点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:别听到辐射就害怕!原来它还有这些作用......
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

别听到辐射就害怕!原来它还有这些作用......

来源:蝌蚪五线谱2023-05-20 13:05

  小满作为二十四节气中的第八节气,象征着降水频繁。“四月中,小满者,物致于此小得盈满。”意味着南方雨水之盈;北方麦籽粒刚开始饱满。

  图源:摄图网

  “万物生长靠太阳”小满之后,日照更长,太阳辐射更加强烈。

  走在路上,你有没有观察过路边建筑的玻璃,很多并不是完全透明的玻璃,而是有各类颜色的镀膜玻璃。这不仅仅是为了美观,也与辐射息息相关。

  热反射玻璃照片(注:来自网络)

  01

  热量和辐射有什么关系?

  热反射玻璃是通过真空镀膜等技术,在玻璃表面形成一层热反射镀层。大面积地应用于建筑表面时,能将太阳的绝大部分热量以热反射、热辐射等方式阻挡在建筑体外,从而能有效减少热量的吸收,在夏季降低建筑体内部温度。

  温度上升,是由于物体持续吸收热量。热量可以通过传导、对流和辐射来传递。其中,辐射是指物体向周围空间发射电磁波,也就是热辐射。辐射能力和温度有关,温度越高,辐射能力就越强。因此,一个温度较高的物体会向周围空间辐射更多的热量。物体表面的材料和颜色会影响它对热辐射的反射和吸收。 辐射制冷利用了这种反射和吸收的特性来实现制冷。

  热反射玻璃工作原理图(注:来自网络)

  传热的三种方式示意图(注:来自网络)

  02

  辐射可以用来制冷?

  1. 辐射传热的科学原理

  辐射传热是基于吸收和发射辐射的物理学原理。当一个物体吸收辐射时,它会从周围空间吸收能量,导致温度升高。相反地,当一个物体发射辐射时,它会向周围空间释放能量,导致温度降低。 辐射传热是以电磁波的形式传播能量,过程中是不需要介质的,也就是说热量可以在真空中传递,因此它在太空中非常常见

  2. 辐射制冷的技术原理

  辐射制冷是指热物体通过大气的红外透明窗口,利用黑体辐射的方式,将热量辐射到外部的低温空间中,从而达到制冷的一种方式。

  辐射相关原理示意图(注:来自网络)

  物体温度只要高于0K,就会产生热辐射,由于辐射物体表面状况、分子结构和温度等条件的不同,造成辐射波长也各不相同。地表上物体的热能大多数是通过辐射换热,将自身热量以13μm的电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空,达到自身冷却的目的。

  辐射系统示意图(注:来自网络)

  03

  辐射传热应用在我们生活的方方面面

  1. 航空航天领域

  宇航员在太空中使用的航天器的许多设备,因为大多数处于真空状态,无法进行热传导及热对流,其制冷与散热大多也是使用辐射传热技术。

  航天器示意图(注:来自网络)

  2. 农业领域

  温室大棚也是运用辐射进行增温。太阳光在白天会透过温室的薄膜、玻璃照射进温室内,吸收太阳辐射的热量为温室增加温度,但地面反射出的长波辐射热量不能透过温室散出,从而减少热量的散失来实现增温。

  温室大棚示意图(注:来自网络)

  辐射传热在生活中也有着广泛的应用,例如我们经常使用的微波炉、红外线灶等都是通过辐射传热的方式实现加热的效果。此外,在工业生产中也需要利用辐射传热进行材料加热、熔化、蒸发等工艺过程。

  微波炉工作示意图

  红外线灶示意图(注:来自网络)

  04

  辐射传热的未来如何?

  辐射传热的相关技术,因其独特的优势,具备非常广泛的应用场景,目前已经在制冷技术、节能建筑、能源转换、材料制备等领域发挥越来越重要的作用。然而,辐射传热的相关技术在未来发展中也面临着诸多挑战。

  1. 辐射需要进一步提高效率和进行合理的能量存储

  辐射的总量虽然巨大,但是能流密度较低,且具备不稳定性。例如太阳辐射能量非常大,但受昼夜、季节、天气等多种因素制约,在夏季晴朗的正午时间,太阳辐射最强烈,但在阴天仅有五分之一。想要得到较高的功率,往往需要面积很大的收集设备。因此需要进一步提高能量转换效率,开发更高效的辐射能转换设备,同时设计有效的能量存储方式,以应对能量的不稳定性。

  2. 实际生产过程需要提高稳定性及耐久性

  辐射材料的稳定性耐久性在实际应用中起着至关重要的作用。辐射发射和吸收受物体表面的颜色及干洁程度的影响很大,实际应用中,设备易积水、积尘,同时设备长期使用后会出现生锈劣化等情况,会严重影响能量吸收效率。因此,在实际生产应用中还需要考虑高效合理低成本的设备维护和保养。

  3. 降低设备的生产成本

  随着技术的发展,部分辐射设备材料已经可以实现规模化生产,但效率偏低,成本较高,暂时还不能和常规的化石能源相比较,并且设备使用寿命较低。因此,在实际使用中,辐射转换设备应综合考虑当地电费、天气状况,充分利用各波段辐射能量,并且分析设备投资回收期合理选择设备种类及规模建设。

  各波段辐射应用图(注:来自网络)

  参考文献:

  [EB/OL] https://pixabay.com/zh/photos/architecture-reflection-modern-1758454/

  [EB/OL] https://www.sohu.com/a/375505731_376393

  [EB/OL] https://www.ithome.com/0/669/888.htm

  [EB/OL] http://www.zhileng.com/tech/xs/2022/1022/70669.html

  [EB/OL] http://home.ustc.edu.cn/~wulj/

  [EB/OL] https://www.51miz.com/tupian/1554647.html?keyword_id=158744

  [EB/OL] https://www.sohu.com/a/408777934_120777133?_trans_=010001_grzy

  [EB/OL] https://m.isolves.com/sh/zs/2020-12-07/34225.html

  [EB/OL] https://www.jiaheu.com/topic/813143.html

  [EB/OL] https://www.renrendoc.com/paper/193949656.html

  供稿单位:北京制冷学会

  撰稿人:徐钱 北京科技大学能源与环境工程学院副教授、北京市科协2021-2023年度青年人才托举工程被托举人

      郑强 北京科技大学能源与环境工程学院硕士研究生

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 时隔10个月,再看国家版本馆

  • 江苏南京:高考营养餐暖心助考

独家策划

推荐阅读
5月31日,科大国盾量子技术股份有限公司携手弧光量子等合作伙伴发布新一代量子计算云平台,接入“祖冲之号”同款176比特超导量子计算机。
2023-06-02 10:36
科技自立自强是国家强盛之基、安全之要。回望新中国成立以来70多年的历史,全力发展科技、支持经济建设、捍卫国家安全的主线始终贯穿其中。
2023-06-02 10:34
任何事物的发展都要遵循其自身发展规律,经过量变积累才能实现质的飞跃。核心技术的突破更是如此,必须要有十年磨一剑的坚守,长年累月的耕耘,才能取得扎扎实实的成果。
2023-06-02 10:33
研究团队发现,这些小恒星周围三分之二的行星可能会因为主恒星的潮汐力导致其上“寸草不生”,但剩余三分之一的行星可能位于宜居带内。
2023-06-02 09:23
据介绍,长江干线北斗地基增强服务系统还将加密现有气象站观测网,进一步增强长江气象监测的分辨率。
2023-06-02 09:17
进一步提高我国人类遗传资源管理规范化水平,科技部近日印发了《人类遗传资源管理条例实施细则》。
2023-06-02 09:16
农业农村部近日印发紧急通知,要求相关省份科学应对“烂场雨”天气,抢时抓好小麦抢收和烘干晾晒。对小麦繁种田,要登记品种、面积、农户,确保种子质量安全,坚决防止不合格种子流入市场,给秋播小麦生产造成安全隐患。
2023-06-01 10:34
少年儿童是祖国的未来,是中华民族的希望。新时代中国儿童应该是有志向、有梦想,爱学习、爱劳动,懂感恩、懂友善,敢创新、敢奋斗,德智体美劳全面发展的好儿童。希望同学们立志为强国建设、民族复兴而读书,不负家长期望,不负党和人民期待
2023-06-01 10:16
2023年中国科学院院士增选工作31日启动,本次增选名额共79名。其中,数学物理学部13名,化学部12名,生命科学和医学学部14名,地学部12名,信息技术科学部9名,技术科学部13名,特别推荐领域6名。
2023-06-01 10:15
航天科技集团八院805所设计研制的对接机构,为航天员进入空间站搭建了一条安全可靠的“太空廊桥”。
2023-06-01 09:52
2023年3月13日12时02分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭,成功将荷鲁斯2号遥感卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。新华社发(中科院供图)  遥感卫星在生态环境治理、基本农田保护、森林防火抢险、地震救灾等方面“大显身手”。
2023-06-01 09:50
题:透视科普“网红”现象:教授、院士纷纷“破圈”,吸引百万粉丝……科普“网红”李永乐表示,应进一步健全完善人才评价体系,切实增强科普工作者的职业荣誉感,激励更多青年科技工作者投身科普事业。
2023-05-31 16:34
这是中国空间站应用与发展阶段首艘载人飞船的交会对接任务,也是空间站三舱在“T”字构型下实施的首次径向交会对接任务。相较于神舟十三号、神舟十四号载人飞船实施的径向交会对接任务,此次神舟十六号载人飞船的交会对接有着不一样的难度——
2023-05-31 10:43
据英国《每日邮报》网站报道,来自美国和英国的8位人工智能(AI)专家就这项技术在未来10年将如何改变人们生活进行了预测。这些专家表示,到2030年,AI可以照顾老人、制作电影、授课、提升经济、帮助解决能源危机等。
2023-05-31 10:36
2023中关村论坛重大科技成果专场发布会30日举行。“夸父一号”卫星在轨获得国际一流太阳硬X射线图像等系列成果、通用视觉大模型SegGPT、30微米厚度柔性可折叠玻璃、钠离子电池、新一代人造太阳等20项重大科技成果正式发布。
2023-05-31 10:35
近年来,我国锚定科技强国建设和科技自立自强,在科技创新领域不断增强改革的系统性、整体性与协同性,在科技创新体制机制改革方面取得显著成效。
2023-05-31 10:34
科技自立自强是国家强盛之基、安全之要。
2023-05-31 10:28
对话》杂志报道称,地震气枪产生的声音会导致附近动物永久性听力丧失、组织损伤甚至死亡。海军声呐的使用还与加勒比海、欧洲和东亚的几种鲸鱼大规模搁浅有关。
2023-05-30 10:24
通过产业化运作,培育或支撑具有国际竞争力的上市种业企业,形成千亿级产业集群,为国家种业振兴贡献力量。
2023-05-30 10:23
在29日召开的2023中关村论坛“第三极环境与地球系统科学”论坛上,第二次青藏科考队队长姚檀栋院士表示,第二次青藏科考启动6年来,科考队坚持问题导向和目标导向,取得了十大重要进展。
2023-05-30 10:18
加载更多