Bức xạ nhiệt là gì? Đặc điểm, ứng dụng và các tác động đến sức khỏe con người

Chu Văn An

Bức xạ nhiệt là hiện tượng phổ biến trong tự nhiên, xuất hiện ở mọi vật chất có nhiệt độ cao hơn 0 độ tuyệt đối. Vậy bức xạ nhiệt là gì? Loại bức xạ này đến từ đâu? Bức xạ nhiệt ảnh hưởng đến con người và môi trường như thế nào? Hãy cùng Vietchem khám phá và giải đáp những câu hỏi này qua bài viết dưới đây nhé!

1. Bức xạ nhiệt là gì?

Bức xạ nhiệt là quá trình truyền nhiệt dưới dạng sóng điện từ lan truyền trong không gian từ vật liệu này sang vật liệu khác mà không tiếp xúc trực tiếp. Không giống như dẫn nhiệt và đối lưu, bức xạ nhiệt không cần môi trường trung gian.

Một khái niệm khác về bức xạ nhiệt là quá trình chuyển đổi năng lượng nhiệt từ môi trường thành năng lượng bên trong của hệ thống. Đây là dạng bức xạ phổ biến nhất, xảy ra khi các nguyên tử hoặc phân tử vật chất bị kích thích bởi nhiệt từ nguồn bên ngoài. Khi trở về trạng thái cơ bản, chúng phát ra sóng điện từ, có thể là ánh sáng.

Để bức xạ nhiệt xảy ra, nhiệt độ của vật liệu cần phải cao hơn độ không tuyệt đối và cần phải có bề mặt để tương tác với bức xạ.

Đơn vị đo nhiệt bức xạ là watt trên mét vuông (W/m2).

Bức xạ nhiệt mặt trời và trái đất

2. Đối lưu bức xạ nhiệt là gì?

Đối lưu bức xạ nhiệt là thuật ngữ mô tả quá trình trao đổi, truyền nhiệt năng khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Nó có thể xảy ra khi có sự chuyển động của chất lỏng hoặc khí ở những vùng có nhiệt độ khác nhau.

Đối lưu bức xạ có hai loại: đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức.

3. Bức xạ nhiệt xảy ra ở môi trường nào?

Bức xạ nhiệt có thể xảy ra trong bất kỳ môi trường nào có thể truyền nhiệt trong không gian hoặc môi trường. Điều quan trọng là không cần môi trường trung gian để truyền nhiệt, không giống như sự dẫn nhiệt hoặc truyền nhiệt qua chất lỏng và chất khí. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra trong không khí, nước, chân không hoặc trong bất kỳ môi trường nào khác nơi năng lượng nhiệt có thể truyền từ vật liệu này sang vật liệu khác thông qua sóng điện từ.

4. Ví dụ về bức xạ nhiệt

Dưới đây là một số ví dụ về bức xạ nhiệt trong cuộc sống hàng ngày:

Năng lượng mặt trời: Mặt trời phát ra nhiệt và bức xạ ánh sáng, có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng mặt trời, sưởi ấm và sản xuất nước nóng.

Lò vi sóng: Lò vi sóng sử dụng bức xạ vi sóng để làm nóng và nấu chín thức ăn bằng các phân tử nước và phân tử kích thích có trong thực phẩm.

Ứng dụng bức xạ nhiệt trong sản xuất lò vi sóng

Đèn hồng ngoại: Đèn hồng ngoại sử dụng bức xạ hồng ngoại để tạo ra ánh sáng và nhiệt, thường được sử dụng trong các ứng dụng sưởi ấm như lò sưởi hoặc bóng đèn hồng ngoại.

Cảm biến hồng ngoại: Cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong các thiết bị như cửa tự động, hệ thống an ninh, điều khiển từ xa, phát hiện và đo bức xạ hồng ngoại từ các nguồn nhiệt.

Ứng dụng bức xạ nhiệt trong sản xuất cảm biến hồng ngoại

Sưởi điện tử: Các thiết bị sưởi ấm điện tử sử dụng nguồn nhiệt điện để tạo ra bức xạ hồng ngoại hoặc vi sóng, giúp sưởi ấm không gian hiệu quả.

5. Đặc điểm bức xạ nhiệt

Khả năng truyền nhiệt không cần môi trường trung gian: Bức xạ nhiệt có thể truyền nhiệt trong không gian hoặc môi trường mà không cần môi trường như trường hợp dẫn nhiệt hoặc truyền nhiệt qua dẫn nhiệt.

Phát ra dưới dạng sóng điện từ: Bức xạ nhiệt thường được phát ra dưới dạng sóng điện từ như ánh sáng, hồng ngoại hoặc vi sóng.

Phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu phát ra: Cường độ bức xạ nhiệt thường phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu phát ra. Vật liệu có nhiệt độ cao hơn thường phát ra bức xạ nhiệt mạnh hơn.

Có thể bị vật liệu khác hấp thụ hoặc phản xạ: Bức xạ nhiệt có thể bị vật liệu khác hấp thụ hoặc phản xạ, tùy thuộc vào tính chất của vật liệu đó.

Có thể tạo ra nhiệt và ánh sáng: Bức xạ nhiệt không chỉ tạo ra nhiệt mà còn có thể tạo ra ánh sáng, như trường hợp bức xạ hồng ngoại hoặc bức xạ quang học.

Là một trong ba hình thức truyền nhiệt cơ bản: Bức xạ nhiệt là một trong ba hình thức truyền nhiệt chính, cùng với dẫn nhiệt và truyền nhiệt thông qua đối lưu.

Tần số: Bức xạ nhiệt có thể có tần số từ rất thấp đến rất cao, nhưng chủ yếu nằm trong khoảng từ 100 GHz đến 10.000 THz.

Bước sóng: Bức xạ nhiệt có thể có bước sóng từ rất ngắn đến rất dài, phần lớn nằm trong khoảng từ 1 μm đến 100 μm.

Phát xạ: Tất cả các vật thể có nhiệt độ cao hơn electron đều phát ra bức xạ nhiệt, nhưng mức độ phát xạ phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất vật liệu của chúng.

Hấp thụ: Mỗi vật liệu sẽ hấp thụ bức xạ nhiệt ở mức độ khác nhau, tùy thuộc vào tính chất của vật liệu. Ví dụ, vật liệu màu đen hấp thụ bức xạ nhiệt rất tốt, trong khi vật liệu màu trắng hấp thụ ít.

6. Ứng dụng bức xạ nhiệt trong đời sống

Vào mùa hè, chúng ta thường thích mặc quần áo màu trắng hoặc sáng màu vì chúng có khả năng hấp thụ nhiệt thấp và phản chiếu ánh sáng tốt hơn, giúp cảm thấy mát mẻ hơn. Ngược lại, vào mùa đông, chúng ta thường thích mặc quần áo tối màu vì chúng có khả năng hấp thụ nhiều nhiệt từ ánh nắng và giữ nhiệt cho cơ thể.

Mức độ hấp thụ nhiệt của từng loại màu sắc quần áo

Trên ô tô, máy móc và hệ thống điều hòa, bộ tản nhiệt thường được sơn màu đen để tăng bức xạ và làm mát hiệu quả.

Máy sưởi điện thường được trang bị bề mặt sáng bóng để tăng hiệu suất bức xạ, giảm hấp thụ nhiệt và phản xạ phần lớn bức xạ trở lại chúng ta, giữ cho bề mặt luôn mát mẻ. Tương tự, bề mặt được đánh bóng cao trên tàu vũ trụ giúp phản xạ nhiệt từ mặt trời.

Đế dụng cụ nấu ăn thường được sơn màu đen để hấp thụ nhiều nhiệt hơn từ môi trường xung quanh, tối ưu hóa tác dụng dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ.

7. Tác động tiêu cực của bức xạ nhiệt

Các nguồn bức xạ nhiệt ảnh hưởng đến con người thường là nguồn bức xạ giao thông, ánh sáng mặt trời và bức xạ nhiệt từ các khu vực công cộng được bê tông hóa. Trong số đó, tia cực tím trong ánh nắng mặt trời được coi là nguy hiểm nhất.

Ảnh hưởng của bức xạ nhiệt tới cơ thể con người:

Gây tổn hại cho da và mắt con người: Mức độ tia cực tím càng cao thì mức độ tổn thương có thể gây ra càng nghiêm trọng, thậm chí có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của các enzyme và tế bào sống trên nhiều cơ quan khác nhau.

Bức xạ nhiệt của mặt trời có tác động tiêu cực đến làn da

Sự suy giảm hệ thống miễn dịch gây ra các bệnh về đường hô hấp, căng thẳng và thậm chí ảnh hưởng đến sức khỏe sinh sản của con người.

Các tác động môi trường bao gồm:

Ô nhiễm bức xạ trong không khí gây ô nhiễm môi trường. Vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng ở các thành phố lớn.

Góp phần vào sự nóng lên toàn cầu, biến đổi khí hậu và nghịch chuyển mùa do năng lượng nhiệt được tạo ra từ bức xạ nhiệt cao. Đây là nguyên nhân gián tiếp gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường tự nhiên.

Trái đất đang nóng lên do ảnh hưởng của bức xạ nhiệt

8. Phân biệt bức xạ nhiệt và bức xạ ánh sáng

Vietchem đã cung cấp cho bạn câu trả lời chi tiết và đầy đủ nhất cho câu hỏi “Bức xạ nhiệt là gì?” Đặc điểm, tính chất và ứng dụng của bức xạ nhiệt. Ngoài ra, để tránh những hiểu lầm giữa khái niệm bức xạ nhiệt và bức xạ ánh sáng, chúng tôi cũng đã đưa ra những so sánh chi tiết giữa hai loại bức xạ này. Nếu bạn quan tâm đến các chủ đề tương tự, hãy khám phá thêm trên trang tin tức của chúng tôi