Jak działa ciepło podczerwieni?

Podczerwień odnosi się do długości fal widma elektromagnetycznego, które znajdują się między światłem widzialnym a mikrofalami. Promieniowanie podczerwone jest przez nas odbierane jako ciepło, chociaż nie możemy go zobaczyć. Źródłem ciepła w podczerwieni jest poziom atomowy, gdzie ciepło wytwarzane przez ruch cząstek subatomowych zamienia się w promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie podczerwieni. Ciepło w podczerwieni należy odróżnić od konwekcji termicznej i przewodnictwa cieplnego, ponieważ może przemieszczać się przez próżnię.

Aby zaobserwować, jak działa ciepło podczerwieni, ogrzewanie i chłodzenie ziemi jest prawdopodobnie najbardziej pomocnym przykładem. Oprócz kierowania wszystkimi zdarzeniami pogodowymi i wzorami, a także prądami oceanicznymi, ciepło podczerwone ze słońca jest tym, co ogrzewa Ziemię w ciągu dnia i to, co Ziemia wydziela w nocy po zachodzie słońca. Warto zauważyć, że podczas gdy słońce emituje ogromną ilość ciepła w podczerwieni, tylko około połowa ciepła, które odczuwamy na ziemi, pochodzi z bezpośredniego promieniowania podczerwonego ze słońca. Druga połowa pochodzi z energii światła widzialnego, które jest pochłaniane przez obiekty na ziemi, a następnie emitowane później jako ciepło podczerwieni.

Wytworzone przez człowieka ciepło podczerwieni jest wykorzystywane w różnych zastosowaniach. W kontekście przemysłowym ogrzewanie i spawanie tworzywa sztucznego odbywa się za pomocą promienników podczerwieni, podobnie jak utwardzanie niektórych powłok i niektóre etapy produkcji szkła. Wielu z nas widziało lampy cieplne na podczerwień w restauracjach, które służą do utrzymywania ciepła potraw przed podaniem. Są to specjalnie zaprojektowane żarówki, które są wytwarzane w celu emitowania jak największej ilości energii w podczerwieni, z mniejszym naciskiem na wytwarzanie światła.

Ciepło w podczerwieni można również celowo wytwarzać w taki sposób, aby uzyskać efekt terapeutyczny. Promieniowanie dalekiej podczerwieni jest czasem stosowane w celu złagodzenia bólu u pacjentów z zapaleniem stawów i innych cierpiących na przewlekły ból. Stosuje się go również do odladzania skrzydeł samolotów oraz w saunach na podczerwień.

Nie wszystkie długości fal podczerwonych są przez nas odczuwane jako ciepło. Światło, które jest tuż za czerwoną stroną widma widzialnego, wcale nie jest gorące, i jest to rodzaj światła podczerwonego, które jest wykorzystywane przez piloty i niektóre urządzenia komputerowe do przesyłania danych. Ta część zakresu podczerwieni nazywa się w pobliżu podczerwieni, ponieważ znajduje się w pobliżu widma widzialnego. Fale środkowej i dalekiej podczerwieni to te, które postrzegamy jako ciepło kaloryczne.