Оглавление:
Общие сведения о тепловом излучении
- Обзор теплового излучения Энергия излучения генерируется другими видами энергии в результате сложных молекулярных и внутриатомных процессов. Все лучи имеют одинаковую природу. Это электромагнитные волны, которые распространяются по вселенной. Источником теплового излучения является внутренняя энергия
нагреваемого тела. Количество излучаемой энергии зависит в основном от физических свойств и температуры излучателя. Сама электромагнитная волна зависит от длины волны или частоты колебаний в секунду. Выражая длину волны в A. и частоту колебаний в L /, скорость w в абсолютном вакууме для всех типов лучей равна w = kN = 300 000 км / с. • В зависимости от длины свойства волны / луча
будут различаться. Из всех лучей наибольшая проблема для передачи тепла — это А. = Излучение является характеристикой всех объектов, и если его температура не равна 0 ° К, каждый объект излучает и поглощает энергию непрерывно. Существует постоянный теплообмен
Представлен горячей проволокой 0,8-4-40 мкм. Людмила Фирмаль
излучением при одинаковых или разных температурах между объектами в любом месте в космосе. Из-за температурного баланса объекта количество излучаемой энергии равно количеству поглощенной энергии излучения. Большинство твердых и жидких спектров излучения являются непрерывными. Эти объекты излучают свет всех длин волн, от малых до больших. Спектр газовой эмиссии
является линейным. Газ не излучает свет всех длин волн. Такое излучение называется селективным (селективным). Выпуск газа является объемным. Эксперименты Мелони показали, что в излучении твердого тела участвуют не только поверхностные частицы, но и очень тонкие слои определенной толщины. Полное излучение от поверхности тела во всех направлениях в пространстве
полушария и на всех длинах волн в спектре называется интегральным излучением (Q). Интегральный лучистый поток, который поверхностный блок излучает во всех направлениях, называется плотностью интегрального излучения тела. Измеряется и указывается в ваттах на квадратный метр E = dQ / dF, Где dQ —
- основной лучистый поток, испускаемый поверхностным элементом dF. Каждое тело не только излучает, но и может отражать, поглощать и пропускать падающий свет от других тел. Когда общее количество энергии излучения, падающего на тело, представлено как Q, часть энергии, равная A, поглощается телом, часть, равная Rf, отражается, и
часть, равная>, проходит через тело. Отсюда Q = QA + Qr + QD, или A + R + D = . Значение A называется поглощающей способностью. Это соотношение между поглощенной лучистой энергией и полной лучистой энергией, падающей на тело. Значение R называется отражательной способностью. R — отношение отраженной лучистой энергии к падающей лучистой энергии. Значение D называется
коэффициентом пропускания. D — отношение энергии излучения, проходящего через тело, к полной энергии излучения, падающей на тело. Если поверхность поглощает все падающие на нее лучи, то есть A = 1, R = 0 и D = 0, такая поверхность называется абсолютно черной. Такая поверхность называется абсолютно белой, если она полностью отражает все
Для большинства твердых тел, которые фактически не пропускают лучистую энергию, A + R = 1. Людмила Фирмаль
падающие на нее лучи. Кроме того, D = O, A = O, R = 1. Если объект полностью прозрачен для тепловых лучей, D-1, R = 0 и A = 0. Эти понятия очень важны для сравнения с реальными поверхностями. Кварц для тепловых лучей непрозрачен, а кварц для света и ультрафиолет непрозрачен. Каменная соль передает тепло и не пропускает ультрафиолетовые лучи. Стекло окна прозрачно для света и почти непрозрачно для ультрафиолетового света и тепла. Белая поверхность (ткань, краска) отражает только видимый свет и поглощает тепло и темный свет. Следовательно, свойства объекта,
который поглощает или отражает тепловые лучи, зависят в первую очередь от состояния поверхности, а не от ее цвета. Если поверхность правильно отражает луч (то есть, если отражение следует законам геометрической оптики), такая поверхность называется зеркалом. Когда отражаемый падающий луч разделяется на множество лучей, которые распространяются во всех возможных направлениях, такое отражение называется диффузией (например, поверхность дросселя). При изучении лучистого потока очень важно распределение
лучистой энергии, полностью излучаемой черным телом по отдельным длинам волн спектра. Каждая длина волны света при определенной температуре соответствует определенной интенсивности излучения / eJ. , Интенсивность излучения, или спектральная (монохроматическая) интенсивность излучения, представляет собой плотность потока излучения тела для длин волн от A до \ + d >, связанных с рассматриваемым диапазоном длин волн dl. =. (29-Д Где fs \ — спектральная интенсивность излучения черного
тела, Вт / м3. Основной закон поглощения Твердые и жидкие реальные объекты конечной толщины, а также трехатомные и многоатомные газы могут поглощать энергию. Когда луч интенсивности f * падает на любое тело, он частично поглощается и остается на другой стороне тела с интенсивностью, меньшей чем f> k1. Коэффициент поглощения луча заданной длины волны
определяется из уравнения х- <х, -htVK. , : ‘, ■ \ (а) • <•. -e Эксперименты показывают, что уменьшение интенсивности dl \ пропорционально начальной интенсивности / x, пути dx и зависит от характеристик тела. d! = -хдх. Знак минус справа указывает на уменьшение силы. Коэффициент пропорциональности, который зависит от физических свойств тела, температуры и длины волны, называется коэффициентом поглощения света определенной длины волны или коэффициентом поглощения вещества. Размерность к мм. Если вы
разделите переменные, вы получите …. -dlj = ‘-kdx. Интегрирование этого уравнения в диапазоне от x = 0 до x-s дает «X. , «» \ дл! h = — \ kdx, \ о Когда k = const / x, //>. , = -Ks или Gk. / H, = ., = L., E- * ‘. • + Статически коэффициент поглощения = = 1 — i__i _, (29-2) % ‘L,’ e ** Полученное уравнение показывает, что Lx зависит от коэффициента поглощения k и толщины слоя тела s. Если толщина s = 0, коэффициент A> k = 0, то есть поглощение происходит только в слое материала конечной
толщины. Если s = оо, А \ -1, то есть толстый слой поглощает луч в целом, как полностью черный объект. Коэффициент поглощения k также влияет на величину A . Когда k велико, поглощение происходит на тонком поверхностном слое. В этом отношении состояние поверхности тела оказывает существенное влияние на ее поглощение и излучательную способность. Если k = 0, A \ = 0.
Смотрите также:
Решение задач по термодинамике
| Теплообмен при конденсации пара | Основные законы теплового излучения |
| Влияние различных факторов на теплообмен при конденсации | Степень черноты полного нормального излучения для различных материалов |
