Zákony o záření

Sálavé teplo vychází z povrchů ploch, například z vytápěcí plochy sálavého topného systému nebo z okolních ploch. Je to elektromagnetická vlna, stejná jako viditelné světlo, radiová vlna nebo rentgenový paprsek. Jak se můžeme dočíst, platí následující rozlišení (Czieselski 85):
„Transport tepla se dá rozlišit na základě tepelného přenosu pomocí vedení nebo konvekce. Rozdíly jsou takové, že transport energie pomocí sálání či záření nepotřebuje žádný nosič a proto není závislý na médiu, které jej obklopuje...“ a dále „ teplota zářiče je tudíž podstatná veličina, která má vliv na předávanou energii při tepelném sálání.“ A dále: „Důležité je, že plyny jako kyslík, vodík, dusík, suchý vzduch a vzácné plyny jsou prakticky diatermii (propouštějící tepelné sálání či záření, aniž by je pohlcovali). Toto se dá shrnout také tak, že všechny dvouatomové plyny nemohou zářit.
Termodynamika žije z rozdílu teploty (2. hlavní teorie). Pokud nastávají teplotní rozdíly, jedna se o termodynamické procesy (základní nauka o teple). Tepelný zářič samotný však existuje na základě absolutní teploty (viz. Stefan-Boltzanův zákon). Při záření a sálání nevzniká téměř žádný teplotní rozdíl, protože suchý vzduch nemůže teplo a záření absorbovat, natož odrážet. K předávání tepla okolnímu vzduchu zářením tedy prakticky nedochází.
Dále také v [Tipler 94] se můžeme dočíst:
„Experimentální a teoretické práce k spektrálnímu rozdělení záření černého tělesa nabyly při rozvoji moderní fyziky neobyčejného významu. Ukázalo se, že závislost vlnové délky se silně lišila, pokud byla počítána podle zákonů klasické fyziky. Vysvětlení tohoto rozporu donutilo Maxe Plancka roku 1900 k uzavření hypotézy o kvantové energii.“ Dále čteme: „Roku 1900
M. Planck sestavil funkci, která svými experimentálními daty popisuje celou oblast vlnění. K tomu bylo ale zapotřebí zásadní změny v klasických výpočtech. Nalezl řešení, v němž není energie chápána jako spojitá veličina, ale jako malé, diskrétní pakety, tzv. kvanty, které se mohou emitovat a absorbovat. Energie je dána touto konstantou násobenou frekvencí záření.
Z fyzikálního hlediska to znamená:
Tepelné záření či sálání nemůže být posuzováno a počítáváno zákony klasické nauky o teple. Metody termodynamiky nemohou být přeneseny na teplotní zářiče.
Toto se ale stalo v celé oblasti vytápěn:
Základy záření se orientují na klasickou termodynamiku, a výkonnost tepla se neustále odvozuje od přehřátí. Je tomu tak také u DIN EN ISO 6946.
Planckův zákon popisuje intensitu elektromagnetického záření černého tělesa W/m²μm [Meyers 78]. To je veličina obdobná W/cm3, která se může ve výpočtech také objevovat.
Vzorec:
I’ SK = spektrální intensita černého tělesa (hustota záření)
2 . Ϛ / λ5
I’ SK = -------------------------- (W/cm³ bzw. (W/m² μm)
exp (c2 / λ . T) - 1
C1 = Planckova konstanta zářivosti
(3,7415 x 10-12 Wcm²)
λ = vlnová délka (μm)
c2 = Planckova konstanta zářivosti
(1,4388 cm K)
T = absolutní teplota (K)
Absolutní nula: - 273°C
V praxi se tento vzoreček dělí ½, protože tento vzorec od M. Plancka byl vyvinut v poloprostoru. Toto opatření je nesprávné, protože zářivý výkon na teplotním zářiči je podle tohoto vzorce plně využit. U této otázky, kdo z tohoto výkonu zářivosti profituje, vzniká při rozptýleném záření jeho zředění, která se poté zohledňuje i pro jednotlivé paprsky. Při kulovitém vyzařování z jednoho bodu se výkon záření rozředí s kvadrantem vzdálenosti, protože se plocha s kvadrantem vzdálenosti zvětšuje.