Закон Кирхгофа. Излучение газов

Закон Кирхгофа.

Связь между излучательной и поглощательной способностями тел устанавливает закон Кирхгофа, который формулируется следующим образом: « Отношение излучательной способности какого-либо серого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел, находящихся при одинаковой температуре, и равно излучательной способности черного тела при той же температуре».

Если обозначить через q, q₁, q₂, q₃ и т. д. плотности тепловых потоков излучения различных серых тел при одной и той же температуре Т, через А, А₁, А₂, А₃ и т. д. поглощательные способности тех же серых тел при той же температуре Т и через q₀ плотность теплового потока излучения абсолютно черного тела при той же температуре Т, то закон Кирхгофа можно записать следующим образом:

q/A= q₁/A₁=q₂/A₂=q₃/A₃=…..=q₀=C₀( T/100)⁴.

Отсюда следует, что q=AC₀( T/100)⁴; тоже для q₁, q₂, q₃ и т. д.

Если сравнить это уравнение с уравнением Стефана-Больцмана для излучения серого тела q= C₀( T/100)⁴, то можно увидеть, А= и сделать вывод о том, что степень черноты численно равна поглощательной способности данного тела. Таким образом, степень черноты может характеризовать как излучательную, так и поглощательную способности тела. Если, например, степень черноты тела составляет 0,7, то это означает, что данное серое тело при одинаковых температурах излучает энергии на 30% меньше, чем абсолютно черное тело и поглотит 70% падающей на него тепловой энергии. Принято и буквой обозначать и поглощательную способность, поскольку они равнозначны.

Закон Кирхгофа справедлив не только для полного, но и для монохроматического излучения, что позволяет установить важное следствие из этого закона: « всякое тело при определенной температуре может испускать только лучи тех длин волн, которые оно способно поглощать при той же температуре».