Värmestrålning

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 14 augusti 2022; verifiering kräver 1 redigering .

Termisk strålning - elektromagnetiska vågor som emitteras av kroppar på grund av deras inre energi . De emitteras av kroppar som har en temperatur högre än 0 K , det vill säga av olika uppvärmda kroppar, varför det kallas termiskt. Den har ett kontinuerligt spektrum , vars placering och intensitet beror på kroppstemperaturen. Vid kylning skiftar den senare till den långvågiga delen av spektrumet [1] .

Termisk strålning avges till exempel av uppvärmd metall , jordens atmosfär , en vit dvärg [1] [2] , kylradiatorer på rymdfarkoster, elektroniska lampanoder , både olje- och infravärmare .

Anledningen till att ämnet avger elektromagnetiska vågor är arrangemanget av atomer och molekyler från laddade partiklar, på grund av vilket ämnet genomsyras av elektromagnetiska fält . Speciellt resulterar kollisioner av atomer och molekyler i att deras stötexcitering följs av emission. Ett karakteristiskt särdrag är att när emissiviteten beräknas i medeltal över den maxwellska fördelningen , med utgångspunkt från energierna hν ∼ kT , börjar en exponentiell cutoff i spektrumet. [3]

Om strålningen är i termodynamisk jämvikt med materia, kallas sådan strålning jämvikt . Spektrumet för sådan strålning är ekvivalent med spektrumet för en absolut svart kropp och beskrivs av Plancks lag . Men i det allmänna fallet är termisk strålning inte i termodynamisk jämvikt med materia, så en varmare kropp kyls ner, medan en kallare kropp tvärtom värms upp. Spektrum av sådan strålning bestäms av Kirchhoffs lag .

Grundläggande begrepp och egenskaper för termisk strålning

En kropps energiljusstyrka

En kropps energiluminositet är en fysisk storhet som är en funktion av temperaturen och numeriskt lika med den energi som kroppen emitterar per tidsenhet per ytenhet i alla riktningar och över hela frekvensspektrumet. $R_{T}$

R_{T}={\frac {W}{tS))

; J/(s m²) \u003d W/m 2 .

[R_{T}]=

Spektral densitet av energi ljusstyrka

Den spektrala tätheten av energi ljusstyrka är en funktion av frekvens och temperatur som kännetecknar fördelningen av strålningsenergi över hela spektrumet av frekvenser (eller våglängder): ${\displaystyle r_{\omega ,T))$

R_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }r_{\omega ,T}\,d\omega .

En liknande funktion kan skrivas i termer av våglängden:

R_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }r_{\lambda ,T}\,d\lambda .

Det kan bevisas att den spektrala tätheten för energiluminositet, uttryckt i termer av frekvens och våglängd, är relaterad till förhållandet

r_{\omega ,T}={\frac {\lambda ^{2}}{2\pi c}}r_{\lambda ,T}.

Kroppens absorptionsförmåga

Kroppens absorptionsförmåga är en funktion av frekvens och temperatur, som visar vilken del av energin från elektromagnetisk strålning som faller in på kroppen som absorberas av kroppen i frekvensområdet nära : ${\displaystyle a_{\omega ,T))$ $d\omega$ $\omega$

a_{\omega ,T}={\frac {d\Phi '_{\omega ,T}}{d\Phi _{\omega ,T}}},

var är energiflödet som absorberas av kroppen, är energiflödet som inträffar på kroppen i området nära . $d\Phi '$ $d\Phi$ $d\omega$ $\omega$

Kroppsreflektivitet

En kropps reflektionsförmåga är en funktion av frekvens och temperatur, som visar vilken del av energin av elektromagnetisk strålning som faller in på en kropp som reflekteras från den i frekvensområdet nära : ${\displaystyle b_{\omega ,T))$ $d\omega$ $\omega$

b_{\omega ,T}={\frac {d\Phi ''_{\omega ,T}}{d\Phi _{\omega ,T}}},

var är energiflödet som reflekteras från kroppen, är energiflödet som inträffar på kroppen i området nära . $d\Phi ''$ $d\Phi$ $d\omega$ $\omega$

Helt svart kropp

En absolut svart kropp är en fysisk abstraktion (modell), som förstås som en kropp som helt absorberar all elektromagnetisk strålning som faller på den. För en helt svart kropp

a_{\omega ,T}=1.

Grå kropp

En grå kropp är en kropp vars absorptionskoefficient inte beror på frekvens, utan bara beror på temperatur:

a_{\omega ,T}=a_{T}<1.

Volumetrisk energitäthet för strålning

Den volymetriska strålningsenergidensiteten är en funktion av temperaturen, numeriskt lika med energin av elektromagnetisk strålning per volymenhet över hela frekvensspektrumet. $U_{T}$

Spektral energitäthet

Spektral energitäthet - - en funktion av frekvens och temperatur associerad med den volymetriska densiteten av strålning med formeln ${\displaystyle U_{\omega ,T))$

U_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }U_{\omega ,T}\,d\omega .

Det bör noteras att den spektrala densiteten för energiluminositet för en svart kropp är relaterad till den spektrala energitätheten genom följande förhållande:

r_{\omega ,T}=f(\omega ,T)={\frac {c}{4}}U_{\omega ,T}.

Grundläggande lagar för termisk strålning

Litteratur

Tashlykova-Bushkevich I. I. Fysik. Usch. ersättning. Vid 2 h. Del 2. Minsk, 2008.

Anteckningar

↑ 1 2 M. A. Elyashevich. Termisk strålning // Fysisk uppslagsverk : [i 5 volymer] / Kap. ed. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia (vol. 1-2); Great Russian Encyclopedia (bd 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Vit dvärg . Hämtad 18 juli 2013. Arkiverad från originalet 25 december 2012. (obestämd)
↑ A. V. Zasov, K. A. Postnov. Strålning av en absolut svart kropp // Allmän astrofysik. - S. 32.

Litteratur

Termisk strålning - artikel från Great Soviet Encyclopedia .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor norsk Stor norsk Britannica (online) Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4188872-8 J9U : 987007553273205171 LCCN : sh85059766 NDL : 00568821 NKC : ph694907