Методы определения температуры

<44 45 464748 49 50 >

Температура –физическая величина характеризующая распределение энергии между частицами вещества или в спектре излучения в условиях теплового (термодинамического) равновесия.

В астрофизике часто за температурупринимают величину КТи измеряют температуру в энергетических единицах (эрг, Дж, эВ).

Температура –характеристика средней кинетической энергии одной частицы вещества. В этом смысле температуру называют кинетической.

Кинетическая энергия частиц в состоянии равновесия распределена в соответствии с распределением Максвелла.

Распределение по возбужденным состояниям в состоянии возбуждения определяется распределением Больцманаэто температура возбуждения.

В состоянии ионизации степень ионизации описывается формулой Саха,содержащей температуру, которая называется температурой ионизации.

Температура входит в законы теплового излучения и они могут быть использованы для определения температуры.

В состоянии равновесия все эти температуры равны.

В астрофизике измерение температуры обладает особенностью – невозможность использования термометра. Используются различные косвенные методы.

а) определение температуры по ширине спектральных линий.

Рисунок 53. Изменение среднегодовых чисел Вольфа.

Используется эффект Доплера, вследствие которого спектральная линия имеет форму кривой Гаусса.

; ⇒

– наиболее вероятная скорость. (22)

(23)

K – постоянная Больцмана.

б) определение температуры по исследованию элементарных атомных процессов.

Пример: в спектре наблюдаются линии многократно ионизированного атома некоторого элемента. Для такой ионизации энергии электромагнитного излучения может быть недостаточно. Следовательно, ионизация происходит при столкновениях частиц за счет энергии теплового движения

Е =

Если энергия Е = 1 эВ то Т = 11600 К.

При энергии Е = 100 эВ Т ~ млн. К. Величину Е определяют по известной энергии ионизации атома.

в) определение температуры по законам излучений абсолютно черного тела.

Законы излучения А.Ч.Т. – это законы Стефана Больцмана, Вина, Планка. Кривая распределения энергии в спектре излучения.

· эффективнаятемпература тела – температура такого абсолютно черного тела, каждая единица поверхности которого во всем спектреизлучает такой же поток энергии Е как и единица поверхности тела.

Т.е. используется закон Стефана Больцмана

Е = σ Т⁴ (24)

σ – постоянная Стефана – Больцмана;

Е – определяется по наблюдениям. \

Эффективнаятемпература называется такжерадиационной.

· яркостнаятемпература – температура такого А.Ч.Т., единица поверхности которого в некоторойдлине волны излучает такой же поток энергии как и данное тело в той же длине волны.

Для определения яркостной температуры надо применить формулу Планка. По разным участкам спектра яркостная температура может быть различна.

Рисунок 54. Распределение энергии в спектре солнечного диска (жирная линия) и планковские кривые.

· цветоваятемпература - температура А.Ч.Т., у которого относительное распределение энергии в некотором участке спектра ,также как и у данного тела.

Таблица 7. Фотометрические характеристики некоторых объектов