Различают три простых вида передачи теплоты: теплопроводность, конвекцию и лучистый теплообмен.

Лучистый теплообмен (радиационный теплообмен) – процесс переноса энергии, обусловленный превращением части внутренней энергии вещества в энергию излучения (испусканием электромагнитных волн, или фотонов), переносом излучения в пространстве со скоростью света и его поглощением веществом (обратным превращением энергии электромагнитных волн во внутреннюю энергию). При этом перенос излучения в материальной среде может сопровождаться поглощением и рассеянием, а также собственным излучением среды, Однако для лучистого теплообмена наличие материальной среды между телами не является необходимым, что принципиально отличает лучистый теплообмен от других видов теплообмена (теплопроводности, конвективного теплообмена). Передача теплоты излучением может происходить в различных областях спектра (в зависимости от температуры).

Для лучистого теплообмена имеет место ряд основных законов: закон излучения Планка, закон Вина, Стефана-Больцмана, Кирхгофа.

Тепловое излучение абсолютно чёрного тела описывается законом излучения Планка:

где u(ω, T) – плотность энергии, ω – частота, с – скорость света, T – температура.

Закон смещения Вина является частным случаем закона Планка. Он показывает как длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности потока излучения λ_max зависит от температуры излучающего тела. Для абсолютно черного тела имеет место выражение вида

Закон Стефана-Больцмана устанавливает связь между интегральной плотностью потока излучения E₀ и температурой тела:

E₀ = s₀T⁴,

где s₀ - постоянная Стефана-Больцмана.

Закон Кирхгофа устанавливает связь между способностями излучать и поглощать энергию излучения. Для тел, находящихся в термодинамическом равновесии (когда количество излученной и поглощенной телом энергии одинаково), поверхностная плотность потока излучения и поглощательная способность однозначно связаны:

где ε_i - отношение поверхностной плотности потока собственного интегрального излучения к его величине для абсолютно черного тела при той же температуре, A_i - поглощаьельная способность i-го тела.

Лучистый теплообмен находит широкое применение в науке и технике.

В частности на его принципе построены экраны. Поскольку излучение определяется температурой, то с одной стороны количество радиационной энергии можно регулировать, воздействуя на температуру излучателя. Но нередко бывают случаи, когда нельзя снизить температуру тела, чтобы ослабить действие лучистого потока. Тогда используют экраны. Экраны для защиты от теплового излучения выполняют из материалов с большой отражательной и малой поглощательной способностью.

Другой областью применения лучистого теплообмена является теплообмен между газами. Как известно, лучше всего излучают трехатомные газы. Наиболее хорошо изучен теплообмен изучением для Н₂0 и для СО₂, которые содержатся в продуктах сгорания углеводородных топлив. Для смеси, содержащей эти газы, степень черноты определяется формулой

Последний член в этой формуле отражает эффект взаимного поглощения.
 

При наличии двух параллельных стенок (рис.1), излучение каждой стенки будет частично поглощаться, частично отражаться. Этот процесс, многократно повторяясь, имеет затухающий характер. Обозначим через q₁ плотность потока эффективного излучения от первой стенки ко второй, включающую как собственное излучение первой стенки, так и все ее отражения. Аналогично для второй стенки - q₂.

Из потока излучения q₂, падающего на первую стенку, будет поглощено А₁q₂ и отражено (1 - А₁) q₂ (стенки считаются непрозрачными). Следовательно

q₁ = E₁ + (1-A₁)q₂,                             (1)

q₂ = E₂ + (1-A₂)q₁.                             (2)

Решая совместно уравнения (1) и (2), получим

Результирующий поток

Согласно закону Стефана-Больцмана и учитывая, что ε = А, получим

где приведенная степень черноты системы.