9. Закон Стефана - Больцмана.

Количество энергии, излучаемое телом в единицу времени, единицей поверхности (S), характеризует лучеиспускательную способность (Е) тела.

,

где: - энергия, излучаемая телом.

Интенсивность излучения - это отношение лучеиспускательной способности к длине волны.

Лучеиспускательная способность абсолютно черного тела () пропорциональна четверной степени абсолютной температуры его поверхности.

где Т - абсолютная температура поверхности тела [⁰K] ;

; - константа лучеиспускания абсолютно черного тела. Или тепловой поток излучением:

Для удобства расчетов это уравнение записывается следующим образом:

,

Этот закон абсолютно справедлив для абсолютно черных тел.

Для серых тел в уравнение вводится степень черноты () ;

где - степень черноты серого тела (=);

- лучеиспускательная способность абсолютно черного тела;

- лучеиспускательная способность серого тела.

Закон Кирхгофа.

Для серых тел необходимо знать зависимость между их излучательной и поглощательной способностью.

,

где Е - лучеиспускательная способность тела;

А - лучепоглощательная способность тела.

Отношение лучеиспускательной способности тела к его лучепоглощательной способности, есть величина постоянная, равная лучеиспускательной способности абсолютно черного тела.

Взаимное излучение двух твердых тел.

Если тело, излучающее энергию, находится внутри другого тела, которое тоже излучает энергию, то тепловой поток взаимного излучения можно определить на основании закона Стефана-Больцмана.

Количество тепла (), передаваемое посредством излучения от более нагретого тела, имеющего температуру, к менее нагретому телу с температурой, определяется по уравнению:

₁₂,

где и- абсолютные температуры взаимоизлучающихся тел;

₁ и ₂ - степень черноты этих тел;

- обобщенный коэффициент взаимного излучения

- угловой коэффициент, характеризующий угол атаки лучей;

- время;

S - поверхность излучения.

В действительности же тепло переносится совместно конвекцией, диффузией и излучением. Такой процесс называют теплопередачей.

10. Теплопередача.

Это перенос количества тепла от более нагретого теплоносителя, к более холодному, через разделяющую поверхность. (Взяли друг друга за руки- теплопередача, положили бумагу между руками - теплопередача).

Отдача- при непосредственном контакте. Передача- через стенку. (Отдайте рубль кому-то - отдача, отдайте рубль через кого-то - передача).

Теплопередача - сложный процесс, который включает в себя:

1 - теплоотдача от горячего теплоносителя к стенке;

2 - теплопроводность внутри стенки;

3 - теплоотдача от стенки холодному теплоносителю.

Движущей силой теплопередачи является разность температур горячего и холодного теплоносителей. Эта величина носит название температурный напор.

Возьмем стенку толщиной , коэффициент теплопроводности стенки -.

Слева от стенки - горячий теплоноситель, справа - холодный. Интенсивность теплопереноса характеризуется:

1 - стадия теплоотдача от горячего теплоносителя к стенке; температура изменяется от до( коэффициент теплоотдачи ).

2- стадия теплопроводность () отдо.

3 - теплоотдача от стенки к холодному теплоносителю; температура

изменяется до(коэффициент теплоотдачи ).

Запишем удельные тепловые потоки каждой стадии переноса тепла:

1. Стадия

2. Стадия

3. Стадия

При постоянных температурах теплоносителей - уравнение теплопередачи:

где - тепловой поток;

- коэффициент теплопередачи ;

S - поверхность теплообмена[м²];

- температурный напор.

- коэффициент теплопередачи, характеризует количество тепла, переносимое через единицу поверхности в единицу времени при разности температур в1кельвин.

-описывает интенсивность теплопередачи

- термическое сопротивление теплопередачи.