Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Физика

Основные законы теплового излучения.  Просмотрен 322

Закон Планка

Интенсивности излучения абсолютно черного тела Isλ и любого реального тела Iλ зависят от температуры и длины волны.

Закон изменения интенсивности излучения абсолютно черного тела в зависимости от температуры и длины волны

где е – основание натуральных логарифмов;

с1 = 5,944·10-17 Вт*м2 – первая постоянная Планка;

с2 = 1,44·10-2 м*К – вторая постоянная Планка;

λ – длина волны; Т – температура излучающего тела, 0К.

Длина волны λms в миллиметрах, отвечающая максимальному значению Isλ, определяется законом смещения Вина:

Закон Стефана – Больцмана. Тепловой поток, излучаемый единицей поверхности черного тела в интервале длин волн от λ до λ+dλ, может быть определен из уравнения:

Плотность интегрального излучения абсолютно черного тела:

где σs = 5,67·10-8 Вт/(м2·0К4) – постоянная Стефана- Больцмана.

class=WordSection2>

Es = Сs (Т/100)4

где Cs – коэффициент излучения абсолютно черного тела

Cs= 5,67 Вт/[м2/(0К4)].

Серое излучением - такое, которое, аналогично излучению черного тела, имеет сплошной спектр, но интенсивность лучей для каждой длины волны Iλ при любой температуре составляет неизменную долю от интенсивности излучения черного тела Isλ

Плотность интегрального излучения серого тела:

Величину С= εСs ,Вт/[(м2·К)4] называют коэффициентом излучения серого тела.

Закон Кирхгофа

уравнение теплового баланса имеет вид:

Математическое выражение закона Кирхгофа

Е = ЕsА или Е /А = Еss = Сs*(Т/100)4

class=WordSection3>

Отношение излучательной способности тела к его поглощательной способности одинаково для всех серых тел, находящихся при одинаковых температурах, и равно излучательной способности абсолютно черного тела при той же температуре.

Закон Ламберта

Энергия, излучаемая телом, распространяется в пространстве с различной интенсивностью. Закон, устанавливающий зависимость интенсивности излучения от направления, называется законом Ламберта.

Количество энергии, излучаемое элементом поверхности:

где En – энергия излучения в направлении нормали.

Телесный угол

где φ – угол, дополнительный к углу широты;

ψ – угол долготы

В результате интегрирования найдем энергию, излучаемую элементом dF1, в пределах полусферы, равную EdF1.

C(T/100)4=

уравнение закона Ламберта:

 

35. Теплообмен излучением в системе тел, разделённых прозрачной средой.

Теплообмен излучением между твердыми телами

Параллельные пластины

Если тело участвует в теплообмене излучением с другими телами, то на рассматриваемое тело падает извне энергия излучения в коли­честве Епад. Часть падающей энергии излучения в количестве АЕпад телом поглощается и превращается в его внутреннюю энергию. Осталь­ная часть энергии излучения в количестве REпад отражается от тела.

Сумма собственного и отраженного излучений, испускаемых поверх­ностью данного тела, называется эффективным излу­чением.

Эффективное излучение зависит не только от физических свойств и температуры данного тела, но и от физических свойств, температуры и спектра излучения других окружающих тел.

Для черного тела Еэф= Есоб, т.к. для него REпад=Еотр =0 (при R=0).

Рассмотрим теплообмен излучением между двумя серыми параллель­ными пластинами, разделенными прозрачной средой. Размеры пластин значительно больше расстояния между ними, так что излучение одной из них будет полностью попадать на другую.

Обозначим: температуры пластин T1 и Т2, коэффициенты поглощения А1 и А2; собственные излучения пла­стин Е1 и Е2, эф­фективные излучения пластин Е1эф и Е2эф, коэффициенты излуче­ния C1 и С2. Полагаем, что Т1 > Т2.

Суммарный поток излучения первой пластины, состоящий из соб­ственного излучения Е1 и отраженного излучения второй пластины (1–А1)Е2эф, находим из уравнения

Аналогично суммарное излучение второй пластины

Решая эти два уравнения относительно Е1эф и Е2эф, получаем

Тепловое излучение, получаемое второй пластиной:

;

при

или

или

Таким образом, тепловое излучение между параллельными поверхностями определяется уравнением

где – приведенный коэффициент излучения.

Предыдущая статья:Общие сведения о теплообмене при кипении. Кризисы кипения. Критический тепловой поток. Следующая статья:Теплообмен между параллельными пластинами при наличии экранов
page speed (0.0143 sec, direct)