1. Термично радиация
2. Законите на абсолютно черно тяло радиация
3. Понятието оптичен пирометър
1. Термично радиация
На нагряват тела излъчват електромагнитни вълни. Това облъчване се извършва чрез термично превръщане на енергия за движение на частици в радиация енергия на тялото.
Електромагнитно излъчване на тялото в състояние на термодинамично равновесие, наречен топлина (топлинна) радиация. Понякога при топлинно излъчване се разбира не само равновесието, но също така и nonequilibrium излъчване на телата, дължащи се на тяхното нагряване.
Такова равновесие радиация се извършва, например, ако излъчващи тялото се намира вътре в затвореното пространство с непрозрачни стени, чиято температура е температурата на тялото.
Системата тяло топлоизолираният намира в една и съща температура, топлообмен между органите от излъчването и поглъщането на топлинното излъчване не може да доведе до нарушаване на условията на термодинамично равновесие на системата, тъй като това би било в противоречие, втория закон на термодинамиката.
Ето защо, за радиация тялото на топлина трябва да се извърши най-общо Прево: ако две лица на една и съща температура, поглъщат различни количества енергия и топлинното лъчение при тази температура трябва да е различно.
Излъчвателна (излъчвателна) спектрална плътност или капацитета на тялото се нарича излъчване стойност En че е числено равно на повърхностната плътност на топлинната мощност на тялото и радиационна честотния диапазон на единица ширина на:
където DW - топлинното излъчване на енергия с единиците телесна повърхност за единица време в честотния обхват от V до V + р.
Излъчвателна En, т, е спектралната характеристика на топлинното излъчване тяло. Това зависи от честотата V, на абсолютната температура Т на тялото, както и неговата материал, форма и повърхност състояние. В системата SI En, т, измерена в J / m2.
Абсорбцията на монохромни или орган, наречен коефициента на поглъщане стойност А п, т показва каква част dWpad енергия доставени за единица време на единица телесна повърхностна площ на инцидента, електромагнитни вълни с честота от V до V + DV, се абсорбира от тялото:
А N, Т - безразмерна. Тя зависи, освен честотата на емисиите и телесната температура от своя материал, форма и повърхност състояние.
Тялото се казва, че е абсолютно черно, ако е при всяка температура напълно поглъща инцидент електромагнитно пълен с това: А п, т черно = 1.
Real органи не са напълно черни, но някои от оптичните свойства са близо до черно тяло (черно, платина черно, черно кадифе в видимата област на светлината са N, Т, се различават малко от единство)
Това се нарича сиво тяло, ако неговата абсорбция е еднакъв за всички честоти, и п е зависим само от температурата на материала и състоянието на повърхността на тялото
Между излъчвателна En, m и п абсорбция А, т способности всяка непрозрачно тяло има съотношение (Kirgofa право в диференциална форма):
За произволна честота и температура, съотношението на излъчвателната способност на тялото да си капацитет абсорбция е еднакъв за всички органи и равно излъчвателна ен, т.е. черно тяло е функция на честотата и температура (функция Kirchhoff En, т = A N, TEN, m = 0).
Емисионен мощност (излъчване) на тялото:
представлява повърхност плътност на мощността на излъчване тялото на топлина, т.е. излъчване на енергия на всички възможни честоти, излъчвани на единица телесна повърхност за единица време.
Общият излъчващ сила на абсолютно черно тяло с ей:
2. Законите на абсолютно черно тяло радиация
Законите на абсолютно черно тяло радиация и да се установи зависимостта на еу ен, T от честотата и температурата.
Право Cmefana - Boltsmapa:
стойност # 963 - универсална константа на Stefan -Boltsmana равна -10-8 5,67 W / m2 * grad4.
.. Разпределението на енергия в спектъра на абсолютно черно тяло радиация, т.е. зависимостта ен, Т, честотата при различни температури, има формата, показан по-долу:
където С - скорост на светлината във вакуум, AF (об / T) - универсална функция на съотношението на радиация честотата на абсолютно черно тяло си температура.
Nmax Радиационният честота, съответстваща на максималното емисийната ен, Т на абсолютно черно тяло, в съответствие със закона Wien е
където Ь1 - константа, която зависи от формата на F функция (п / T).
изместване закон Буна е: честотата, съответстваща на максималната стойност на излъчвателна ен, Т на абсолютно черно тяло е пряко пропорционално на неговата абсолютна температура.
От енергийна гледна точка, черна светлина радиация еквивалентна система не безкрайно голям брой взаимодействащи хармоничен осцилатор, наречени излъчващите осцилатори. ако # 949, (# 957) - средната енергия на излъчване осцилатор с естествената честота # 957; и след това
Според класическата закона на равномерно разпределение на енергията върху степените на свобода # 949 (# 957) = KT, където К е константа Болцман, и
Това съотношение се нарича Rayleigh-дънки формула. При високи честоти, това води до рязко разминаване от опита, наречен "ултравиолетова катастрофа: ен, Т нараства монотонно с увеличаване на честотата, без максимум, така и пълният емисивност на абсолютно черно тяло става безкрайно.
Причината за гореспоменатите трудности при намиране на формата на функцията Kirchhoff ен, Т, свързана с един от основните принципи на класическата физика, съгласно което енергията на всяка система може да се променя непрекъснато, т.е.. Е. може да приема всякаква стойност произволно близо.
Според квантовата теория на радиация енергия на осцилатор с естествената честота V Планк може да поеме само някои дискретни (квантувани) стойности, които се различават от цяло число от елементарните части - кванти на енергия:
Н = б, 625-10-34 J * е - константата на Планк (квантовата на действие). Съответно, трябва да се извършва на излъчване и поглъщане на енергия излъчване частици тялото (атоми, молекули или йони) обмен на енергия с радиация осцилатори, не непрекъснато, но дискретно - отделни порции (кванти).
3. Понятието оптичен пирометър
Оптично пирометър е набор от методи за измерване на високи температури, основаващи се на използването на връзката между температурата и излъчването (спектрален и неразделна) за тялото на тест. Използвани за тази цел устройства, наречени радиационни пирометри.
Регистрираните радиационни пирометри неразделна радиация изследвани нагрява тяло и оптични пирометри - му радиация в една или две тесни области на спектъра.
Прилагане на радиация пирометър за измерване на температурата на твърди, течни или газообразни тела е възможно само ако достатъчна степен на точност може да се приеме, че тези органи са в състояние на термодинамично равновесие (или в страни, които са достатъчно близо до равновесие).
Радиационна температура Тр е температурата на тялото на черно тяло радиация от общия брой на която съвпада с радиация тест тяло. вярно телесната температура:
където В = ЕТ / EY - излъчването на тялото при температура T. От AT £ 1, тогава Т ³Tr.
температурата Т на цвят, без черно тяло Т е температурата на черно тяло, което има разпределение на енергия на спектъра най-близо до разпределението на енергия на тялото на тест при дадена температура. Неговата измерение намалява до определяне на стойности на излъчване (EL, Т) и абсорбцията (Al, Т) на тялото на тест за две различни дължини L1 и L2 поли. След това, в съответствие с опростената формула Планк
валидно за LT< За сиви тела Al1T = Al2T и TB = Т. За органи, които са много различни от сив (например, притежаващи селективна абсорбция и емисия), концепцията на цветната температура няма смисъл. Тяло температура яркост Tg е температурата на черно тяло блясък спектрална плътност на L0 на вълната (обикновено L0 = 660 нм) е спектралната плътност на енергетична яркост на изследваната телесна плътност за същата дължина на вълната и в посока перпендикулярна на повърхността си. Спектралната плътност на температура блясък Т на излъчващия тялото: 2. BM Jaworski Detlaf AA Референтен fizike.-M. Наука, 1978 - 944 стр.
DBD където - енергията излъчена от единици телесна повърхност за единица време в обхвата на дължина на вълната от L до L + дл на единица пространствен ъгъл в предварително определена посока. За излъчване на тялото, подчинявайки закона на Ламберт (стр. 651)
където EL T - излъчваща способност на тялото. По-специално, на абсолютно черно тялоСвързани статии