Varma objekt ger ifrån sig energi både som vibrationer och fotoner?

Hej,

Man hör alltid i skolan att när man öppnar ytterdörren är det inte kylan som kommer in utan värmen som går ut. Varma objekt har helt enkelt mer rörelseenergi (=värme) och denna fördelas till kallare partiklar.

Jag tänkte lite på hur man kan se infrarött även i totalt mörker, och om jag förstår Google rätt så sker det hela tiden excitationer (vibration+rotationexcitationer, inte tillräckligt med energi för elektronexcitation om jag förstod rätt), och när dessa går tillbaka till sina grundtillstånd så går den energin över till fotoner som kan observeras.

D.v.s. att objekt hela tiden spontant ger ifrån sig fotoner UTAN att det krävs en extern ljuskälla. Stämmer detta?

I så fall, finns det nåt räknat (typ av Evolute ) hur denna fördelning ser ut? Hur stor del av värmeförlusten hos varma objekt som kommer från fördelning av rörelse, och hur stor del som kommer från utsläpp av fotoner?

Tack på förhand

Det hela bygger på att naturen hela tiden strävar efter termodynamisk balans. En start (som du kanske redan är förbi?) är: http://en.wikipedia.org/wiki/Entropy

Det går att räkna på med boltzmann sambanden.
Allt med en temp över absoluta nollpunkten rör lite på sig och ger därför ifrån sig fotoner, behövs inte alltid en excitation för foton emittering.
Så har jag förstått det iallfall.

Japp. Solen är ett sånt objekt till exempel. Alla varma saker strålar ut infraröd strålning.


Via fotonerna strålar det ut ungefär sigma*T^4 W/m^2, där sigma är en konstant som heter Stefan–Boltzmanns konstant. T är temperaturen i Kelvin. Hur mycket som försvinner via "rörelse" (ledning och strömning) beror rätt mycket på omständigheterna, ofta (oftast) är strömningen viktigast. I en termos har man vacuum som gör att man nästan bara har strålning som överförningsmekanism, och en termos isolerar ju rätt bra.

Även om de andra svarar bra, så tycker jag att de missar din fråga lite grann, jag ska försöka ge ett svar.
Alla föremål som har en temperatur T > 0 ger som sagts ifrån sig svartkroppsstrålning. Denna beskrivs av Plancks strålningslag, och är en mjuk kurva som har en topp som beror på T. För T ~ 300 K ≃ 30°C (dvs som vi människor) ligger denna topp i det infraröda området (runt 10 µm). För T~6000 K (som solen) ligger toppen i det synliga området - solen lyser synligt (i synnerhet gult) ljus. Denna strålning sker av alla kroppar med T > 0 utan någon påverkan av yttre effekter över huvud taget.

Sen tar du upp excitationer, närmare bestämt rotations- och vibrationsexcitationer. Det beror på att molekylerna har specifika energinivåer som de kan växla mellan. När en molekyl upphettas ändras dess rotations- och vibrationsmönster. Hela tiden växlar molekyler mellan en massa sådana nivåer, och hur högt upp de kommer beror på hur hög temperaturen är. I solljuset ser vi en massa spår av elektronövergångar på grund av den höga temperaturen. I stjärnbildningsområden, där T bara är 10-40 K, ser vi enbart rotationsövergångar (som ligger i radio/mm-området, från tiotals till tusentals GHz). För molekyler i rumstemperatur handlar det dock framför allt om rotationsövergångar, som är infraröda. Det betyder att en molekylär gas avger strålning av en samling olika distinkta frekvenser, som blir som ett "fingeravtryck", från vilket man dels kan bestämma vilket ämne (eller vilka ämnen) det är, men också temperaturen och mängden (genom att jämföra linjernas inbördes styrka).

Då människor i huvudsak består av fast materia har jag svårt att tänka mig att vi ger ifrån oss särskilt stora mängder sådan strålning - det skulle vara molekyler i vår utandningsluft i så fall. Här är jag ingen expert, men jag kan tänka mig att detta kan användas i detektorer av olika slag.


För en kropp med temperatur T kommer svartkroppsstrålningen att följa Plancks strålningslag (den kan du googla fram).

Molekylernas inbördes rörelse ger föremålet dess värmeenergi, föremålet förlorar ingen energi direkt på grund av detta (utan på grund av t ex svartkroppsstrålning) - molekylerna saktar inte in bara för att, de saktar bara in om temperaturen sjunker, vilket den gör om föremålet förlorar energi till omgivningen, antingen genom svartkroppsstrålning eller värmeledning till en kallare omgivning.