在真空中，热量传递的过程称为热辐射。 与传导或对流等其他形式的热传递不同，辐射不需要任何物理介质。相反，能量以电磁波的形式通过真空传播，类似于光从太阳传播到地球的方式。
关键要点是，虽然传导和对流依赖于粒子的运动和碰撞，但热辐射是一个基本过程，能量通过电磁波传输。这是热量穿过太空的完美真空的唯一方式。
辐射如何在没有介质的情况下传递热量
热量可以穿过“虚无”传播的想法可能违反直觉。其机制根植于所有物质的物理学。
电磁波的作用
任何温度高于绝对零度（0 开尔文）的物体都会发射热能。这种能量以电磁波的形式释放出来，主要在光谱的红外部分，人眼看不见。
这些波将能量从发射物体带走。它们是原子内带电粒子热运动的基本属性。
发射和吸收的过程
想象真空中存在两个物体。较热的物体比较冷的物体发射更多的辐射能。
当来自较热物体的电磁波撞击较冷的物体时，它们会被吸收。这种吸收会传递能量，导致较冷物体中的粒子更剧烈地振动，我们将其测量为温度升高。
太阳：我们最终的例子
最熟悉的例子是太阳加热地球。太阳是一个极其炎热的物体，向太空辐射出巨大的能量。
这种能量通过太空的真空传播超过 1.5 亿公里。当它到达地球时，会被大气层、陆地和海洋吸收，从而温暖我们的星球并使生命成为可能。
辐射与其他热传递方法的比较
将辐射与其他两种在真空中不可能发生的热传递方法进行对比，可以更清楚地理解辐射。
传导：通过接触传递
传导是通过直接物理接触传递热量。热量从物体较热的部分传递到较冷的部分，因为振动的原子和分子与它们的邻居发生碰撞。
一个经典的例子是将金属勺放入热咖啡中，勺子会变热。没有粒子发生碰撞，传导在真空中就无法发生。
对流：通过流动传递
对流是通过流体（液体或气体）的运动来传递热量。较热、密度较低的流体上升，较冷、密度较高的流体下降，形成对流，从而散布热量。
这就是熔炉如何加热房间或水如何在锅中沸腾的方式。由于真空中没有气体或液体可以移动，因此对流是不可能的。
实际意义和细微差别
热辐射的原理对工程和日常生活有着深远的影响，尤其是在绝缘方面。
真空作为绝缘体
由于真空可以阻止传导和对流，因此它是一种非常有效的绝缘体。这就是真空瓶（如保温瓶）的原理。
该瓶子有一个内壁和一个外壁，中间由真空隔开。这个间隙阻止了热量通过传导或对流从内部的热液体中散失。
表面特性的重要性
然而，热量仍然可以通过辐射散失。这就是真空瓶在真空间隙内部具有闪亮、镀银表面的原因。
抛光、反光的表面是热辐射的不良发射体（和吸收体）。相反，深色、无光泽的表面是优良的发射体和吸收体。这就是为什么太阳能热水器通常涂成哑光黑色，以尽可能多地吸收太阳能。
将此应用于您的目标
了解热辐射的独特性质可以让你在各种应用中控制热量传递。
- 如果您的主要重点是绝缘： 使用真空间隙来消除传导和对流，并使用高反射表面来最大限度地减少来自辐射的热量损失或增益。
- 如果您的主要重点是热量吸收： 使用深色、无光泽的表面，这些表面旨在吸收最大的入射辐射。
- 如果您的主要重点是散热： 使用具有高发射率的表面（通常是深色和无光泽的），以尽可能有效地将不需要的热量辐射出去，这是冷却电子设备或航天器的关键原理。
掌握热辐射的控制对于设计从简单的咖啡保温瓶到绕地球飞行的卫星等一切事物至关重要。
摘要表：
| 热传递方法 | 机制 | 需要介质吗？ |
|---|---|---|
| 热辐射 | 电磁波（例如红外线） | 否 |
| 传导 | 直接粒子碰撞 | 是 |
| 对流 | 流体运动（液体/气体） | 是 |
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