Лучистая энергия возникает за счет энергии других видов в результате сложных молекулярных и внутриатомных процессов. Природа всех лучей одинакова. Они представляют собой электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве. Источником теплового излучения является внутренняя энергия нагретого тела. Количество лучистой энергии в основном зависит от физических свойств и температуры тела, которое излучает.
При переносе теплоты теплопроводностью и конвекцией необходимо наличие физической среды. Перенос теплоты излучением не требует обязательного наличия среды между объектами и могут беспрепятственно проходить через диатермическим среду, вакуум и др..
Электромагнитные волны различаются между собой по длине волны. В зависимости от длины волны X лучи имеют разные свойства. Излучения свойственно всем телам, и каждое из них излучает и поглощает энергию непрерывно, если температура его не равно 0 К. При одинаковых или разных температурах между телами, расположенными как угодно в пространстве, существует непрерывный лучистый теплообмен.
При температурной равновесии тел количество лучистой энергии, отдаваемого будет равно числу лучистой энергии, поглощаемой компании. Спектр излучения большинства твердых и жидких тел непрерывный. Эти тела испускают лучи всех длин волн от малых до больших.
Спектр излучения газов имеет линейчатый характер. Газы испускают лучи не всех длин волн. Такое излучение называется селективным (выборочным). Излучение газов носит объемный характер.
В теплотехнике обычно рассматривается излучение только твердых тел и газов, потому что жидкости применяются при температурах, которым соответствует довольно высокая плотность излучения, и они при этом могут находиться только в газообразном состоянии.
Тепловое излучение, как процесс распространения электромагнитных волн, характеризуется длиной волны X (в метрах) и частотой колебаний V (в герцах).
А + R + D = 1. (2.153)
Величину А называют коэффициентом поглощения. Он представляет собой отношение лучистой энергии, поглощаемой ко всей лучистой энергии, падающей на тело.
Величину R называют коэффициентом отражения. R равна отношению лучистой энергии, которая отражается, в всей, падающего на тело.
Величину D называют коэффициентом пропускания. D равен отношению лучистой энергии, которая прошла сквозь тело, ко всей лучистой энергии, падающей на тело.
Для большинства твердых тел, практически не пропускают через себя лучистую энергию, А + R - 1.
Если поверхность поглощает все лучи, падающие на нее, т.е. А-1, R-0 и D-0, то такую поверхность называют абсолютно черным.
Если поверхность отражает вполне все лучи, падающие на нее, такую поверхность называют абсолютно белой. При этом R-1, А-0, D-0. Если тело является абсолютно прозрачным для тепловых лучей, то D = 1, R = 0 и A = 0. Такое тело называется абсолютно прозрачным или диатермическим.
Если поверхность отражает лучи под тем же углом, под которым они падают на нее, то такую поверхность называют зеркальной. Если падающий луч при отражении расщепляется на множество лучей, идущих за всевозможными направлениями, то такое отражение называют диффузным а поверхность - матовой (например поверхность мела).
Если тело в одинаковой степени поглощает лучи, падающие во всех длин волн при любых температурах, то оно называется серым, в противном случае - цветным.
В природе абсолютно черных, белых и прозрачных тел не существует, однако понятие о них очень важно для сравнения с реальными поверхностями. Кварц для тепловых лучей непрозрачный, а для световых и ультрафиолетовых лучей прозрачный. Каменная соль прозрачна для тепловых лучей и непрозрачна для ультрафиолетовых лучей. Оконное стекло прозрачное для световых лучей, а для ультрафиолетовых и тепловых почти непрозрачное. Белая поверхность (ткань, краска) хорошо отражает лишь видимые лучи, а тепловые лучи поглощает также хорошо, как и темная. Таким образом, свойство тел поглощать или отражать тепловые лучи зависят в основном от состояния поверхности, а не от ее цвета. Реальные тела приближенно можно считать серыми, при этом у металлов коэффициент поглощения (средний по длинам волн) растет с увеличением температуры, а в неметаллов снижается.
При исследовании лучистых потоков большое значение имеет распределение лучистой энергии, излучаемой абсолютно черным телом, по отдельным длинах волн спектра. Каждой длине волны лучей при определенной температуре соответствует определенная интенсивность излучения - Isx (индекс "/" означает, что данная величина относится к абсолютно черного тела). Интенсивность излучения или спектральная (монохроматическая) интенсивность абсолютно черного тела представляет собой плотность лучистого потока тела для длин волн от X до X + dX, которую отнесены к интервалу длин волн dX, что рассматривается Интенсивность интегрального излучения любого тела в общем случае равна отношению плотности интегрального излучения данного тела к длине волны.