17. Теплообмен излучением.

1. В чем состоит сущность теплообмена излучением? Назовите диапазон длин волн теплового излучения. Поясните понятия абсолютно черного тела, абсолютно белого и диатермического тела. Приведите примеры. Что понимается под поглощательной, отражательной и пропускательной способностями тел?

Теплообмен излучением - это теплообмен, включающий переход внутренней энергии тела (вещества) в энергию электромагнитного излучения, перенос излучения электромагнитными волнами, преобразование энергии излучения во внутреннюю энергию другого тела (вещества).

Диапазон длин волн теплового излучения λ = 0,8 мкм ... 0,8 мм.

Поглощение - процесс превращения части падающей лучистой энергии во внутреннюю энергию тела. A=E_A/E - коэффициент поглощения.

Отражение - процесс отражения части падающей лучистой энергии: может быть диффузионным (равномерным по всем направлениям) и зеркальным (по законам геометрической оптики). R=E_R/E - коэффициент отражения.

Пропускание - процесс пропускания части падающей лучистой энергии.

D= E_D/E - коэффициент пропускания.

A+R+D=1

- Если A=1 - абсолютно чёрное тело (АЧТ), близки сажа, снег, бархат (A=0,97...0,98)

- Если R=1 - абсолютно белое тело (АБТ), близки полированный металл, зеркальная поверхность (R=0,97)

- Если D=1 - абсолютно прозрачное тело (АПТ), близка каменная соль. АПТ - диатермическое тело.

2. Что понимается под собственным и эффективным излучением?

Собственное - излучение данного тела, зависящее от его свойств и температуры.

Эффективное излучение - сумма собственного и отражённого излучений.

3. Дайте графики и поясните смысл законов Планка и Вина. Рассмотрите закон Стефана-Больцмана. Что называется константой излучения абсолютно черного тела?

Плотность потока излучения - поток излучения с единицы площади поверхности в пределах телесного угла π E=Q/A, Вт/м².

Спектральная плотность излучения - плотность потока излучения на данной длине волны

J_λ=dE/dλ

- Закон Планка: для АЧТ.

Устанавливает зависимость между спектральной плотностью потока излучения, длиной волны и температурой.

- Закон Вина определяет зависимость длины волны λ_max , соответствующей максимальной интенсивности излучения от температуры излучающего тела λ_max=2,9/T

- Закон Стефана-Больцмана устанавливает зависимость плотности потока излучения E₀ АЧТ от его температуры:

Этот закон справедлив для других тел в виде E=C(T/100)⁴, где C - коэффициент излучения данного тела, C<C₀.

4. Поясните понятие серого тела. Что называется степенью черноты? Рассмотрите закон Кирхгофа и следствие из него.

Серое тело (СТ) - непрозрачное тело, имеющее, как и АЧТ, сплошной спектр излучения при одинаковом отношении на всех длинах волн.

Степень черноты - отношение плотности собственного излучения тела к плотности собственного излучения АЧТ при той же ℇ= температуре

Закон Кирхгофа устанавливает взаимосвязь между излучающей и поглощающей способностями серых тел, и, как следствие, связь между степенью черноты ε и поглощающей способностью A серых тел.

Отношение излучательной способности СТ к его поглощательной способности одинаково для всех серых тел при данной температуре и равно излучающей способности АЧТ при той же температуре A=E/E₀= ε

Поглощательная способность СТ численно равна степени его черноты.\