¿Cuál es la relación entre el infrarrojo y el calor?

La primera relación que debes saber es la radiación del cuerpo negro.
Cualquier objeto a temperatura no nula emitirá radiación de cuerpo negro. La longitud de onda máxima de esa radiación y la intensidad de esa radiación dependerán de su temperatura.
A temperaturas normales de vida, el pico de esta radiación se produce en la región infrarroja. Las cosas calientes emiten radiación infrarroja más intensa y más enérgica (longitud de onda más corta). Cuando las cosas se calientan mucho , comienzan a brillar en rojo, pero siguen emitiendo gran cantidad de infrarrojos. Más calientes, obtienen más naranja y amarillo, luego azul-ish.

Pero ¿por qué nos sentimos calientes cuando nos exponemos a la radiación infrarroja en lugar de otras longitudes de onda?

Esto tiene que ver con la absorción. En el rango visible, una gran cantidad de energía se dispersa en lugar de absorberse. Pero el infrarrojo es absorbido muy fuertemente por muchas moléculas orgánicas porque tienen resonancias moleculares que corresponden a esas energías.
La radiación de microondas corresponde muy bien a los modos de rotación de las moléculas de agua (o más bien, las microondas fueron diseñadas para emitir una frecuencia que corresponde a la rotación de las moléculas de agua), por lo que las moléculas de agua absorben fuertemente la radiación y se calientan. Muchas moléculas orgánicas absorben fuertemente en el infrarrojo, por lo que la radiación infrarroja será absorbida y hará que el objeto se caliente.

Existe una relación directa entre los dos, todas las cosas pierden energía como radiación, que la radiación suele estar en el espectro infrarrojo. Cuanto más caliente está el objeto, más corta es la longitud de onda de la radiación emitida, hasta que finalmente algo se calienta lo suficiente como para emitir radiación en el espectro visible y comienza a brillar en rojo.

Así como los objetos que están calientes emiten radiación infrarroja, la radiación infrarroja puede ser absorbida por los objetos y también calentarse. De hecho, no necesita ser infrarrojo, solo radiación de cualquier tipo.

Teniendo esto en cuenta, a las temperaturas que más comúnmente experimentamos temperaturas alrededor de 300 kelvin. Esto equivale a la radiación emitida en su mayoría a aproximadamente 10 micrones, en la banda del infrarrojo lejano.

Aquí hay una idea de qué tipo de radiación IR es emitida por objetos de diferentes temperaturas: el infrarrojo comienza alrededor de 0.7 en esta tabla.

  • De: radiación del cuerpo negro

Veamos primero la conexión entre la radiación y la temperatura.

La temperatura hace que se emita una radiación:
Las cargas móviles emiten radiación. La temperatura relacionada con la vibración de las moléculas de un sistema vibra. Más vigorosa es la vibración, más alta es la temperatura. Ahora, dado que las moléculas están formadas por electrones y protones que están cargados, a cualquier temperatura, un sistema emite radiación en los alrededores (excepto si lo cubre con una superficie reflectante como un termo).

La radiación aumenta la temperatura:
Si la radiación de “correcto” es absorbida por las moléculas de un sistema, se mueven con mayor vigor, lo que aumenta la temperatura.

Así, la radiación es un medio de transferencia de calor entre 2 sistemas.

Aunque la radiación térmica se produce en un rango de frecuencias de luz, sigue la ley de desplazamiento de Wien.
[math] \ lambda_ {max} T = constante [/ math]
dónde
[math] \ lambda_ {max} [/ math] es la longitud de onda a la que la intensidad de la radiación térmica es máxima.

Ahora, para la mayoría de las temperaturas que vemos alrededor, los picos de radiación en
longitudes de onda mucho más altas que las visibles, o las infrarrojas.