Г. Закон Стефана-Больцмана.

Этот закон устанавливает зависимость плотности потока интегрального полусферического излучения от температуры. Эта зависимость задолго до появления квантовой теории Планка впервые экспериментально (путем измерений собственного излучения модели черного тела) была установлена Стефаном (1879 г.). Позднее (1984 г.) она теоретически (исходя из законов термодинамики) была получена Больцманом. Закон Стефана-Больцмана может быть получен и при использовании закона Планка. Он выражается для поверхностной плотности потока интегрального излучения в виде:

где - постоянная Стефана-Больцмана.

Для удобства практических расчетов последняя зависимость представляется в виде

(1)

где = 5,6687 ≈ 5,67- коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²∙К⁴).

Из (1) следует, что плотность интегрального излучения изменяется пропорционально 4-ой степени температуры. При Т=0 поток интегрального излучения также равен нулю.

Этот закон применим и к серым телам. Для серых тел собственное излучение также пропорционально абсолютной температуре в 4-ой степени, но энергия излучения меньше, чем энергия излучения черного тела при той же температуре. Тогда для серых тел этот закон принимает вид

где - интегральная степень черноты серого тела (т.е. это отношение поверхностной плотности пока собственного интегрального излучения к его величине для абсолютно черного тела при той же температуре).

Степень черноты серого тела зависит от природы тела, температуры, состояния поверхности и большинстве случаев определяется экспериментальным путем.

Закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа (1882 г.) устанавливает количественную связь между энергиями излучения и поглощения поверхностями серых и абсолютно черных тел. Этот закон можно получить из баланса лучистой энергии для излучающей системы, состоящей из относительно большого замкнутого объема с теплоизолированными стенками и помещенных в него тел. Для каждого из этих тел в условиях термодинамического равновесия энергия излучения равна поглощенной энергии:

Е₁=Е_погл1=А₁Е_пад1=А₁Е₀;

Е₂=Е_погл2=А₂Е_пад2=А₂Е₀;- энергия излучения (для серого тела)

- закон Кирхгофа – (1)

согласно этому закону: отношение энергий излучения к его коэффициенту поглощения не зависит от природы тел и равно энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре:

или

Отсюда следствие: численное равенство степени черноты и поглощательной способности тела