أنبوب سخان بالأشعة تحت الحمراء سريع التسخين

تحت أشعة الشمس، يسخن الجانب المواجه للشمس بينما يبقى الجانب غير المعرض للشمس بارداً. لا يعود ذلك إلى اختلافات في درجة الحرارة، بل إلى طاقة التسخين الإشعاعية للموجات الكهرومغناطيسية (الإشعاع تحت الحمراء) القادمة من الشمس والتي تنتقل إلى الأجسام؛ لذلك، فإن الشمس هي مصدر طاقة التسخين.

نقوم بتجويف خيوط التسخين ذات درجات الحرارة العالية (تصل إلى 2600 درجة مئوية) داخل أنبوب من الكوارتز لتكون مصدرًا للطاقة في التسخين (مصباح تسخين بالأشعة تحت الحمراء من الكوارتز). عندما يتم تشغيل مصباح الأشعة تحت الحمراء المصنوع من الكوارتز الخاص بنا، فإنه يشع أشعة قريبة من الأشعة تحت الحمراء، ومتوسطة الأشعة تحت الحمراء، وبعيدة الأشعة تحت الحمراء مثل الشمس.

1. التسخين السريع: يتم امتصاص طاقة ضوء الأشعة تحت الحمراء مباشرةً بواسطة جزيئات المادة، وتكون كثافة طاقة ضوء الأشعة تحت الحمراء كبيرة جدًا، لذا فإن درجة حرارة سطح المواد المُسخَّنة ترتفع بسرعة. إن سرعة التسخين بالأشعة تحت الحمراء هذه أعلى بكثير وأكثر كفاءة من سرعة التوصيل والحمل الحراري. فالأخيران يتطلبان تصادمات جزيئية تنتقل خطوةً بعد خطوة عبر تحويل الطاقة الحركية والطاقة الكامنة.

2. التسخين بالأشعة تحت الحمراء هو تسخين سطحي بشكل أكبر. كما ذُكر أعلاه، فإن أنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة المتوسطة يسخن سطح الجسم بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى فارق كبير في درجة الحرارة بين السطح والجزء الداخلي من الجسم. وتُعد هذه ميزة كبيرة لغرض التسخين السريع لسطح الجسم، إذ لا يتسبب ذلك في تغييرات كبيرة في درجة حرارة المادة ككل. كما يتيح توفير الطاقة دون التأثير الكبير على الرطوبة أو الخصائص الكيميائية أو الإجهاد وغيرها من خصائص الجسم. لكن له أيضًا عيب، وهو التسخين غير المتجانس للأجسام ذات الأشكال غير المنتظمة، إذ يؤدي هذا العيب إلى اختلافات في درجات الحرارة. وفي هذه الحالة، يمكننا استخدام الهواء الساخن للحصول على تسخين موحد باستخدام أنابيب سخان الأشعة تحت الحمراء.

3. يتمتع التسخين بالأشعة تحت الحمراء بقدرة اختراق معينة. يمكن لطول موجة أنبوب سخان الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات القصيرة أن يخترق سطح الجسم إلى عمق معين، وعندما تمتص الجزيئات داخل هذا العمق الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات القصيرة، فإنها تُسخّن من الداخل إلى الخارج في الوقت نفسه. ويتمتع هذا الأسلوب بمزايا كبيرة مقارنة بالتدفئة بالتوصيل والحمل الحراري؛ فهو لا يوفر تسخينًا سريعًا فحسب، بل يتجنب أيضًا إلى حد كبير ظاهرة إغلاق السطح وتكوّن الفقاعات.