熱輻射是由熱運(yùn)動產(chǎn)生的,以電磁波形式傳遞能量的現(xiàn)象,輻射與吸收過程的綜合作用造成了以輻射方式進(jìn)行的物體間的熱量傳遞。
關(guān)于熱輻射,其重要規(guī)律有4個:
①、基爾霍夫輻射定律、
②、普朗克輻射分布定律、
③、斯蒂藩-玻耳茲曼定律、
④、維恩位移定律。
這4個定律,有時統(tǒng)稱為熱輻射定律。
熱輻射的特點(diǎn)
1、任何物體,只要溫度高于0K ,就會不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射。
2、可以在真空和空氣中傳播。
3、伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變。
4、具有強(qiáng)烈的方向性。
5、輻射能與溫度和波長均有關(guān)。
6、發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。
熱輻射的原理
物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。熱量傳遞的3種方式之一。一切溫度高于絕對零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射,溫度愈高,輻射出的總能量就愈大,短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜,波長覆蓋范圍理論上可從0直至∞,一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線。由于電磁波的傳播無需任何介質(zhì),所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。物體在向外輻射的同時,還吸收從其他物體輻射來的能量。物體輻射或吸收的能量與它的溫度、表面積、黑度等因素有關(guān)。但是,在熱平衡狀態(tài)下,輻射體的光譜輻射出射度(見輻射度學(xué)和光度學(xué))
(λ,T)與其光譜吸收比a(λ,T)的比值則只是輻射波長和溫度的函數(shù),而與輻射體本身性質(zhì)無關(guān),即
上述規(guī)律稱為基爾霍夫輻射定律,由德國物理學(xué)家G.R.基爾霍夫于1859年建立。式中吸收比a的定義是:被物體吸收的單位波長間隔內(nèi)的輻射通量與入射到該物體的輻射通量之比。該定律表明,熱輻射輻出度大的物體其吸收比也大,反之亦然。
熱輻射光源利用物體通電加熱至高溫時輻射發(fā)光原理制成。這類燈結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,在燈泡額定電壓與電源電壓相同的情況下即可使用。常用的有:
(1)白熾燈
內(nèi)裝鎢質(zhì)燈絲,發(fā)光效率為10~15流/瓦,色溫2800開左右,顯色性好,額定壽命為1000小時,中國已有由220伏15瓦~220伏1000瓦不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。燈頭形式有螺口式和卡口式兩種。常用于室內(nèi)一般照明,還可用于照度要求較低的室外照明。反射型白熾燈的光束定向發(fā)射,光能利用率高,一般用于櫥窗、展覽館和需要聚光照明的場所。
(2)鹵鎢燈
內(nèi)裝鎢質(zhì)燈絲,并充以一定量的碘和溴或它們的化合物。鹵鎢燈利用鹵鎢循環(huán)化學(xué)反應(yīng)原理,大大減少了鎢絲的蒸發(fā)和燈泡發(fā)黑程度。鹵鎢燈的發(fā)光效率和額定壽命都比白熾燈高。鹵鎢燈常做成管狀,尺寸小,功率為300~1000瓦,色溫為2800~2900開,顯色性好,額定壽命約1500小時,光通量穩(wěn)定。多用于室內(nèi)外大面積照明。
熱輻射對人體是有危害的。這種情形多發(fā)生于強(qiáng)干熱型或濕熱型高溫作業(yè)。此時人體散熱困難,引起體內(nèi)蓄熱,體溫上升。臨床特點(diǎn)是過熱及中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀,起病急驟,病前常有四肢酸痛、頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、繼而發(fā)生高熱,體溫可達(dá)40℃以上。大汗以后出現(xiàn)“閉汗”,皮膚發(fā)燒發(fā)紅,脈搏快而無力,呼吸淺表;嚴(yán)重時可出現(xiàn)昏迷,癲癇樣抽搐,瞳孔縮小,如不及時搶救,可因循環(huán),呼吸衰竭而死亡。
熱衰竭也稱熱暈厥,熱虛脫多發(fā)生于高氣溫,強(qiáng)熱輻射的氣象條件下.本病的發(fā)病機(jī)制尚不明確,有人認(rèn)為是由于熱引起外周血管擴(kuò)張和失水引起循環(huán)血量減少,以致腦部供血不良的結(jié)果.臨床表現(xiàn)的特征是起病迅速,頭暈,頭痛,心悸,惡心,嘔吐,面色蒼白,多汗,皮膚濕冷,體溫不高或稍高,脈搏微弱,血壓下降,暈厥.一般不引起循環(huán)衰竭。
熱輻射有危害嗎?
現(xiàn)在有一種熱射病。熱射病(中暑)是指因高溫引起的人體體溫調(diào)節(jié)功能失調(diào),體內(nèi)熱量過度積蓄,從而引發(fā)神經(jīng)器官受損。熱射病在中暑的分級中就是重癥中暑,是一種致命性疾病,病死率高。該病通常發(fā)生在夏季高溫同時伴有高濕的天氣。
遇到高溫天氣,一旦出現(xiàn)大汗淋漓、神志恍惚時,要注意降溫。如高溫下發(fā)生出現(xiàn)昏迷的現(xiàn)象,應(yīng)立即將昏迷人員轉(zhuǎn)移至通風(fēng)陰涼處,冷水反復(fù)擦拭皮膚,隨后要持續(xù)監(jiān)測體溫變化,若高溫持續(xù)應(yīng)馬上送至醫(yī)院進(jìn)行治療,千萬不可以為是普通中暑而小視,耽誤治療時間。
高溫作業(yè)的健康影響:
(1)、對生理功能的影響:
高溫作業(yè):高溫作業(yè)是指有高氣溫、或有強(qiáng)烈的熱輻射、或伴有高氣濕(相對濕度≥80%RH)相結(jié)合的異常作業(yè)條件、濕球黑球溫度指數(shù)(WBGT指數(shù))超過規(guī)定限值的作業(yè)。包括高溫天氣作業(yè)和工作場所高溫作業(yè)。