32.(2) Тепловое излучение

Сумма энергии собственного и отражательного излучения составляет эффективное излучение тела .

(11.6)

При расчете лучистого теплообмена между телами большое значение имеет результирующее излучение, представляющее собой разность между лучистым потоком, получаемым телом, и лучистым потоком, который оно испускает в окружающее пространство. Для определения плотности потока результирующего излучения qр полагая коэффициент пропускания тела равным нулю составим уравнение баланса энергии, проходящей через плоскости а—а и b—b, одна из которых расположена внутри, а другая снаружи тела вблизи его поверхности (рис. 11.1). Для плоскости а—а

Рис. 11.1. К составлению уравнения баланса энергии.

(11.7)

для плоскости b—b . (11.8)

Заметим, что величина qр может быть положительной, отрицательной и равной нулю. Определим зависимость между результирующим и эффективным излучением. Из (11.8) ,

(11.9) из (11.7) . (11.10)

Подставив выражение для Eпад в уравнение (11.9), получаем .

(11.11)

Это уравнение широко используется при расчете лучистого теплообмена между телами.

33. Спектральная плотность энергетической светимости.

Это функция частоты и температуры характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн). Единица спектральной плотности энергетической светимости Дж/м².

Аналогичную функцию можно написать и через длину волны

Можно доказать, что спектральная плотность энергетической светимости, выраженная через частоту и длину волны, связаны соотношением:

34.Закон Кирхгофа и следствие из него.

Закон Кирхгофа гласит, что температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоёмкости системы в ходе реакции. Уравнение Кирхгофа, являющееся следствием этого закона используется для расчёта тепловых эффектов при разных температурах.

Дифференциальная форма закона:

Интегральная форма закона:

где и — изобарная и изохорная теплоёмкости, — разность изобарных теплоёмкостей продуктов реакции и исходных веществ, — разность изохорных теплоёмкостей продуктов реакции и исходных веществ, а и — соответствующие тепловые эффекты.

Если разница невелика , то можно принять и , соответственно интегральная форма уравнений примет следующий вид:

При большой разнице температур необходимо учитывать температурные зависимости теплоёмкостей: и

35 Черные и серые тела.

черное тело

Закон Кирхгофа справедлив для всех тел. Это значит, что его можно применить и к такому телу, которое поглощает все без исключения длины волн. Такое тело называют абсолютно черным. Для него поглощательная способность равна единице, так что закон Кирхгофа принимает вид

Таким образом, становится ясным смысл функции f(λ, T): она равна испускательной способности абсолютно черного тела. Задача нахождения функции C = f(λ, T) превратилась в задачу найти зависимость энергии излучения абсолютно черного тела от температуры и длины волны. В конце концов, после двух десятилетий тщетных попыток она была решена. Ее решение, данное немецким физиком-теоретиком Максом Планком, стало началом новой физики — квантовой физики.

Заметим, что абсолютно черных тел в природе не существует. Даже самое черное из всех известных веществ — сажа — поглощает не 100, а 98 % падающего на него света. Поэтому для экспериментального исследования излучения абсолютно черного тела использовалось искусственное устройство.

Оказалось, что свойствами абсолютно черного тела обладает... замкнутая полость с малым отверстием (см. рисунок). В самом деле, когда в отверстие попадает луч света, внутри полости он испытывает множество последовательных отражений, так что шансов выйти из отверстия наружу у него очень мало. (По этой же причине открытое окно в доме кажется темным даже в яркий солнечный день). Если такое тело нагреть, то излучение, исходящее из отверстия, практически ничем не отличается от излучения а Серое тело - это такое тело, коэффициент поглощения которого не зависит от частоты, а зависит только от температуры. - для серого тела.бсолютно черного тела.

36.Поток излучения Равновесная плотность энергии излучения.

Поток излучения, лучистый поток, мощность излучения, полная энергия, переносимая оптическим излучением (всех присутствующих в нём частот) в единицу времени через данную поверхность. (Для поглощающей поверхности П. и. — сумма поглощённой и отражённой лучистой энергии.) Понятие "П. и." применимо к промежуткам времени, значительно превышающим периоды световых колебаний. О величинах, определяемых П. и. с учётом спектральной чувствительности приёмника излучения.

Энергия излучаемых электромагнитных волн зависит от частоты колебаний. Энергию электромагнитной волны ∆W, проходящую через единицу площади поверхности в единицу площади поверхности в единицу, называют плотностью потока излучения или интенсивностью волны:

,

Где S – площадь поверхности, перпендикулярной распространению волны, ∆t- время переноса энергии через данную поверхность. Плотность потока излучения в СИ выражают в ВТ/м².

Плотность потока излучения I, создаваемого антенной, пропорциональна четвёртой степени частоты: I^˷ .