54.Теплове випромінювання та його характеристики.

Теплове випромінювання – це електромагнітне випромінювання, яке виникає за рахунок внутрішньої енергії випромінюючого тіла. Теплове випромінювання залежить тільки від температури та оптичних властивостей тіла. Будь-яке тіло, температура якого вища за абсолютний нуль дає теплове випромінювання. Експерименти свідчать, що теплове випромінювання має безперервний спектр. Це означає, що нагріте тіло випускає деяку кількість енергії випромінювання у будь-якому діапазоні частот або довжин хвиль. Розподіл енергії випромінювання тіла по спектру залежить від температури тіла. Потік енергії – загальна кількість енергії, яка випромінюється тілом за одиницю часу (енергетична потужність):

Для характеристики теплового випромінювання використовують наступні фізичні величини:

1. Потік енергії e F – це кількість енергії, яка випромінюється у одиницю часу

2. Енергетична світність тіла e R – потік енергії, що випромінюється

одиницею поверхні у всіх напрямках

3. Потік енергії. Теплове випромінювання складається з електромагнітних хвиль різних частот w

4. Поглинальна здатність.

55.Закони теплового випромінювання:Стефана-Больцмана,Віна,Кіргофа.

З акон Кірхгофа: для рівноважних станів тіл для будь-яких довжин хвиль і температур відношення випромінювальної здатності до поглинальної здатності не залежить від матеріалу тіла і є функцією тільки температури та частоти:

При переході до інших довжин хвиль або при зміні температури тіла числове значення цього відношення змінюється, але при нових фіксованих значеннях температури і довжини хвилі теж залишається сталим для будь-яких тіл. Це означає, що є універсальною функцією розподілу енергії в спектрі рівноважного теплового випромінювання будь-яких тіл. Закон Кірхгофа випливає з другого закону термодинаміки, відповідно до якого при тепловій рівновазі в ізольованій системі будь-які тіла, що входять у цю систему, не можуть обмінюватися теплотою.

Закон Стефана-Больцмана дає залежність енергії випромінювання з одиниці площі поверхні в одиницю часу від ефективної температури тіла, що випромінює.Загальна енергія теплового випромінювання визначається як:

,де F — потужність на одиницю площі поверхні випромінювання, а

 Вт/(м²·К⁴) — стала Стефана-Больцмана.Закон зміщення Віна дає залежність довжини хвилі, на якій потік випромінювання енергії чорного тіла сягає свого максимуму, відтемператури чорного тіла. Загальний вигляд закону зміщення Віна

,де T — температура в кельвінах, а λ_max — довжина хвилі з максимальною інтенсивністю у метрах. Слід зазначити, що коефіцієнт у даній формулі має при цьому розмірність [ м К].

Закон Віна. Добуток абсолютної температури на довжину хвилі, на яку припадає максимум функції абсолютно чорного тіла є сталою величиною де b 2,9 ×10-3 (м×К) – стала Віна.Закон Віна дозволяє пояснити, чому при нагріванні тіла його колір

змінюється від темно червоного до білого. При нагріванні тіла максимум

функції f (l ,T ) зміщується ліворуч з збільшенням температури. При температуріT1 max f (l ,T ) припадає на червону границю, і тіло має темно-

червоний колір при 2 T у max f (l ,T ) потрапляє весь оптичний діапазон, і тіло

має білий колір.