为什么看看钢水的颜色就可以知道炼钢炉的温度

俗话说“炉火纯青”，指的是古代道士炼丹时，认为炼到炉里发出纯青色的火焰就算成功了。炉火为什么会是青色的呢？青色的炉火与红色的炉火有何区别呢？这要从热辐射说起。

倾倒钢水

19世纪，由于冶金、高温测量等技术的研究和发展，人们开始了对热辐射的研究。所谓热辐射是指物体内的分子、原子因热运动而改变能量状态并辐射出各种波长的光波。热辐射的光波波长是连续的，称为连续谱。由于分子热运动是物体存在的基本属性，因此任何物体在任何温度下都会产生热辐射。

黑体辐射谱及其对应的温度

不同温度下，辐射能量集中的波长范围不同。在600℃以下，物体的热辐射波长在红外和远红外波段，因此肉眼不可见这些热辐射。随着温度的升高，物体热辐射的能量逐渐增强，辐射波长趋向短波段。当温度达到600～700℃之间，物体开始呈现暗红色，这表明辐射波段开始进入可见光区域。随着物体温度继续升高，辐射的波长进一步向短波方向移动，物体变得鲜红，甚至逐渐变成青色。因此，炼钢时只要看钢水的颜色就可以知道高炉内的温度了。

实际上，任何物体在热辐射的同时，也吸收从周围物体发出的辐射能。处于热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收率之比与物质无关，只与波长和温度有关。如果某物体能吸收入射的全部辐射能，这种理想的物体叫黑体。黑体处于热平衡条件下所辐射出的能流，即为黑体辐射。在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可称为完全辐射体。

太阳表面温度约6000℃，到达地球大气上界的太阳全部辐射光谱中，波长在0.15～4微米之间的占99%以上，且主要分布在可见光区（0.4～0.76微米）和红外区，前者约占太阳总辐射能的50%，后者约占43%，紫外区仅约占7%。利用太阳光谱，可以探测太阳大气的化学成分、温度、压力、运动、结构模型以及形形色色活动现象的产生机制与演变规律，可以认证辐射谱线和确认各种元素在宇宙中的相对含量。（张荣君）

【微博士】黑体辐射

黑体辐射指黑体发出的电磁辐射，黑体辐射能谱分布仅与温度有关。德国物理学家普朗克正是基于对黑体辐射谱的研究，在1900年提出了量子的概念，从而开创了量子理论。现实世界中绝对的黑体是不存在的，最近似的黑体是恒星辐射和宇宙背景辐射。后者对应约3开的黑体辐射，这暗示宇宙早期光是和物质达到平衡的。