Тепловое излучение

Тепловое излучение- это электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счёт его внутренней энергии.

Оно обуславливается возбуждением частиц вещества при соударениях в процессе теплового движения колеблющихся ионов.

Интенсивность излучения и его спектральный состав зависят от температуры тела, поэтому тепловое излучение не всегда воспринимается глазом.

Тело. Нагретое до высокой температуры значительную часть энергии испускает в видимом диапазоне, а при комнатной температуры- энергия испускается в инфракрасной части спектра.

По международным стандартам различают 3 области инфракрасного излучения:

 

1.  Инфракрасная область А

 

        λ  от 780 до 1400 нм

 

 

2.  Инфракрасная область В

 

     λ от 1400 до 3000  нм

 

 

3.  Инфракрасная область С

 

     λ от 3000 до 1000000 нм.

 

 

Особенности теплового излучения.

 

 

1.  Тепловое излучение- это универсальное явление присущее всем телам и происходящее при температуре отличной от абсолютного нуля ( - 273 К).

 

2.  Интенсивность теплового излучения и спектральный состав зависят от природы и температуры тел.

3.  Тепловое излучение является равновесным, т.е. в изолированной системе при постоянной температуре тела излучают за единицу времени с единицы площади столько энергии, сколько получают извне.

 

4.  Наряду с тепловым излучением все тела обладают способностью поглащать тепловую энергию извне.

 

2.                 Основные характеристики поглощения.

 

1.   Лучистая энергия               W                 (Дж)

2.   Лучистый поток                 Р = W/t        (Вт)

         (Поток излучения)

3.      Излучательная способность (энергитическая светимость)- это энергия электромагнитного излучения, излучаемая по всем возможным направлениям за единицу времени с единицы площади при данной температуре

  RT= W/St  (Вт/м2)

 4.   Поглощательная способность (коэффициент поглощения) равен отношению лучистого потока, поглощенного данного тела  к лучистому потоку, упавшему на тело при данной температуре.

 αт = Рпогл / Рпад.

 

 3.                   Тепловые излучатели и их характеристика.

  Понятие абсолютно чёрного тела.

 

Тепловые излучатели- это технические устройства для получения теплового лучистого потока. Каждый тепловой источник характеризуется излучательной способностью, поглащательной способностью, температурой излучательного тела, спектральным составом излучения.

В  качестве стандарта введено понятие абсолютно чёрного тела (а.ч.т.)

 

При прохождении света через вещество, лучистый поток частично отражается, частично поглащается, рассеивается и частично проходит через вещество.

Если тело полностью поглощает падающий на него световой поток, то его называют абсолютно чёрное тело.

Для всех длин волн и при любых температурах коэффициент поглощения α=1. Абсолютно чёрного тела в природе нет, но можно указывать на тело близкое к нему  по своим свойствам.

Модельно а.ч.т. является полость с очень малым отверстием стенки которого зачернены. Луч, попавший в отверстие после многократных отражений от стенок, будет поглощён практически полностью.

 Если нагреть такую модель до высокой температуры, то отверстие будет светиться, такое излучение называется чёрным излучением. К а.ч.т. близки поглощательные свойства чёрного бархата.

α для сажи = 0,952

α для чёрного бархата = 0,96

 

Примером служит зрачок глаза, глубокий колодец и т.д.

 

Если α=0, то это обсолютно зеркальная поверхность. Чаще  α находится в пределах от 0 до 1, такие тела называются серыми.

У серых тел коэффициент поглощения  зависит от длины волны, падающего излучения и в значительной степени от температуры.

 

4.        Законы теплового излучения и их характеристика

 

1. Закон Киркгофа:

отношение излучательной способности тела к поглощательной способности тела при одинаковой температуре и при одинаковой длине волны есть величина постоянная.

 

 

2.  Закон Стефана-Больцмана:

излучательная способность а.ч.т. пропорциональна четвёртой степени его абсолютной температуры.

                                                4

                                    RT~T

                                                4

                                   RT=δT

 

δ- постоянная Стефана-Больцмана.

δ=5,669*10-8  (Вт/ м2*К4)

 

                                  W=Pt=RTSt= δStT4

t- время

Т-температура

 

При увеличении температуры (Т) мощность излучения растёт очень быстро.

При увеличении времени (t) до 800 мощность излучения увеличится в 81 раз.

ПРЕДМЕТЫ

О НАС

«Dendrit» - портал для студентов медицинских ВУЗов, включающий в себя собрание актуальных учебных материалов (учебники, лекции, методические пособия, фотографии анатомических и гистологических препаратов), которые постоянно обновляются по ходу учебного процесса в ЯГМУ.