Тепловое излучение

ХАРАКТЕРИСТИКИ
ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
1.Объемная плотность энергии излучения
2.Поток излучения

3.Энергетическая светимость
4.Спектральная плотность энергетической светимости
где dRe – энергетическая светимость,
приходящаяся на интервал длин волн от
λ до λ+dλ.

5.Энергетическая светимость харак-теризует энергию, излучаемую единицей поверхности нагретого тела за единицу времени во всем
интервале длин волн от 0 до ∞,
где – спектральная плотность энергетической светимости.

ПОГЛОЩЕНИЕ
ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Характеризуется коэффициентом
поглощения , зависящим от
длины волны и температуры,

Различают тела: черное, серое, цветное.
1)
2
3
не зависит от длины волны
( черное тело );
не зависит от длины волны ( серое тело );
зависит от длины волны
( цветное тело ).
1
3)
1
2)
0

З А К О Н Ы
ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Закон Кирхгофа (1859г.)
– спектральная плотность энергетической светимости черного тела.

Закон Стефана-Больцмана
(1879г., 1884г.)
где
Энергетическая светимость
черного тела пропорциональна
четвертой степени его термо-
динамической температуры
- постоянная
Стефана-Больцмана.

СТЕПЕНЬ ЧЕРНОТЫ ТЕЛА, ЗАВИСИТ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ, МАТЕРИАЛА И СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ.
где
Энергетическая светимость серого
тела при одинаковой температуре
меньше энергетической светимости
черного тела

Значения степени (коэффициента)
черноты для некоторых веществ:
сажа - 0,953 при 400К;
уголь - 0,800 при 600К;
вольфрам - 0,334 при 3000К;
- 0,260 при 2000К;
Земля – 0,260 при 280К.

где - постоянная Вина.
Закон Вина
где – постоянная Вина.
Закон смещения Вина (1893г.)

КВАНТОВАЯ ГИПОТЕЗА
Макса Планка (1900г.) :
Энергия гармонического осциллятора может принимать лишь дискретные значения, равные целому числу элементарных порций – квантов энергии
где = 1, 2, 3… - целое число,
- постоянная Планка,
- частота осциллятора.
Планк Макс Карл Эрнест Людвиг
(1858 – 1947 гг.)

Ф О Р М У Л А П Л А Н К А
Спектральная плотность энергетической светимости нагретого тела зависит от длины волны и температуры

В формулу входят постоянные:
- постоянная Планка,
- скорость света в вакууме,
постоянная
Больцмана.

К ВЫВОДУ ФОРМУЛЫ ПЛАНКА
Средняя энергия гармонического осциллятора
определяет спектральную плотность
энергетической светимости.

Спектральная плотность энергетической светимости ЧТ по частотам
или

Частота и длина волны связаны соотношением
При одинаковой температуре нагретого тела Учитывая, что

получим связь спектральной плотности энергетической светимости по частотам и по длинам волн
Формула Планка примет вид

П И Р О М Е Т Р Ы
служат для измерения высоких температур бесконтактным способом:
1) оптический пирометр измеряет яркостную температуру ;
2) радиационный пирометр – радиационную температуру .