ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепловое излучение из "Нагрев и охлаждение металла " Тепловое излучение является частью распространяющихся в пространстве электромагнитных волн. В зависимости от длины волны к колебаний электромагнитные поля подразделяются на радиоволны (Я 400 мкм), тепловые инфракрасные лучи (Я= = 400- 0,8 мкм), видимые световые лучи (Я = 0,8- -0,4 мкм), ультрафиолетовые (химические) лучи (А,=0,44-0,02 мкм), лучи Рентгена ( = 0,024-0,001 мкм), гамма-лучи и космическое излучение (Я = 0,014-0,00001 мкм). При распространении в среде все без исключения волны электромагнитного поля независимо от их происхождения подобны друг другу и подчиняются одним и тем же законам. [c.6] Большинство твердых тел имеет непрерывный спектр излучения, т. е. весь большой диапазон длин волн. Например, при тепловой радиации твердые тела излучают электромагнитные волны с непрерывной частотой длин волн ,=4004-0,8 мкм. В отличие от твердых тел излучение газов является селективным, прерывистым, состоящим из отдельных полос с небольшим диапазоном длин волн. [c.6] Электромагнитные волны, в том числе и тепловые, излучают весь объем твердых, жидких и газообразных тел. Однако из-за большой поглощательной способности твердых тел в их излучении участвует лишь тонкий пограничный слой, вследствие чего такое излучение удобнее рассматривать как поверхностное явление [60]. [c.6] Основные законы теплового излучения. Тепловое излучение, подобно свету, подчиняется оптическим законам отражения (угол падения волны на границу раздела двух сред равен углу отражения волны от этой границы раздела) и преломления (при переходе волны из одной среды в другую отношение синусов углов падения и преломления равно отношению скоростей волн в этих средах). [c.6] Подобно всем электромагнитным колебаниям тепловые волны непрерывно излучаются телами и поглощаются ими. Запас теплоты, имеющийся в теле, зависит от разности поглощенной и излученной энергии, т. е. зависит, в конечном счете, от разности температуры тела и среды и их физических свойств. [c.6] Уравнение (1) справедливо для полного (интегрального) и монохроматического излучений. Газообразные тела не отражают тепловые лучи, т. е. для них Я = 0 и Л + 0 = . Большинство твердых тел практически не пропускает тепловые лучи, поэтому для них 0 = 0 и Л+ / = 1. [c.7] В природе не существует тел, полностью поглощающих лучистую энергию (Л=1), т. е. нет абсолютно черных тел. Нет также абсолютно зеркальных, абсолютно белых (/ = ) и абсолютно прозрачных (Д=1) тел. Все тела имеют определенную поглощательную, отражательную способность и прозрачность. [c.7] Эти два уравнения являются математическими выражениями закона Кирхгоффа. [c.7] Из закона Кирхгоффа следует известное положение о том, что чем больше излучательная способность тела, тем больше его поглощательная способность. [c.8] Т — абсолютная температура тела, К. [c.8] Зависимость (4) для семейства кривых при разных температурах тела носит название закона Планка. [c.8] Выражение (5) соответствует излучающей способности абсолютного черного тела. [c.9] Зависимость (6) используется для установления смещения максимума излучения при разных температурах. Впервые ее З становил немецкий физик В. Вин, основываясь на теоретических работах советского физика В. А. Мпхельсона. [c.9] Выражение (6) носит название закона Вина (закона смещения). [c.9] В 1884 г. уравнение (7) было теоретически выведено Л. Больцманом. Оно стало называться математическим выражением закона Стефана — Больцмана. [c.9] Делались попытки применить уравнение (7) к серым телам, представив его в виде произведения = стГ . Однако экспериментальные исследования со многими веществами показали, что в этом выражении величины ст и л являются величинами непостоянными. [c.9] Численное значение постоянной излучения абсолютно черного тела было получено сначала экспериментально, а затем теоретически на основании квантовой теории равновесного излучения через постоянные Планка и Больцмана, что явилось теоретическим и экспериментальным подтверждением дискретности энергии. [c.9] Значения коэффициентов е и оо для разных материалов приводятся в соответствующих справочниках [40]. [c.10] Виды излучения [60]. Различаются следующие виды излучения собственное излучение, идущее из объема тела через его поверхность падающее, попадающее на тело извне поглощенное телом отраженное от поверхности тела эффективное, состоящее из суммы собственного и отраженного излучения результирующее (эффект теплообмена) — разность между поглощенным и собственным. [c.10] Вернуться к основной статье