Ик-излучение. Теория

Ик-излучение. Теория

С древних времен люди хорошо знали благотворную силу тепла или, говоря научным языком, инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение - это часть спектра излучения Солнца, которая непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра и которая обладает способностью нагревать большинство предметов. Человеческий глаз не в состоянии видеть в этой части спектра, но мы можем чувствовать тепло. Как известно, любой объект, чья температура превышает (- 273) градуса Цельсия излучает, а спектр его излучения определяется только его температурой и интенсивностью излучения. Инфракрасное излучение или тепловое излучение - это вид распространения тепла. Это то же самое тепло, которое Вы чувствуете от горячей печки, солнца или от батареи центрального отопления. Оно не имеет ничего общего ни с ультрафиолетовым излучением, ни с рентгеновским. Абсолютно безопасно для человека. Более того, сейчас инфракрасное излучение нашло очень широкое распространение в медицине (хирургия, стоматология, инфракрасные бани), что говорит не только о его безвредности, но и о полезном действии на организм.

Инфракрасные (ИК) лучи - это электромагнитное излучение, подчиняющееся законам оптики и, следовательно, имеющее ту же природу, что и видимый свет. Эти лучи занимают спектральную область между красным видимым светом (длина волны 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (1-2 мм). В свою очередь, инфракрасную область спектра условно разделяют на коротковолновую (от 0,74 до 2,5 мкм), средневолновую (2,5-50 мкм) и длинноволновую (50-1000 мкм) части. ИК-лучи выделяются всеми нагретыми твердыми и жидкими телами. При этом длина излучаемой волны зависит от температуры тела - чем она выше, тем короче волны и выше интенсивность излучения.

Принцип ИК-отопления (инфракрасного отопления)

Тепловое излучение от Инфракрасного обогревателя, как мы выяснили, не поглощается воздухом. Поэтому вся энергия от прибора почти без потерь достигает предметов и людей в зоне его действия. И греет именно их, а не воздух, как происходит при использовании конвекторов. Иными словами, тепло от Инфракрасного обогревателя передается, в первую очередь, твердотельным предметам (пол, стены, мебель и т. п.), а уже от них - воздуху. Естественно, чем ближе к Инфракрасному обогревателю, тем плотнее поток тепла и выше температура предметов. Причем выделение тепла от Инфракрасного обогревателя происходит только в зоне его прямого действия, то есть обогрев носит локальный характер. Это и обеспечивает Инфракрасному обогревателю целый ряд особенностей, часть из которых весьма полезна в потребительском плане.

Во-первых

При использовании Инфракрасного обогревателя более теплый воздух практически не скапливается под потолком, что характерно, например, для конвективного обогрева (в этом случае теплый воздух в высоких помещениях приходится даже принудительно возвращать вниз, применяя потолочные вентиляторы). Говоря проще, Инфракрасные обогреватели - те отопительные приборы, которые как нельзя лучше реализуют старую врачебную мудрость: "Держи ноги в тепле, а голову в холоде". Эта особенность работы Инфракрасного обогревателя делает их практически незаменимыми при решении задач экономичного обогрева помещений с высокими потолками. Ведь прогревать большой объем технически сложно и потому дорого. Полезны такие излучатели и для ситуаций, когда отопления требуют лишь определенные (рабочие) зоны или же когда создание конвективных потоков воздуха, а значит, и потоков содержащейся в нем пыли нежелательно (для аллергиков это важное требование).

Во-вторых

При использовании локального "догрева" с помощью ИКО-зон, в которых находятся люди, можно позволить себе снижение температуры, создаваемой основной системой отопления во всем помещении, на несколько градусов. При этом "ощущаемая" температура останется неизменной, поскольку снижение общей температуры воздуха будет компенсироваться ИК-"добавкой", поглощаемой непосредственно человеческим телом. Таким образом, использование инфракрасных обогревателей приводит к снижению потребления энергии и уменьшению затрат на обогрев по сравнению с традиционными способами его осуществления.

И еще немного о выделении и поглощении ИК-лучей. На сей раз речь пойдет о человеческом организме. Все нагретые тела излучают ИК-лучи. Например, Земля, прогретая солнцем, излучает их в полосе от 7 до 14 мкм с пиком интенсивности около 10 мкм. И организм человека исключением из этого правила не является - он излучает ИК-лучи в диапазоне от 3 до 50 мкм с пиком в 9,6 мкм. Причем не только излучает, но и интенсивно поглощает - при длине волны 9,6 мкм они наиболее глубоко проникают в тело. Именно на этом свойстве ИК - излучения основан эффект теплового лечения, широко используемого в физиотерапевтических кабинетах. Лучи как с большей, так и с меньшей длиной волны проникают в организм менее глубоко.

По мнению сотрудников НИИ медицины, инфракрасные лучи положительно действуют на организм, если длина ее волны не превышает длины волны, выделяемой самим человеком. Человек излучает инфракрасные волны в диапазоне от 2,5 до 25 мкм с пиком излучения на длине волны 9,3-10 мкм. Поэтому можно получить явление, называемое "резонансным поглощением", при котором внешняя энергия будет активно поглощаться телом. Так как инфракрасное излучение с длинами волн примерно от 7 до 14 мкм проникает не только под кожу человека, но также и на клеточный уровень, запуская там ферментативную реакцию. В результате этого воздействия повышается потенциальная энергия клеток организма, и из них будет уходить несвязанная вода, повышается деятельность специфических клеточных структур, расти уровень иммуноглобулинов, увеличивается активность ферментов и эстрогенов, происходить и другие биохимические реакции. Это касается всех типов клеток организма и крови.

Безусловно, так же важно грамотно управлять инфракрасным теплом. Современная электроника, управляя работой инфракрасного отопления, поддерживает температуру обогреваемых помещений на постоянном уровне за счет тепловой инерции поверхности нагрева. Точная регулировка позволяет избегать потребления избыточной мощности и обеспечивает особую "мягкость" работы системы обогрева. Вследствие пониженной турбулентности воздуха в помещении ограничивается движение пыльных частиц, следовательно, понижается опасность возможного возникновения различных заболеваний, вызванных воспалением слизистой оболочки и дыхательных путей.

Инфракрасное излучение – что же это такое? Опасное излучение (радиация?!), которого следует избегать любой ценой, или просто необходимость, без которой невозможно жить? Часть солнечного света или электромагнитные волны? Давайте попробуем разобраться. Для этого придется вспомнить кое-что из школьного курса физики и совсем немного из биологии.

Начнем с открытия. Открыто инфракрасное излучение было в 1800 г. английским ученым В. Гершелем. Гершель обнаружил, что в полученном им с помощью призмы спектре Солнца за границей красного, то есть уже в невидимой области, температура термометра повышается. Термометр, помещенный в эту область, показывал большую температуру, чем контрольный термометр. Далее было доказано, что излучение в этой области подчиняется законам оптики, следовательно, имеет ту же природу, что и свет.
Спустя 123 года после открытия инфракрасного излучения советский физик А.А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны с длиной волны равной приблизительно 80 мкм, то есть располагающиеся в инфракрасном диапазоне длин волн. Это доказало, что свет, инфракрасные лучи и радиоволны имеют одинаковую природу, все это лишь разновидности обычных электромагнитных волн. Электромагнитные волны окружают нас повсеместно. Они везде. С их помощью мы слушаем радио, смотрим телевизор, общаемся по мобильному телефону. Без всего этого наша жизнь была бы не просто другой, намного более тяжелой или неудобной, наша жизнь была бы просто невозможной! Ведь свет – это тоже электромагнитные волны. С помощью электромагнитных волн у нас есть возможность видеть окружающие нас предметы.
Инфракрасное излучение (ИК) занимает участок электромагнитных волн с длинами от 0,74 мкм. (красный видимый свет) до 100 мкм. (коротковолновое излучение радиодиапазона).

Инфракрасное излучение условно подразделяют на:

коротковолновое 0,74

средневолновое 2,5

длинноволновое 50

Также необходимо знать, что все тела, твердые и жидкие, нагретые до определенной температуры являются источником ИК-излучения.

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне. Инфракрасное излучение испускает возбуждённые атомы или ионы.

Все это необходимо знать при выборе инфракрасного излучателя. Многие производители нагревателей указывают на своих изделиях нечто вроде: темные нагреватели, длинноволновые или светлые нагреватели. Не так просто разобраться, что к чему. Все это инфракрасные нагреватели, их отличают лишь длина волны и температура излучающей поверхности.

Самым известным инфракрасным излучателем, безусловно, является Солнце. Без его света на Земле не было бы жизни. Солнце находится на расстоянии многих миллионов километров. 147,5 млн. км – наименьшее расстояние. Как известно, орбита имеет форму эллипса, следовательно, расстояние переменно. Однако, это не мешает Солнцу передавать инфракрасное излучение через все это громадное пространство, практически не расходуя энергию, не нагревая пространство. Вместо этого нагревается непосредственно Земля, на которую попадают солнечные лучи, а следовательно и инфракрасное излучение, и уже земля и другие нагретые Солнцем предметы нагревают воздух.

Так что же мы имеем в итоге? А имеем мы вот что: инфракрасное излучение это практически то же, что и обычный свет. Единственное отличие заключается в том, что при попадании на предметы видимая часть спектра становится освещением, а инфракрасное излучение поглощаются телом, превращаясь при этом в энергию тепла. Без него немыслима жизнь на нашей планете. При распространении инфракрасного излучения в пространстве практически не происходит потерь энергии. По сути, это природный и самый совершенный метод обогрева.