释义

光热转换

特征(化学 物理)

释义

[luminous energy;light energy]与光子运动对应的能量形式是光能，光能是由太阳、蜡烛等发光物体所释放出的一种能量形式，光能是一种可再生性能源。

光热转换

本文主要是探讨关于黑色物质为什么会吸收大部分的光子而产生热能？这个问题我们还是要通过黑色物质的分子结构谈起。大家知道黑色物质对光线的折射率是很低的，黑色物质将大部分光能转换为热能。黑色物质的特征是物质分子结构的化学反应，同时，它也存在诸多的物理因素变化。

特征

化学

打个比喻；金属银与硫元素化合后的物质是黑颜色的，还有金属铁与氧化合后生成的氧化物为黑褐色。 动物细胞以及植物纤维经过高温燃烧后会形成以为主的深黑色。

物理

用黑色物质涂抹或者将黑色物质与其它颜色物质混合就会形成黑色的物质表层或颜色的整体改变。

我们常见到的石墨、煤炭、石油等有机物都呈现为黑褐色至黑色之间不同的色度等级变化。黑色物质会将光线大部分能量转变为热能，这主要取决于黑色物质分子中最小原子的活跃程度。在自然界中，碳元素比较活跃，所有物质都是以碳基为主要成分的分子结构。也可以说组成人体的碳水化合物以及植物纤维细胞中的碳基化合分子都是以碳元素为主的物质体系，而煤炭和石油也是以碳基为主的可燃物质。然而，以碳基为主的化合物，以及化合物经过化学反应后都会生成黑色的物质。在黑色物质分子中，其原子内部的电子很容易受到外界低能级光粒子的激发作用而形成飘逸态（主要是碳元素），也包括其它的化学物质成分。当原子中的电子在吸收外界能量跃迁后会形成热能的释放并向四周传递。比如太阳能集热器就是一个最简单的例子。在夏季，我们人类将光能变为热能用来增温冷水进行洗浴。在冬季，我们用太阳能集热器集热可以取暖。

以往，我们人类只知道黑色物质的光热物理作用，并不知道黑色物质内部的原子活跃性。因为白颜色物质分子结构中的电子对低能级光粒子是很难受激发跃迁的，原子内部的电场对电子的束缚力也非常强，所以就不会形成光与热能的转换使光线大部分折射返回。物质分子的色度越深，其原子内的电子活跃性就越强，就越容易被光子激发飘逸产生热能。也就是说，物质原子的活跃程度越强就越容易使核外电子受能量激发而迁移。另外，原子的活跃程度也取决于原子内部电场对电子的束缚力。束缚力越大，核外电子就越不容易跃迁，也就是核外电子的一种惰性。理论中，从黑色物质过渡到白色物质之间，会形成不同等级光辐射的热能转换是正确的。

自然界中物质的不同灰度等级，是从白色到黑色之间的过度变化也是物质分子间的不同化学组合。在自然光的光谱中包含了很多不同频率的射线成分（紫外到红外），白色物体对光线吸收的很少，而黑色物质会将大部分光线吸收，尤其是光谱中紫外线的吸收概率非常高。物质的颜色越深，光能的热转换效率就越高，自然光强度越大，物质的光能转换值也就越大。这里有一个最关键性的问题，那就是太阳的光辐射能。在物理学中，我们了解到了自然光是由不同频率电磁波组成的综合光谱，平时我们看到的只是单一的白色光。而且，光也是电磁波的一种，当物质中的电子在电磁场力的作用下就会形成力学结构变化。因黑色物质的电子非常活跃，在低能级磁场力（一般光强度）的作用下就可产生跃迁运动，这个运动过程也是原子核外层电子的能量转换过程，当核外电子受能激发跃迁时会释放出大量的热能，这就是我们平时所说的太阳能集热原理。其实，我们所说的黑色物质受光照后会产生热能的转变，不如说是由物质电子在电磁场力的作用下形成的热能转换。

其实，光与热能转化，不如说是电磁场力对物质内部电子的能量激发。也就是自然界中物质的电子运动构成了在磁场力作用下进行热能和电能的交换。一般说来，物质会将光能转变为热能，我们不如改个说法，那就是物质粒子的跃迁形成磁能的热转移。太阳是一个巨大的发光体也是强大的电磁辐射源，光是某一电磁波的频率段，自然界的温度变化也体现出了磁场力的无所不能，也是万有电磁定律形成了宇宙太空物质运动的能量传递。这种光与热能的转换不仅仅是针对哪些单一的物质种类，自然界中所有的物质都存在这种现象，只不过是能量转换的多少问题罢了。根据人类能源不断枯竭的现状，开发利用光能转化为热能的技术应用已经普及到了我们生活中的每一角落。光能转化技术应用范围广，技术含量低，成本不高，它是我们人类最为廉价和最为环保的一种节约型能源。