกนกลาง) ได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านทางเลือดและวิธีการอื่นๆ ซึ่งจะทำให้ร่างกายอบอุ่น ผลลัพธ์จะเหมือนเดิมแต่ผิวของคุณอาจจะร้อนได้ ดังนั้นควรระมัดระวังเรื่องการควบคุมอุณหภูมิ โนบุโอะ เทราดะ “ลักษณะการแทรกซึมของผิวหนังมนุษย์ในบริเวณอินฟราเรด” N.Terada และคณะ “คุณสมบัติการแผ่รังสีสเปกตรัมของร่างกายมนุษย์ที่มีชีวิต”, วารสารนานาชาติ Thermophys., vol.7, หน้า 1101-1113, 1986. [ศาสตร์แห่งรังสีอินฟราเรด สารบัญ] 1. การค้นพบแสงรังอินฟราเรด 2.แสงรังอินฟราเรดคืออะไร? 3. ประเภทของรังสีอินฟราเรด 4.เครื่องทำความร้อนคืออะไร? 5. กฎพื้นฐานสี่ประการของการแผ่รังสี 6. อัตราการดูดซึมรังสีฟาร์รังอินฟราเรด 7. การสร้างรังสีอินฟราเรดไกล 8.การเปรียบเทียบรังสีอินฟราเรดไกลและรังสีอินฟราเรดใกล้ 9. ...

①ประเภทของรังสีอินฟราเรด ②ความแตกต่างในความถี่ = ความแตกต่างในความสามารถในการทำความร้อน ตามที่เห็นได้ชัดเจนจาก “กฎการกระจัดของวีน” ยิ่งอุณหภูมิของเครื่องทำความร้อนสูงเท่าไร ก็จะยิ่งเปลี่ยนไปสู่รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นมากขึ้นเท่านั้น รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นเหมาะสำหรับการทำความร้อนที่อุณหภูมิสูง ③ความแตกต่างในความถี่ = เสียงสะท้อนกับความถี่การสั่นสะเทือนตามธรรมชาติ เมื่อความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตรงกับการสั่นสะเทือนของโมเลกุลของสาร (การสั่นสะเทือนแบบตาข่าย) พลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกดูดซับ (การดูดซับด้วยคลื่นสะท้อน) การสั่นสะเทือนของโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นและทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น พลังงานที่จำเป็นในการกระตุ้นโมเลกุลให้สั่นสะเทือนและหมุนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุล ความเข้มของการดูดซับ/ความถี่ของพลังงานการดูดซึมนี้เรียกว่า “แถบการดูดซึม” ดังนั้นวัสดุที่มีแถบดูดซับในแถบรังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นจึงเหมาะสำหรับการทำความร้อนด้วยรังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้น ในทำนองเดียวกัน วัสดุที่มีแถบดูดซับในช่วงรังสีอินฟราเรดไกลก็เหมาะสำหรับการทำความร้อนด้วยรังสีอินฟราเรดไกล ④พลังทะลุทะลวง = ร่างกายมนุษย์ รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นจะทะลุผ่านผิวหนังได้ลึกหลายมิลลิเมตร การใช้คุณสมบัตินี้ ธนาคารและสถาบันอื่นๆ ได้แนะนำวิธีการตรวจสอบความถูกต้องของบุคคลโดยการตรวจสอบรูปแบบหลอดเลือดดำบนนิ้วมือและฝ่ามือที่มีรังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้น พลังงานส่วนใหญ่ของรังสีอินฟราเรดไกลถูกดูดซับโดยพื้นผิวประมาณ 0.2 มม. จากผิว โนบุโอะ เทราดะ “ลักษณะการแทรกซึมของผิวหนังมนุษย์ในบริเวณอินฟราเรด” N.Terada และคณะ “คุณสมบัติการแผ่รังสีสเปกตรัมของร่างกายมนุษย์ที่มีชีวิต”, วารสารนานาชาติ Thermophys., vol.7, หน้า 1101-1113, 1986. ⑤ พลังการเจาะ = บรรยากาศ มีแถบในบรรยากาศที่มีแนวโน้มที่จะดูดซับรังสีอินฟราเรด แถบขนาด 4.3 ไมครอน คือแถบดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ แถบขนาด 6.5 ไมครอน คือแถบดูดซับไอน้ำ ย่านความถี่ที่มีการส่งผ่านรังอินฟราเรดที่ดีเรียกว่า ...

วิธีทั่วไปในการผลิตรังสีอินฟราเรดไกลเทียมคือการให้ความร้อนกับเซรามิก มักใช้เซรามิกชั้นดีที่มีอลูมินาและเซอร์โคเนียมเป็นหลัก ความยาวคลื่นและการแผ่รังสีจะเปลี่ยนแปลงไปขึ้นอยู่กับประเภทของเซรามิกและอุณหภูมิการให้ความร้อน ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาของวัสดุมีดังนี้ [ศาสตร์แห่งรังสีอินฟราเรด สารบัญ] 1. การค้นพบแสงรังอินฟราเรด 2.แสงรังอินฟราเรดคืออะไร? 3. ประเภทของรังสีอินฟราเรด 4.เครื่องทำความร้อนคืออะไร? 5. กฎพื้นฐานสี่ประการของการแผ่รังสี 6. อัตราการดูดซึมรังสีฟาร์รังอินฟราเรด 7. การสร้างรังสีอินฟราเรดไกล 8.การเปรียบเทียบรังสีอินฟราเรดไกลและรังสีอินฟราเรดใกล้ 9. ข้อควรระวังในการใช้รังสีอินฟราเรด (Q&A) 10. ความถ่วงจำเพาะ ความร้อนจำเพาะ และค่าการนำความร้อนของวัสดุหลัก

① กฎของพลังค์ แม็กซ์ คาร์ล เอิร์นสท์ ลุดวิก พลังค์ 23 เมษายน พ.ศ. 2401 – 4 ตุลาคม พ.ศ. 2490 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน กฎของพลังค์เป็นสูตรในฟิสิกส์เกี่ยวกับการแผ่รังสีสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกจากวัตถุสีดำ หรือการกระจายความยาวคลื่นของความหนาแน่นของพลังงาน มีความเป็นไปได้ที่จะอธิบายความกระจ่างสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากวัตถุดำได้อย่างถูกต้องที่อุณหภูมิ T ตลอดช่วงความยาวคลื่นทั้งหมด ได้รับการแนะนำในปี 1900 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Max Planck เมื่อพิจารณาที่มาของกฎนี้ พลังค์สันนิษฐานว่าพลังงานของออสซิลเลเตอร์ในสนามรังสีเป็นจำนวนเต็มทวีคูณของปริมาณพลังงานพื้นฐานที่แน่นอน (ปัจจุบันเรียกว่าควอนตัมพลังงาน) ε = hν สมมติฐานควอนตัม (การหาปริมาณ) ของพลังงานมีอิทธิพลอย่างมากต่อจุดเริ่มต้นของกลศาสตร์ควอนตัม กฎของพลังค์แสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานรังสีวัตถุดำกับความยาวคลื่น สสารปล่อยพลังงานออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของมัน พลังงานที่แผ่ออกมาจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ สสาร และสภาพพื้นผิว สำหรับวัสดุทั่วไปมีค่าการแผ่รังสีน้อยกว่า 1 ดังนั้น คุณลักษณะพลังงานรังสีสเปกตรัมของวัสดุที่มีอุณหภูมิเท่ากับวัตถุสีดำจะถูกวาดเป็นเส้นโค้งที่ต่ำกว่าของวัตถุสีดำ ② กฎของชเต็ฟฟัน–บ็อลทซ์มัน โจเซฟ สเตฟาน 24 มีนาคม พ.ศ. 2378 – 7 มกราคม พ.ศ. 2436 ...

พลังงานความร้อนเคลื่อนที่จากอุณหภูมิที่สูงขึ้นไปสู่อุณหภูมิที่ต่ำลง วิธีที่ความร้อนเดินทางมีหลักการอยู่ 3 ประการ ได้แก่ การนำ การพาความร้อน และการแผ่รังสี ในสถานการณ์จริง การถ่ายเทความร้อนจะเกิดขึ้นโดยใช้หลักการทั้งสามข้อนี้ร่วมกัน [การนำความร้อน] เมื่อปลายแท่งโลหะได้รับความร้อน ความร้อนจะค่อยๆ ถ่ายเท และปลายอีกด้านจะร้อน การถ่ายเทความร้อนผ่านวัสดุนี้เรียกว่าการนำความร้อน ค่าการนำความร้อนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสาร โลหะเป็นตัวนำความร้อนที่ดี โดยทั่วไปก๊าซจะเป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี ดังนั้นวัสดุที่มีรูพรุนจึงมีการนำความร้อนต่ำกว่าวัสดุที่มีความหนาแน่น และใช้เป็นฉนวนความร้อน การนำความร้อนเป็นปรากฏการณ์ที่ฟลักซ์ความร้อน (ปริมาณพลังงานที่ผ่านพื้นที่หน่วยในหน่วยเวลา) ถูกสร้างขึ้นภายในสารตามสัดส่วนของการไล่ระดับอุณหภูมิโดยไม่มีการเคลื่อนที่ของวัตถุ และแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้เป็น กฎของฟูริเยร์ q = ฟลักซ์ความร้อน W/m2 k=การนำความร้อน W/mK T=อุณหภูมิเค X=ตำแหน่ง ม q＝-k　x　dT/dX [การพาความร้อน] เมื่อน้ำหรืออากาศ (ของเหลวหรือก๊าซ) ถูกทำให้ร้อนจากด้านล่าง ส่วนที่อุ่นจะขยายตัวและมีความหนาแน่นน้อยลงและเพิ่มขึ้น ในขณะที่ส่วนบนที่เย็นกว่าจะลงมา การกระทำนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกและอุณหภูมิสูงขึ้นตลอด วิธีการถ่ายเทความร้อนโดยการเคลื่อนย้ายของเหลวและก๊าซนี้เรียกว่าการพาความร้อน การพาความร้อนแบบพาความร้อนอธิบายการถ่ายเทความร้อนที่เป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของอุณหภูมิ และแสดงถึงฟลักซ์ความร้อนที่มาพร้อมกับการไหลของสสารและปรากฏการณ์ทางกายภาพอื่นๆ เช่น การควบแน่น การระเหย และการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น dq = ปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทผ่านพื้นที่หน่วยในหน่วยเวลา (W/m2) h = สัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน Tf = อุณหภูมิของเหลว ...

[ประเภทของรังสีอินฟราเรด] รังสีอินฟราเรดหมายถึงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าแสงสีแดงและสั้นกว่าคลื่นวิทยุความยาวคลื่นมิลลิเมตร ซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณ 0.7μm – 1,000μm รังสีอินฟราเรดแบ่งออกเป็นสามประเภทขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น: รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้น รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นกลาง รังสีอินฟราเรดไกล หรือแบ่งออกเป็นสองส่วนคือรังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นและรังสีอินฟราเรดไกล 3 ไมโครเมตร การจำแนกความยาวคลื่นแต่ละครั้งจะแตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับสมาคมวิชาการและสมาคม [รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้น] รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นประมาณ 0.7 – 2.5 ไมโครเมตร ซึ่งใกล้เคียงกับแสงสีแดงที่ตามองเห็นได้ เนื่องจากคุณสมบัติของมันคล้ายกับแสงที่มองเห็น จึงถูกใช้เป็น “แสงที่มองไม่เห็น” ในกล้องอินฟราเรด การสื่อสารแบบอินฟราเรด และรีโมทคอนโทรลสำหรับเครื่องใช้ในบ้าน [รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นกลาง] รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นกลางเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นประมาณ 2.5 – 4 ไมโครเมตร (2.5-10 ไมโครเมตรในสนามดาราศาสตร์) และบางครั้งจัดเป็นส่วนหนึ่งของรังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้น [รังสีอินฟราเรดไกล] รังสีอินฟราเรดไกลเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นประมาณ 4 – 1,000 ไมโครเมตร (3 – 1,000 ไมโครเมตรโดยรังสมาคมฟาร์อินฟราเรด) และมีคุณสมบัติคล้ายกับคลื่นวิทยุ รังสีอินฟราเรดจะถูกปล่อยออกมาจากวัตถุเสมอ และปรากฏการณ์นี้เรียกว่ารังสีวัตถุสีดำ ยิ่งอุณหภูมิของวัตถุสูงขึ้น รังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาก็จะยิ่งแรงขึ้น และความยาวคลื่นสูงสุดของรังสีจะแปรผกผันกับอุณหภูมิ ความยาวคลื่นสูงสุดของรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่มีอุณหภูมิห้อง 20°C คือประมาณ 10 μm [ศาสตร์แห่งรังสีอินฟราเรด สารบัญ] 1. ...

แสงที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าแต่มีพลังในการให้ความร้อนกับสิ่งต่างๆ เรียกว่า “รังสีอินฟราเรด” เพราะมันมีอยู่ “นอกช่วงสีแดง” รังสีอินฟราเรดคือ “คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า” เช่น “รังสีเอกซ์” “รังสียูวี” “แสงที่มองเห็น” “ไมโครเวฟ” และ “คลื่นวิทยุ” คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในอวกาศ สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสลับกันสร้างซึ่งกันและกันผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้เกิดสภาวะที่อวกาศสั่นสะเทือน และความผันผวนเป็นระยะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้แพร่กระจายไปสู่อวกาศโดยรอบเป็นคลื่นตามขวาง ทำให้เกิดพลังงาน เป็นรังสีประเภทหนึ่ง ปรากฏการณ์. ดังนั้นจึงเรียกว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากอวกาศสั่นสะเทือนด้วยพลังงาน จึงคิดว่าคลื่นสามารถแพร่กระจายได้แม้ในสุญญากาศ ซึ่งไม่มีวัสดุ (ตัวกลาง) ที่จะส่งผ่านได้ ทิศทางการสั่นสะเทือนที่เกิดจากสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะอยู่ในมุมฉากซึ่งกันและกัน และทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็ทำมุมฉากเช่นกัน โดยพื้นฐานแล้ว มันเดินทางตรงผ่านอวกาศ แต่ในอวกาศที่มีสสารอยู่ ปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การดูดซับ การหักเห การกระเจิง การเลี้ยวเบน การรบกวน และการสะท้อน จะเกิดขึ้น มีการสังเกตด้วยว่าทิศทางการเดินทางนั้นโค้งงอเนื่องจากการบิดเบือนเชิงพื้นที่ เช่น สนามโน้มถ่วง ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในสุญญากาศนั้นแตกต่างกันไปไม่ว่าผู้สังเกตจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางหรือความเร็วใดก็ตามก็จะมีค่าคงที่ 299,792,458 m/s เสมอ (ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที) ได้รับการยืนยันจากการทดลองมากมาย และด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ และเป็นหนึ่งในค่าคงที่ทางกายภาพที่สำคัญที่สุด ไอน์สไตน์สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของเขาโดยอาศัยหลักการของความเร็วแสงคงที่ ซึ่งเปลี่ยนแนวคิดเรื่องเวลาและอวกาศไปอย่างสิ้นเชิง ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในวัสดุ (ตัวกลาง) คือ ความเร็วแสงในสุญญากาศหารด้วยดัชนีการหักเหของวัสดุ ...

[ศาสตร์แห่งรังสีอินฟราเรด สารบัญ] 1. การค้นพบแสงรังอินฟราเรด 2.แสงรังอินฟราเรดคืออะไร? 3. ประเภทของรังสีอินฟราเรด 4.เครื่องทำความร้อนคืออะไร? 5. กฎพื้นฐานสี่ประการของการแผ่รังสี 6. อัตราการดูดซึมรังสีฟาร์รังอินฟราเรด 7. การสร้างรังสีอินฟราเรดไกล 8.การเปรียบเทียบรังสีอินฟราเรดไกลและรังสีอินฟราเรดใกล้ 9. ข้อควรระวังในการใช้รังสีอินฟราเรด (Q&A) 10. ความถ่วงจำเพาะ ความร้อนจำเพาะ และค่าการนำความร้อนของวัสดุหลัก ศาสตร์แห่งรังสีอินฟราเรด1 การค้นพบแสงรังอินฟราเรด แสงรังสีอินฟราเรดถูกค้นพบโดยอัจฉริยะผู้รอบรู้ เซอร์เฟรเดอริก วิลเลียม เฮอร์เชล เซอร์เฟรเดอริก วิลเลียม เฮอร์เชล (15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2281 – 25 สิงหาคม พ.ศ. 2365) เป็นนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษจากเมืองฮันโนเวอร์ ประเทศเยอรมนี บุคคล นักดนตรี ผู้สร้างกล้องโทรทรรศน์ เขาประสบความสำเร็จมากมายในด้านดาราศาสตร์ รวมถึงการค้นพบดาวยูเรนัส การค้นพบดวงจันทร์ของดาวเสาร์ และการวิจัยเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของดาวฤกษ์ที่อยู่กับที่ ฟรีดริช วิลเฮล์ม เฮอร์เชลเกิดที่เมืองฮันโนเวอร์ เป็นลูกคนที่สี่จากพี่น้องสิบคนในครอบครัวชาวยิว เมื่ออายุ 14 ปี เขาได้เข้าร่วมวงดนตรี Hanoverian Guards ...