5. Процесс передачи теплоты теплопроводностью. Закон Фурье.

Процесс теплопроводности происходит при непосредственном соприкосновении (соударении) частиц вещества (молекул, атомов и свободных электронов), сопровождающемся обменом энергии и их теплового движения. Такой процесс теплообмена может происходить в любых телах, но механизм переноса теплоты зависит от агрегатного состояния тела. Теплопроводность жидких и газообразных тел незначительна. Твердые тела обладают разной теплопроводностью. Тела с

малой теплопроводностью называют теплоизоляционными. Основным законом теплопроводности, устанавливающим прямую пропорциональность между поверхностной плотностью теплового потока и температурным градиентом, является закон Фурье:

Где - множитель пропорциональности, который называется коэф. теплопроводности, Вт/(м*град)

Знак «-»указывает на то, что вектор теплового потока направлен в сторону, противоположную температурному градиенту. Из уравнения видно, что коэффициент теплопроводности количественно равен удельному тепловому потоку при температурном градиенте, равном единице (изменение температуры в 1°С на единицу длины).

6. Процесс теплового излучения. Закон Стефана-Больцмана.

Процесс теплового излучения состоит в переносе теплоты от одного тела к другому электромагнитными волнами, возникающими в результате сложных молекулярных и атомных возмущений. Теплообмен излучением может происходить между телами, находящимися на большом расстоянии одно от другого (например, излучение Солнца на Землю). В технике теплообмен излучением имеет место в котлах, в системе отопления зданий, в сушильных агрегатах и т.п.

При теплообмене излучением между двумя поверхностями, находящимися параллельно на небольшом расстоянии друг от друга, количество

теплоты, передаваемой излучением с одной поверхности на другую, на основании закона Стефана-Больцмана может быть определено по формуле

С_пр- приведенный коэф. излучения

С₁, С₂- коэф. излучения тел, между которыми происходит процесс лучистого теплообмена

С₀- коэф. излучения абсол. черного тела, равный 5,68

7. Поглощательная, отражательная и пропускная способности тела.

Лучистая энергия, испускаемая на какое-либо тело, в зависимости от его физических свойств, формы и состояния поверхности частично поглощается этим телом и переходит в тепловую энергию, а остальная часть отражается и частично проходит через него (рис.1.4), то есть

Q₀=Q_A+Q_R+Q_D Разделив обе части неравенства на Q₀, получим Или 1=A+R+D где – поглощающая способность тела

Рисунок 1.4 Схема распределения лучистой энергии, падающей на тело: Q₀-общее количество лучистой энергии, падающей на тело; Q_A, Q_R, Q_D – соответственно количество количество лучистой энергии поглощенной, отраженной и прошедшей через него.

Величины D,R, A являются безразмерными коэффициентами поглощения отражения и пропускания. В зависимости от физических свойств тела, его температуры и длины волны падающего излучения эти коэффициенты имеют разные численные значения. А в частных случаях они могут быть равны нулю. Так если коэффициент поглощения A=1 (т.е. R=D=0), то тело полностью поглощает все падающие на него лучи и называется абсолютно черным телом. Абсолютно черных тел в природе нет, свойствами, близкими к абсолютно черному телу, обладают нефтяная сажа, черное сукно, черный бархат. Если коэффициент отражения R=1 (т.е. A=D=0), то тело полностью отражает падающие на него лучи. Такое тело называется зеркальным, при правильном рассеяном отражении, или абсолютно белым телом, при рассеяном отражении Если D=1 (т.е. R=A=0), то тело пропускает все падающие лучи и называется абсолютно проницаемым (воздух почти).