Теплообмен за счет теплового излучения
Еще один способ теплообмена между телом и окружающей средой состоит в испускании и поглощении электромагнитных волн.
Тепловое излучение — электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счет его внутренней энергии.
Тепловое излучение обусловливается возбуждением частиц вещества при соударениях в процессе теплового движения или ускоренным движением зарядов (колебания ионов кристаллической решетки, тепловое движение свободных электронов и т. д.). Оно возникает при любых температурах и потому присуще всем телам.
И поток излучения, и энергетическая светимость зависят от строения вещества и его температуры: Ф = Ф(Т), Re = Re(T).
Энергетическая светимость /?е, определенная выше, охватывает весь диапазон длин испускаемых волн (теоретически — от нуля до бесконечности). Для того, чтобы показать, как излучаемая энергия распределена по этому диапазону, используют специальную величину, называемую спектральной плотностью энергетической светимости. Обозначим энергию теплового излучения, испускаемую единичной поверхностью тела за 1 с в узком интервале длин волн от X до X+dX через dRe.
Спектральной плотностью энергетической светимости (х) (испускательной способностью) называется отношение энергетической светимости в узком участке спектра (dRe) к ширине этого участка (dX):
Для всех реальных тел коэффициент поглощения зависит от длины волны падающего излучения. Из определения следует, что О < а < 1. В общем случае вид функции а(А,, Т) может быть весьма сложным.
Ниже приводятся некоторые простейшие типы поглощения.
Абсолютно черное тело — такое тело, коэффициент поглощения которого равен единице для всех длин волн: а = 1. Оно поглощает все падающее на него излучение.
Хотя тел, которые являются абсолютно черными, в природе нет, нетрудно построить достаточно хорошую модель абсолютно черного тела — маленькое отверстие в замкнутой непрозрачной полости со стенками, покрытыми сажей. Луч, попавший в это отверстие, после многократных отражений от стенок, будет поглощен практически полностью. Кроме того, к абсолютно черному телу близки поглощательные свойства сажи, черного бархата, платиновой черни и т. п.
Спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела обозначается символом е. Ее зависимость от длины волны определяет спектр излучения черного тела, который играет особую роль. С ним связаны спектры других тел.
Абсолютно белое тело — такое тело, коэффициент поглощения которого равен нулю для всех длин волн: а = 0.
Истинно белых тел в природе нет, однако существуют тела, близкие к ним по свойствам в достаточно широком диапазоне. Например, зеркало в оптической части спектра отражает почти весь падающий свет.
Серое тело — такое тело, для которого коэффициент поглощения меньше единицы и не зависит от длины волны: а = const < 1.
Некоторые реальные тела обладают этим свойством в определенном интервале длин волн. Например, «серой» (а = 0,9) можно считать кожу человека в инфракрасной области.
Дата добавления: 2021-11-16; просмотров: 313;