Isı radyasyonu

Isıl ışınım maddedeki yüklü parçacıkların ısıl hareketiyle meydana gelmiş elektromanyetik ışınımdır. Isısı mutlak sıfırdan büyük olan her madde ısıl ışınım yayar. Isısı mutlak sıfırdan büyük olan maddelerde atomlar arası çarpışmalar, atomların ya da moleküllerin kinetik enerjisinde değişime neden olur.
Isıl ışınım örneği parlak bir ampul tarafından yayılan kızılötesi ışıkları ve gözle görülür ışıkları içerir. Hatta hayvanlar tarafından yayılan kızılötesi ışınları ve kameralar tarafından tespit edilebilen kızılötesi ışınları ve kozmik mikrodalga arka plan ışıması da buna dahildir. Isıl ışınım, ısı kodüksiyonu  ve ısı konveksiyonundan farklıdır. Dışarıda yakılan bir ateşin yanında duran bir insan hava çok soğuk olmasına rağmen gelen yüksek sıcaklığı hisseder.
Güneş ışığı, güneşin sıcak plazmasından meydana gelen ısıl ışınımdır. Dünya da ısıl ışınım yayar fakat daha düşük yoğunluktan ve farklı elektromanyetik tayf yüzünden daha soğuktur. Dünyanın güneş ışınımını emmesi, iklim ve dünya sıcaklığı gibi iki önemli konuyu belirler. 
Eğer ışınım yayan cisim termodinamikteki kara cisim ışımasının fiziksel karakterini karşılarsa, bu ışınıma kara cisim ışıması denir. Planck Kanunu, cismin sıcaklığına bağlı olan kara cisim ışımasını tayfını tarif eder. Wien’in yer değiştirme kanunu daha çok yayılan ışınımın frekansını belirler ve Stefan-Boltzmann Kanunu ise ışın yoğunluğunu verir.
Isıl ışınım, ısı transferinin temel mekanizmasıdır.

Genel Bakış

Isıl ışınım, sıcaklığı mutlak sıfırdan büyük olan maddelerin elektromanyetik dalga yaymasıdır. Isıl enerjiyi, elektromanyetik enerjiye çevirmeyi temsil eder. Isıl enerji, maddedeki moleküllerin ve atomların rastgele hareketindeki kinetik enerjisinden meydana gelir. Mutlak sıfırdan büyük olan tüm maddeler birbiriyle etkileşim içinde olan ve kinetik enerjisi olan parçacıklardan oluşur. Proton ve elektron gibi yüklenmiş parçacıklardan oluşan atomlar ve moleküller ve kinetik etkileşimi olan maddedeki parçacıklar, yük ivmelenmesi ve çiftkutup salınımı olarak sonuçlanır. Bu  durum, elektrik ve manyetik alan çiftinin elektrodinamik üretim ve cismin yüzey sınırından yayılan ışınımın ve fotonun yayılması olarak sonuçlanır. Elektromanyetik ışınım, ışığı içinde barındırır yani maddenin sonsuz uzay boşluğunda hareket etmesi ve çoğalmasına ihtiyacı yoktur.
Isıl ışınımın karakteristik özelliği, Kirchhoff kanununda açıklandığı gibi, soğuruculuk tayfa bağlıdır. Işınım, tek renkli değildir, yani tek bir frekanstan oluşmaz sürekli foton dağılımından meydana gelir. Eğer ışınım yapan cisime onun yüzeyi termodinamik dengedeyse ve yüzeyi tüm dalga boylarında ideal bir soğuruculuğu varsa kara cisim olarak nitelendirilir. Kara cisim ideal bir yayıcıdır. Bu tür ideal yayıcılara kara cisim ışınımı olarak adlandırılır. Bir cismin yaymasının kara cismin yaymasına oranına yayıcılık denir. 
Cismin soğuruculuğu, yansıtıcılığı ve yayıcılığı dalga boyuna ve ışınıma bağlıdır. Elektromanyetik ışınımın dalga boyu dağılımını sıcaklık belirler. Mesela yeni yağmış bir kar, görülür ışığı çok fazla yansıtır. Güneş ışınlarını 0.5 mikrometre dalga boyuyla yansıttığı için beyaz görünür. Fakat yayıcılığı -5 °C de, 12 mikrometre dalga boyundadır. 
Kara cisim, değişen frekanstan dolayı sahip olduğu güç dağılımı Planck kanunu ile açıklanmıştır. Herhangi bir sıcaklıkta, yayılan maksimum güçte, frekans fₘₐₓ dır. Wien’ in yer değiştirme kanununa göre, ışığın frekansı boşlukta dalga boyuna ters orantılıdır. Bu kara cismin mutlak sıcaklığının maksimum frekansa doğru orantılı olduğu anlamına geliyor. Güneşteki fotosfer( yaklaşık 6000 kelvin sıcaklığında ) insan gözüyle görülebilecek elektromanyetik tayf ışınım yayar. Dünya atmosferi kısmen şeffaftır ve ışık yüzeye ulaşır, soğurulur ve yansıtılır.  Dünya yüzeyi soğurulan ışınımı yayar ve 300 kelvin civarında ve uç fₘₐₓ tayfta kara cisim gibi davranır. Bu düşük frekanslarda, atmosfer opaktır ve dünyadan geln ışınımlar atmosfer tarafından soğurulur. Bazı ışınımlar uzaya kaçsa da çoğu soğurulur ve daha sonradan atmosferdeki gazlarca tekrar yayılır. Bu sera etkisinden sorumlu atmosferin seçiçi tayfıdır ve bu küresel ısınmaya ve iklimlerin değişmesine neden olur. 
Çoğu daha uzun dalga boylarının fotonlarıyla ilişkili olan enerji türleri insanların görmesine yardımcı olmaz fakat çevreye ısı transferi olmasına neden olur. Her ne zaman EM ışınları yayılır ve daha sonra soğurulursa sıcaklık aktarılmış olur. Bu prensip mikro dalga fırınlarında kullanılmaktadır. 
İlekten ve konvektif ısı transfer biçimlerinin aksine,  ısıl ışınımı ayna kullanarak küçük bir spotta yoğunlaştırılabilir. Yek-odaklı güneş enerjisi santralleri bu durumu avantaj olarak kullanır. Birçok sistemde güneş ışığı ayna kullanarak küçük alanlarda yoğunlaştırılır. Fresnel lenses bu durumu ısı akışını yoğunlaştırmak için kullanmıştır. Her iki kullanım da güneş ışığını kullanarak  suyu hızlı bir şekilde buharlaştırmak için kullanılabilir.

Yüzey Etkisi

Açık renkler, beyazlar ve metalik maddeler daha az aydınlatıcı ışıkları soğurur ve doğal olarak daha az ısıtır. Fakat aksi bir durumda renk küçük bir fark yapar ısı transferi açısından. Güneş ışığı hariç, elbiselerin rengi küçük bir fark yapar sıcaklık açısından
Metalik yüzeyler hem görünülür dalga boyunda hem de hem de kızıl ötesi ışınlarında düşük yayıclığı vardır.