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

  • 今天,他们获颁国家最高科学技术奖

  • 纪念全民族抗战爆发89周年仪式在京举行

独家策划

推荐阅读
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
一生钢铁报国,一生慷慨无私。崔崑院士走了,但他留下的,是钢的筋骨,是火的温度,是一颗永远滚烫的赤子之心。
2026-07-08 09:45
在河北雄安人工智能产业园的一楼展厅里,一台工业机器人正利落地演示货物搬运,机械臂精准而有力;楼上,键盘敲击声此起彼伏,研发人员专注地写着代码。产业园一年前才“开业”,如今已成为人工智能公司发展的产业高地。这里诞生的国内首个处理结构化数据的通用大模型,适用于多个工业场景;这里诞生了便携式颅脑出血检测分析仪,让医学检查更加快捷便利……
2026-07-07 09:44
从“争第一”的局部超越,到“创唯一”的向上突围,再到“守专一”的产业韧性,这三重创新路径相互交织,共同勾勒出中国从“世界工厂”迈向“创新引擎”的壮阔图景
2026-07-07 09:42
近日,在内蒙古阿拉善盟额济纳旗东风镇古日乃嘎查的航天育种试验基地内,曾搭载实践十九号卫星的荒漠肉苁蓉“太空种子”,在地面选育试验中取得关键进展——首批试验植株成功开花。
2026-07-07 09:40
高校专业目录的更新,绝非简单的名称变动,而是立足国家需要、顺应产业发展、面向科技前沿之举。新农科教育已不再是单纯的“种地养猪”,而是要有系统思维和交叉学科背景,特别是打破农学、工学、理学等传统学科壁垒。
2026-07-07 09:39
夏日时节,我们有时会看到湖泊或水库的水面被一层厚厚的绿色“油漆”覆盖,水体浑浊还伴有一股怪味。“这种差异解释了为什么蓝藻水华会出现种群层面的快速崩溃,‘死亡信号’一旦扩散,就会迅速引发整片区域的蓝藻种群崩溃,也解释了为什么蓝藻水华会‘突然消失’。
2026-07-07 09:36
天问二号探测器历经约400天、行程约10亿千米的“追星”之旅,于近日与小行星2016HO3成功交会,到达距离小行星20千米处,开始科学探测。
2026-07-06 10:03
发射节奏加快、组网进程提速……近段时间以来,商业航天领域捷报频传,产业发展动能持续增强。
2026-07-06 09:54
航运活跃,满载着中国经济的蓬勃生机,也给水上交通安全带来更大挑战。今年以来,我国海事部门接连推出新举措,通航管理越来越精细高效。
2026-07-06 09:53
6月25日,科技部党组书记、部长阴和俊作了“建设科技强国支撑高质量发展”专题报告,现以问答形式摘要刊发。
2026-07-06 09:50
余姚在人才项目孵化中,不搞“撒胡椒面”式的平均用力,而是探索让链主企业充当“母体”,将创业团队“孵”出来。
2026-07-06 09:48
作为获批建设的全国首个引领性国家创新型城市,2024年、2025年,南京在全国城市创新能力百强榜单中连续两年位居第五。
2026-07-06 09:40
近年来,场景已成热词,一些企业甚至认为:“缺场景比缺资金还紧迫。我国有14亿多人口,庞大的人口基数孕育了巨大的消费市场和多样化需求,为新技术新产品提供了广阔而丰富的应用场景。
2026-07-03 09:50
夏日炎炎,海南三亚崖州湾,田间的南繁季已结束,而“数据田”里的育种仍在进行。走进海南大学南繁学院,基因组与大数据育种实验室里,不见培养皿与种苗圃,映入眼帘的是运转不息的机房。
2026-07-03 09:28
本次特检坞修历时25天,团队逐项攻坚100余项检修改造项目,同步完成全套船舶资质证书更新换发,完成燃油舱扩容升级,新增149立方米舱容,续航力由1.5万海里增加至1.8万海里,船舶自持力由60天提升至70天。
2026-07-03 09:21
北京经济技术开发区相关负责人表示,这座工厂把汽车、3C领域的精密制造经验“移植”到机器人身上,不仅让批量生产更稳、成本更低,还让每台机器人品质如一。作为世界机器人大会永久举办地,未来,北京亦庄将锚定“世界机器人看亦庄”的目标,在制造、数据、场景、安全治理上全面发力。
2026-07-03 09:20
加载更多