Для серых тел зависимость между излучательной и поглощательной способностью.

Тепловое излучение

Длины волн теплового излучения лежат в невидимой инфракрасной части спектра длина волны 0,8 -40 мк.

Твердые тела обладают сплошным спектром излучения – способны испускать волны всех длин при любой температуре. ИНТЕНСИВНОСТЬ теплового излучения растет с повышением температуры тела (примерно при  ) лучистый теплообмен между твердыми телами и газами преобладает доминирующее значение.

Поток лучей, испускаемый нагретым телом, попадая на поверхность другого, лучеиспускающего тела, частично поглощается, частично отражается (при этом угол падения равен углу отражения) и частично проходит сквозь тело без изменений.

Пусть  – общая энергия падающих на тело лучей,  – энергия поглощённая телом,  – энергия отраженная от поверхности тела, и  – энергия лучей, проходящий сквозь тело без изменений

Тогда баланс энергии составит:

       Или в долях от общей энергии падающих лучей

       В пределе каждое из трех слагаемых может быть равно единице, если каждое из оставшихся будет равно нулю.

При , тело полностью все падающие лучи – абсолютно черное тело

При , тело отражает все падающие лучи, абсолютно белое тело

При , тело пропускает все падающие лучи, абсолютно прозрачное тело, диатермичное

Все тела в природе, которые отражают, поглощают, пропускают ту или иную часть лучей, называются серыми телами.

       Из реальных тел к абсолютно черному приближается сажа, (поглощает 90 – 96% всех лучей).

Наиболее полно отражают – тела со светлой полированной поверхностью.

Закон Стефана – Больцмана.

Лучеиспускательную способность тела Е, характеризует количество энергии, излучаемое телом в единицу времени во всем интервале длин волн единицу поверхности F тела.

Интенсивность излучения – лучеиспускательная способность, отнесенная к длинам вол от λ до λ + dλ.т.е к интервалу d λ

Проинтегрировав это выражение можно получит связь между лучеиспускательной способностью и интенсивностью излучения.

Выражение полной энергии излучения или лучеиспускательной способности абсолютно черного тела

Закон Стефана – Больцмана.

 – константа лучеиспускания абсолют. Черного тела.

Лучеиспускательная способность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры его поверхности.

 

Закон Кирхгофа

Тепловое излучение

Длины волн теплового излучения лежат в невидимой инфракрасной части спектра длина волны 0,8 -40 мк.

Твердые тела обладают сплошным спектром излучения – способны испускать волны всех длин при любой температуре. ИНТЕНСИВНОСТЬ теплового излучения растет с повышением температуры тела (примерно при  ) лучистый теплообмен между твердыми телами и газами преобладает доминирующее значение.

Поток лучей, испускаемый нагретым телом, попадая на поверхность другого, лучеиспускающего тела, частично поглощается, частично отражается (при этом угол падения равен углу отражения) и частично проходит сквозь тело без изменений.

Пусть  – общая энергия падающих на тело лучей,  – энергия поглощённая телом,  – энергия отраженная от поверхности тела, и  – энергия лучей, проходящий сквозь тело без изменений

Тогда баланс энергии составит:

       Или в долях от общей энергии падающих лучей

       В пределе каждое из трех слагаемых может быть равно единице, если каждое из оставшихся будет равно нулю.

При , тело полностью все падающие лучи – абсолютно черное тело

При , тело отражает все падающие лучи, абсолютно белое тело

При , тело пропускает все падающие лучи, абсолютно прозрачное тело, диатермичное

Все тела в природе, которые отражают, поглощают, пропускают ту или иную часть лучей, называются серыми телами.

       Из реальных тел к абсолютно черному приближается сажа, (поглощает 90 – 96% всех лучей).

Наиболее полно отражают – тела со светлой полированной поверхностью.

Закон Стефана – Больцмана.

Лучеиспускательную способность тела Е, характеризует количество энергии, излучаемое телом в единицу времени во всем интервале длин волн единицу поверхности F тела.

Интенсивность излучения – лучеиспускательная способность, отнесенная к длинам вол от λ до λ + dλ.т.е к интервалу d λ

Проинтегрировав это выражение можно получит связь между лучеиспускательной способностью и интенсивностью излучения.

Выражение полной энергии излучения или лучеиспускательной способности абсолютно черного тела

Закон Стефана – Больцмана.

 – константа лучеиспускания абсолют. Черного тела.

Лучеиспускательная способность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры его поверхности.

 

Закон Кирхгофа

Для серых тел зависимость между излучательной и поглощательной способностью.

рассмотрим параллельно расположенные серое тело 1 и абсолютно черное 11. Примем все лучи испускаемые поверхностью одного тела, падают на поверхность другого. Обозначим поглощательную способность серого тела

Для абс.черного . Пусть температура серого тела выше, чем абс.черного, т.е. Тогда количество тепла (на единицу поверхности в единицу времени), переданного серым телом путем излучения:

При выравнивании обоих тел должно наступить тепловое равновесие, при котором

Значит:

Обобщая этот вывод, для ряда взаимно параллельных тел получим

Эта зависимость выражает закон Кирхгофа, согласно которому отношение лучеиспускаемой способности любого тела к его лучепоглащаемой способности при той же температуре является величиной постоянной, равной лучеиспускаемой способности абсолютно черного тела.

Теплов.лучи попадая на шероховатую поверхность многократно отражаются от нее, что приводит к лучшему поглощению, по сравнению с гладкой поверхностью. Тогда, в соответствии с законом Кирхгофа шероховатые поверхности также должны обладать большей лучеиспускательной способностью. И наоборот лучеиспускательная способность полированных поверхностей, хорошо отражающих падающие на них лучидолжн быть низкой.

В непрерывно действующих аппаратах температуры в различных точках не изменяются во времени и протекающие процессы теплообмена считаются установившимися (стационарными). В периодически действующих аппаратах, где температуры меняются во времени, осуществляются неустановившиеся (нестационарные) процессы теплообмена.

Необходимо отметить, что «разорвать» передачу тепла конвекцией от теплопроводности невозможно, т.к с помощью конвекции тепло подводится к телу, а за счет теплопроводности – передается внутри тела. Ранее Настя и Даша говорили, что в зависимости от тела – его теплопроводность зависит как от свойств материала (сплошное тело), так и часто от свойств заполняющей его полости другой фазы, передача тепла в которой определяется конвекцией (пример: Конвективный теплообмен – процесс теплопередачи в жидкости или газе за счёт макроскопического перемещения при одновременной конвекции и теплопроводности , ради упрощения задачи уходят от конвекции рассматривая данный способ передачи тепла как теплопроводность, т.е вводя такое допущение.