Вопрос 2. Степень черноты

Степень черноты – отношение энергии собственного излучения тела к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре:

где – коэффициент излучения тела;

– коэффициент излучения абсолютно черного тела; Вт/(м²∙К⁴).

Значение изменяется в пределах от 0 до 1.

Степень черноты характеризует полное или интегральное излучение тела, охватывающее все длины волн. Более детальной характеристикой тела является спектральная степень черноты:

Вопрос 3. Коэффициент температуропроводности

Дифференциальное уравнение трехмерного нестационарного температурного поля:

здесь – коэффициент температуропроводности – определяет скорость теплового процесса при нестационарном режиме, м²/с.

Он показывает, какое количество теплоты проходит в единицу времени через единицу поверхности при изменении объемной концентрации внутренней энергии на единицу длины нормали.

Коэффициент температуропроводности характеризует диффузию энтальпии или внутренней энергии в зависимости от сопряжения системы с окружающей средой.

Чем больше , тем быстрее изменяется температура.

Билет № 8 Вопрос 1. Регулярный тепловой режим

Рассмотрим процесс охлаждения (нагрева) твердого тела, когда условия охлаждения, температура окружающей среды и коэффициент теплоотдачи во времени остаются постоянными и внутренние источники теплоты в теле отсутствуют. Разность температуры в любой точке и температуры окружающей среды в начальный момент имеет один и тот же знак. При этих условиях нестационарный процесс охлаждения (нагрева) можно разделить на 2 стадии: начальную и стадию регулярного режима.

Начальная стадия – изменение температурного поля во времени существенно зависит от особенностей начального теплового состояния тела, следовательно, характер процесса не определяется однозначно условиями охлаждения и свойствами тела.

При регулярном тепловом режиме закон изменения температурного поля во времени принимает универсальный вид: логарифм избыточной температуры тела в любой его точке изменяется во времени по логарифмическому закону:

, (1)

т.е. температура убывает во времени по экспоненциальному закону:

где – темп охлаждения, 1/с, характеризует интенсивность охлаждения;

– избыточная температура;

– температура тела;

– температура окружающей среды.

Основные положения регулярного теплового режима:

1. (1) выполняется не только для однородных простых тел, но и для любых сложных систем из разнородных тел.

2. Темп охлаждения однородного тела при конечном значении коэффициента теплоотдачи пропорционален коэффициенту теплоотдачи и внешней поверхности тела и обратно пропорционален полной теплоемкости (закон сохранения энергии):

где – коэффициент неравномерности распределения температуры в теле, отношение средней по поверхности избыточной температуры к средней по объему .

3. При значение для любой сложной системы конечно, причем для однородных тел пропорциональна коэффициенту температуропроводности материала:

где – коэффициент формы.

4. Для системы, состоящей из ряда жестко связанных тел с различными свойствами, темп охлаждения однозначно определяется теплофизическими свойствами этих тел, их размерами и формой, условиями охлаждения.

5. Понятие регулярного режима применимо также к телам с внутренними источниками или стоками теплоты постоянной интенсивности.