Оглавление:
Твердые и жидкие тела
- Излучательные свойства твердого и жидкого вещества в инфракрасном диапазоне длин волн характеризуются тем, что практически все они поглощают почти всю падающую энергию в очень тонком состоянии. Слой размещается непосредственно на поверхности, и его излучение испускается даже из очень тонкого layer. As в результате формула (13-2) отражает отражение r — Поглощающая способность.
Поскольку все твердые тела и жидкости отражают часть падающего теплового излучения, согласно закону Кирхгофа, выделяемая тепловая энергия меньше、 Чем совершенно черное тело. Что касается характеристик теплового излучения между проводником и непроводником в области инфракрасных длин волн, то основные Разница. Поскольку проводник отражает большую часть падающего излучения, он излучает относительно мало тепловой энергии. Непроводник поглощает большую часть падающего излучения、 Поэтому они выделяют относительно много тепла. Это правило не распространяется на излучение в видимой или коротковолновой области. Однако, обе группы, отражательная способность.
Законы термодинамики носят общий характер и не зависят от конкретных деталей строения вещества на атомарном уровне. Людмила Фирмаль
Поглощающая способность и чернота зависят от длины волны. 13-9 в графической фигуры, монохроматический коэффициент отражения/? Х показывает, алюминий Излучение; фото графика. То же самое можно сказать и о некоторых характерных непроводниках в 13-9. Эти диаграммы можно просмотреть в диаграмме w. w. Зибер. 246]. Fla график фото. 13-9, s задается значение Способность ашкинасса поглощать воду Ак[л. 247]. В целом, отражение и поглощение зависят от поверхности temperature. 13-9. It размышляет. Поглощающая способность как функция длины волны различных материалов[l. 381]. Все кривые на рисунке нанесены на поверхность при температуре окружающей среды.
Чем короче длина волны, тем выше коэффициент отражения полированного алюминия surface. In в этом отношении все металлы ведут себя как алюминий. И С другой стороны, формула (13-2) показывает, что чем короче волна, тем выше поглощающая способность металла. Зависимость длины отражения непроводника Волны имеют нерегулярный характер. Поверхность алюминия, покрытая оксидной пленкой (рис. 13-9, а), ведет себя как»непроводящая» поверхность. Особенности непроводника Его отражательная способность обычно уменьшается по мере увеличения длины волны. Особенно яркая поверхность Цвет. На рис. 13-9, с показана поглощающая способность тонкого слоя воды. Разница между кривыми а и в указывает на то, что слой толщиной 0, 01 мм все еще проходит через измерительную часть.
Падающее излучение. Поэтому в данном случае формула (13-2) «не может быть использована для расчета коэффициента отражения. «Поверхность с поглощающей способностью То же самое относится и ко всем длинам волн, которые называются серными. На рис. 13-9 показан график только для поверхности, называемый «серым». Примеры хороших приближений Характеристиками серой поверхности будут служить такие материалы, как шифер, темный линолеум. Эти материалы поглощают 0, 5-9% падающего излучения на длинах волн в диапазоне 85-92 мкм. Закон Кирхгоф ex = ax (13-18) может быть использован для расчета монохроматической излучательной способности по измерениям поглощения.
Технически Наиболее важным расчетом являются данные об общем излучении, полученные интегрированием по всем длинам волн. •Поэтому техническое руководство обычно、 Общие исследования свойств поверхностей. Однако если тщательно не определить все свойства, использование этих величин может привести к серьезным ошибкам. Весь Поверхностная излучательная способность при температуре tₛ определяется как отношение поверхностной лучистой энергии e к лучистой энергии абсолютно черной поверхности.
Температура: r (^) e =то же определение допустимо для монохроматических величин:£x_ЧАТ₅) ’ при подстановке значений e и Е и еь = [елааоо、 (13-19) = w — °c. Из этого уравнения ясно, какая величина является функцией температуры поверхности. Коэффициент излучения также зависит от характера поверхности. Много. Поверхностная поглощающая способность представляет собой отношение поглощенного излучения an к падающему n.
Последнее может быть выражено как: 00 монохроматическая поглощающая способность Если lx определяется как отношение монохроматического поглощающего излучения к падающему (монохроматическому) излучению, то общая поглощающая способность может быть выражена как: ja total (7j / 7ₓdx (13-20) 6 следовательно, суммарная поглощающая способность зависит не только от характера и температуры поверхности поглощения, но и от распределения падающего излучения. По длине волны. То же самое верно и для полной отражательной способности.
Такие значения нельзя вводить в таблицу»до тех пор, пока четко не определен»характер падающего излучения. Если падающее излучение испускает черное тело при температуре а, а излучательная способность равна е (7), то суммарная поглощающая способность выражается как: Метод: 00 a = — — — — — — mgr——— = 1 ^ ’13-21）это поглощающая способность, характер и температура поверхности поглощения, а также Температура падающего излучения черного тела. Это значение может быть рассчитано, когда известны монохроматическая поглощающая способность и температура (ti).
Для черных Значения излучения могут сильно отличаться друг от друга. Сравнение уравнений (13-19) и (13-20), закон Кирхгофа [ref (13-4) ] является полным, если ложно Поверхностное поглощение и излучательная способность. Только тогда, когда падающее излучение испускается из черного тела и его температура равна температуре поглотителя Поверхность, уравнение (13-19) будет идентична уравнению (13-20) и уравнению (13-21). Интеграл вышеуказанного уравнения обычно определяется либо численно, либо graphically.
To получить Например, поглощение падающего излучения черного тела соответствует 13-5, взятой при заданной температуре, каждой ординате кривой рисунка Поглощательная способность а (например, полученные из рис. 13-9). Площадь, заключенная в результирующую кривую, должна быть разделена на площадь, заключенную в соответствующую кривую График кривой (рис. 13-5). Таким образом, на рисунке v показаны значения поглощения и отражения различных материалов, определенные Зибером. 13-10.
Эти кривые четко показывают разницу между работой проводников (представленных алюминием) и непроводников. Поглощающая способность непроводника уменьшается с увеличением температуры. В случае с проводником ситуация прямо противоположная. Температура технического излучателя составляет 280 ~ 2, 780°к. При таком излучении поглощающая способность непроводника значительно выше. Поглощающая способность проводника. Температура Солнца составляет 5500°к. При этой температуре белой поверхности полупроводника、 Металлическая поверхность.
Только небольшое количество металла, например серебра, обладает очень малой поглощающей способностью излучения в видимой части спектра. Для радиации в этой области Серебряное отражение/? = 0, 96. Аналогичная корреляция с законом Кирхгофа существует только между некоторыми типами поглощения и излучательной способности Поверхность. Для серых поверхностей, топор. Не зависит от длины волны, и Формула (13-20) упрощается, запоминая следующий вид: a =a (7’ₛ) =eₓ (7ₛ) =ₑ (7′ ₛ). (13-22) поглощение Способность равна излучательной способности поверхности при температуре l. К сожалению, рис. 13-10. Зависимость коэффициента отражения и поглощения различных материалов Температура[l. 381].
В природе не так много поверхностей, которые можно считать серыми. Для поверхностей с монохроматическим независимым поглощением Если ax =£x, то выражение (13-21) принимает вид: a = ° ⁽1323⁾при температуре падающего излучения черного тела Поглощающая способность равна поверхностной излучательной способности. Основываясь на электромагнитной теории, температура поверхности металла、 Справедливо следующее соотношение: [l; 248]: (13-24) где tm =ut₃tg (13-25) (13-22) — (13-25) Он использован для того чтобы высчитать полную абсорбционную способность согласно полному значению лучеиспускаемости.
- Однако, чтобы сделать точный расчет, вам нужно знать один цвет. Дальняя излучательная способность была определена в р как отношение излучающего energy. It может также определяться излучением intensity. In чтобы отличить эти В сумме 2, 1 — я называется полусферической излучательной способностью e (13-26), а 2-я называется направленной излучательной способностью i (13-27). Подставляет значения обоих излучений рассматриваемого угла Р. Если интенсивность поверхностного излучения следует косинусному закону, то излучение абсолютно Для черного тела направленная излучательная способность не зависит от угла p в направлении, перпендикулярном поверхности, и совпадает с излучательной способностью hemisphere. So.
Фактически, все материалы в той или иной степени демонстрируют зависимость угла р от излучательной способности .На рисунках 13-11 и 13-12 показана зависимость излучения Способность проводников и непроводников различных направлений электричества .Если закон Косинуса справедлив для этих материалов, то все кривые распределения Энергия будет в a circle .As можно видеть, что непроводник имеет более низкую излучательную способность угла излучения около 90°, чем это Это ожидается в соответствии с законом Косинуса .
Статистическая физика позволяет выяснить также и границы применимости термодинамики. Людмила Фирмаль
Для проводника угол излучения сначала увеличивается, а затем уменьшается по мере приближения угла излучения к 90° .13-11 его не видно, потому что уменьшение происходит под очень малыми углами .Внутри таблицы .Р-10 показывает значения излучательной способности полушарий 60°50″ 00°20° 0 20°00°50°60°рисунок 13-11 .Относительная излучательная способность материалов в разных направлениях[L .382] .0 .8 0 .6 0 .0 0 .2 0 0 .2 0 .0 0 .6 ТП 13-12 .Относительная излучательная способность материалов в разных направлениях[L .382] .А сумма !Ep в направлении, перпендикулярном поверхности .Несколько теорий Данные о соотношении этих 2 коэффициентов излучательной способности приведены ниже .
Кривые распределения энергии 13-11 и 13-12 на рисунке могут быть интерпретированы по-разному .Яркость, при которой поверхность излучения воспринимается глазом, зависит от лучистого потока, излучаемого от единичной поверхности излучающего тела .Поэтому кажущаяся яркость b Определяется как количество излучения, испускаемого в единицу времени с поверхности, деленное на проекционную площадь от этого направления до вертикальной плоскости .Поверхность будет проверена .
Если учесть поверхностный элемент dA, который расположен в центре полусферы (см .рис .13-4), то поток излучения можно представить в виде Ида .Проекции да На поверхности, перпендикулярной лучу, изображенному на рисунке, она равна dA cos r .— следовательно, при изменении яркости при просмотре под углом p » имеется поверхность、 cos p (13-28) если вы находитесь в ibₙ, если вы умножаете числитель и знаменатель этого уравнения, то 6 =-» M = bbn•видимая яркость пропорциональна направлению .Следовательно、 Emissivity .It видно, что полностью черная поверхность, которая излучает, имеет одинаковую яркость независимо от угла обзора .
Излучение Если смотреть под широким углом (исключая угол, близкий к 90°), поверхность металла выглядит brighter .In в случае с непроводниками все наоборот .Излучение Сфера выглядит как диск с такой же яркостью, когда ее поверхность черная .Если есть металлическая поверхность, ее края выглядят ярче, если ее поверхность непроводящая、 Ярче, чем его центр .Вешалка .Значения коэффициента излучения ε и ε для различных поверхностных состояний, Р-10, указывают на трудности, возникающие при: Составление такой таблицы .Излучательная способность может сильно зависеть от условий поверхности и может быть трудно описать очень точно .
Количество Излучательная способность также зависит от температуры .Значения излучательной способности различных материалов в зависимости от температуры можно найти в справочниках на регулярной основе Печатные и научные отчеты .После того, как вы знаете значения излучательной способности полушарий, вы можете рассчитать тепло, излучаемое от поверхности единицы с абсолютной температурой T и энергией Излучение e: e = aeT (13-29) отражательная способность R также зависит от направления падающего излучения .
То же, что и поглощающая способность .Согласно уравнению (13-1), коэффициент отражения представляет собой всю отраженную энергию, независимо от ее распределения в space .So .. С точки зрения распределения энергии отраженного излучения различают зеркальные и диффузные отражения, но на самом деле они почти realized. In диаграмма 13-13 и 13-14 приведены экспериментальные данные по излучению черного тела при температуре 260 ° С. Обычно это излучение падает на разные поверхности. Пучок падающих световых лучей расходится Под углом 6°. Ys графическая фотография. 13-13 ° c *°c ° c ° 02 13-13 унций. Отражение рис. 13-14. Способ отражения материалов-связь со свойствами материалов Абсолютное излучение абляции черного тела[l. 383].
Лютня черного тела[л. 383]. Вы можете видеть, что поверхность, которая выглядит как в глазу, отражает больше Тепловой луч в направлении видимого света, который отражается от любого другого направления. С другой стороны, зеркальные и полные диффузные отражения являются、 Существующая поверхность в природе приближается, что возможно только в идеальном случае. Далее кратко рассмотрим данные о радиационных свойствах твердых тел、 Его можно получить на основе жидкостно-электромагнитной теории.
Согласно этой теории, излучение представляет собой комбинацию радиоволн и электромагнитных волн, поглощение которых Применяя закон отражения таких волн на границе раздела веществ с различными электрическими свойствами, рассчитывают коэффициент отражения. Поскольку предсказания, основанные на этой теории, соответствуют экспериментальным данным, они могут быть использованы для определения радиационных свойств этих материалов. Именно поэтому невозможно получить данные, измеряя, находится ли рассматриваемое излучение в основном в инфракрасной области. Последнее условие、 Все технические приложения, связанные с наземным излучением.
Максимальная температура (в ракете), полученная при зажигании, составляет температуру порядка 2800°С. Но. .На рисунке излучение черного тела происходит в основном в пределах инфракрасного излучения .13-5 .»Солнечная радиация почти видна .Часть и ее последующее β-отношение не могут быть применены к поглощению или отражению этого излучения .Электромагнитная теория различает 2 вида материалов: проводники и непроводники Электричество .
Для проводников установите связь между характеристиками излучения и удельным сопротивлением pe .»Вертикальная излучательная способность」 На поверхности выводится следующее уравнение:• «=0, 576 / ^ 7 — 0, 124 Редж .(13-30) электрическое сопротивление должно быть выражено в Омах сантиметра по этой формуле .Температура-единицы Кельвина .Это соотношение соответствует измеренному значению в пределах 20% .Э . Шмидт и Э . Эккерт (L .249]также приобрели полезные отношения .Коэффициент e / ep .. Кривая рис. 13-15 построены в соответствии с теорией проводников и непроводников. Точки показывают измерение results. As вы можете видеть из графика, теории и Экспериментальные данные хорошо согласуются.
Расчет также показывает, что при больших углах Р излучение, испускаемое или поглощаемое поверхностью металла, очень сильно Поляризованный. Колебание волны в направлении, параллельном падающей поверхности (плоскости, проходящей через падающий пучок и перпендикулярной к поверхности) значительно dominant. It возможно Легко понять, основываясь на качественных соображениях. Электрические проводники характеризуются тем, что их электроны очень подвижны. Когда Радиоволна попадает на поверхность Если перпендикулярно к направлению, электрон может легко следовать за колебанием. ’Л о СГ’ Фе. н. Iamc6 kooocomangam. •Н. И. , / aliro 9annbr. 7 Оти, Мато Уи оА. — kraslala lr прическа uloa °Висмут Эль. Куча олод /о / злой или нет. Лилих. С / НБА Си-Норд ока / бумаги? Рев я глина > ледяное стекло Я о 0. 2 04 0. 6 0. 8 1. 0 рис. 13-15.
Теоретические и экспериментальные соотношения излучения полусферы Нормальная способность [l. 382]. Электрическое поле так, что электрическое поле в проводнике не возникает. Это означает, что волны будут отскакивать от поверхности. То же Положение — это когда волна падает (отражается) под углом р, а плоскость, в которой волна колеблется, перпендикулярна плоскости падения. При возникновении вибрации в плоскости При падении электроны вблизи поверхности должны проникать через поверхность и следовать за колеблющимся электрическим полем.
Потому что они не могут этого сделать、 Большая часть падающей волны проникает в проводник. Для непроводников эта теория связывает свойства излучения с показателем преломления. Это соотношение всегда есть Показатель преломления промышленных материалов обычно неизвестен, поэтому используйте его. Однако эта теория также позволяет рассчитать пространственное распределение излучения. Излучение и рассчитанные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными и, следовательно, приводят к соотношению, показанному на рисунке. 13-15. Центр метода Излучательная способность, выраженная в формулах (1-3-24) и (13-15), определяет поглощение металлической поверхностью падающего черного излучения. Существует электромагнитная теория.
Смотрите также:
| Тепловое излучение | Абсолютно черные тела |
| Свойства теплового излучения | Твердые, жидкие и газообразные тела |
