ഉത്സർജകത

ഒരു പദാർത്ഥത്തിന്റെ പ്രതലത്തിന് താപവികിരണത്തിന്റെ രൂപത്തിൽ ഊർജത്തെ ഉത്സർജിക്കാനുളള കഴിവിനെയാണ് ഉത്സർജകത (Emissivity) എന്നുപറയുന്നത്. ദൃശ്യപ്രകാശമോ ഇൻഫ്രാറെഡ് വികിരണമോ പോലുളള വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നതാണ‌് താപവികിരണങ്ങൾ. അതിയായ ചൂടുളള പ്രതലങ്ങളിൽ നിന്നുളള താപവികിരണം നമുക്ക് എളുപ്പത്തിൽ കാണാൻ കഴിയും. സ്റ്റീഫൻ ബോൾട്ട്സ്മാൻ നിയമപ്രകാരം, ഒരു നിശ്ചിതതാപനിലയിൽ ഒരു പ്രതലത്തിൽ നിന്നുളള താപവികിരണവും അതേ താപനിലയിലുളള ഒരു ആദർശ ശ്യാമപ്രതലത്തിൽ (Ideal black surface) നിന്നുളള വികിരണവും തമ്മിലുളള അനുപാതമാണ് ഉത്സർജകത. ഇത് 0 മുതൽ 1 വരെ ആകാം. ഗാർഹിക താപനില (Room temperature- 25 °C, 298.15 K)യിൽ ഒരു സമ്പൂർണ ശ്യാമവസ്തു(ഉത്സർജകത 1)വിന്റെ പ്രതലത്തിൽ നിന്നും ഏകദേശം 448 വാട്ട്സ് പ്രതി ച.മീറ്റർ താപവികിരണം ഉത്സർജിക്കപ്പെടുന്നു. ഉത്സർജകത 1-ൽ താഴെയുളള എല്ലാ യഥാർത്ഥവസ്തുക്കളും തദനുസാരം കുറഞ്ഞ അളവിലുളള വികിരണങ്ങളാണ് പുറപ്പെടുവിക്കുന്നത്.

താപവികിരണം ദൃശ്യമാകും വിധം ചൂടാക്കിയ ശേഷമാണ‌് ആലയിൽ ഇരുമ്പ് പണിയുന്നത്.

വിവിധ സന്ദർഭങ്ങളിൽ ഉത്സർജകതയുടെ പ്രാധാന്യം:

• കവചിത ജനാലകൾ - ചൂടുപ്രതലങ്ങൾ സാധാരണയായി അന്തരീക്ഷവായുവിനാൽ തണുപ്പിക്കപ്പെടുന്നതു കൂടാതെ താപവികിരണം ഉത്സർജ്ജിക്കുകവഴി അവ സ്വയം തണുപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. രണ്ടാമത്തെ രീതി സാധാരണ ഗ്ളാസ് ജനാലകളെ സംബന്ധിച്ചടത്തോളം പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്. കാരണം, അവയ്ക്ക് പരമാവധി സാധ്യമായത്ര ഉത്സർജകത ഉണ്ട്. കുറഞ്ഞ ഉത്സർജന നിരക്കുളള വസ്തുക്കൾ കൊണ്ട് പൂശിയ ചെയ്ത ജനാലകൾ വളരെ കുറഞ്ഞ വികിരണം മാത്രമേ പുറപ്പെടുവിക്കുകയുളളു. തണുപ്പുകാലത്ത്, ഇവയ്ക്ക് പൂശാത്ത ജനാലകളെക്കാൾ ഇരട്ടിവരെ ചൂട് തടഞ്ഞു നിർത്താൻ കഴിയും.
• വായൂരഹിത ഗ്ലാസ്സ് നാളികൾ ഉപയോഗിച്ചുളള വെയിൽ ചൂടുവെള്ള സംവിധാനം (Solar water heating)- വെയിലിൽ നിന്നുളള ചൂട് ഒരു പ്രത്യേക പ്രതലം വഴി ഗ്ലാസ് നാളികളിലേയ്ക്ക് വലിച്ചെടുക്കുന്നു. ഈ പ്രതലത്തിന് വളരെക്കുറഞ്ഞ താപോത്സർജകത ആയതിനാൽ താപനഷ്ടം ഉണ്ടാകുന്നില്ല. സാധാരണ ശ്യാമപ്രതലങ്ങൾ സൂര്യപ്രകാശത്തെ നന്നായി വലിച്ചെടുക്കുമെങ്കിലും അവ താപവികിരണത്തിലൂടെ അത് നഷ്ടപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.
• താപഭിത്തി - പുനരുപയോഗിക്കേണ്ട ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങളെയും ശബ്ദാതിവേഗവിമാനങ്ങളെയും പോലുളളവയ്ക്ക് ഉയർന്ന താപനിലയിലുളള പ്രതലങ്ങളിൽ നിന്നും സംരക്ഷണം നല്കുന്നതിനായി അവയിലെ താപകവചങ്ങളെ അത്യുൽസർജക ലേപനങ്ങൾ (high emissivity coatings -HECs) കൊണ്ട് പൊതിയുന്നു.
• ഗ്രഹങ്ങളുടെ താപനില - സൗരതാപത്തിന്റെ വലിയ തോതിലുളള സ്വീകർത്താക്കളാണ് ഗ്രഹങ്ങൾ. സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ നിന്നും ഗ്രഹം ആഗിരണം ചെയ്ത താപം, ഗ്രഹത്തിന്റെ അകക്കാമ്പിൽ നിന്നും ഉത്സർജിക്കപ്പെട്ട താപം, അന്തരീക്ഷത്തിലേയ്ക്ക് തിരികെ ഉത്സർജിക്കപ്പെട്ട താപവികിരണം എന്നിവയുടെ സന്തുലനത്തിൽ നിന്നാണ് ഗ്രഹങ്ങളുടെ പ്രതല താപനില നിർണയിക്കുന്നത്. ഒരു ഗ്രഹത്തിന്റെ പ്രതലത്തിന്റെയും അന്തരീക്ഷത്തിന്റെയും സ്വഭാവമനുസരിച്ചാണ് അതിന്റെ ഉത്സർജകത നിർണയിക്കുന്നത്.
• താപനില അളക്കൽ - വസ്തുക്കളിൽ സ്പർശിക്കാതെ അവയിൽ നിന്നുളള താപവികിരണം ഉപയോഗിച്ച് താപനില അളക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ് പൈറോമീറ്ററുകളും ഇൻഫ്രാറെഡ് ക്യാമറകളും.)

ഗണിതശാസ്ത്രപരമായ നിർവചനങ്ങൾ

അർദ്ധഗോളീയ ഉത്സർജകത

ഒരു പ്രതലത്തിന്റെ അർദ്ധഗോളീയ ഉത്സർജകത, ε എന്നാൽ,

$\varepsilon ={\frac {M_{\mathrm {e} }}{M_{\mathrm {e} }^{\circ }}},$

ഇതിൽ,

• M_e എന്നത് പ്രതലത്തിന്റെ വികിരണ നിർഗമത (radiant exitance) ആണ്.
• M_e^° എന്നത് അതേ താപനിലയിലുളള ശ്യാമവസ്തു (Black body) വിന്റെ വികിരണ നിർഗമത ആണ്.