Стефана-Больцмана законы теплового излучения

На основании общих термодинамических представлений Кирхгоф показал (1895), что е = а независимо от температуры тела, причем зто равенство справедливо для каждой длины волны в отдельности. Это означает, что коэффициент излучения черного тела равен единице (е = 1), т. е. черное тело является наиболее эффективным излучателем тепловой радиации. Соотношение (11.1) при е= I для черного тела было теоретически получено Больцманом (1884) н поэтому называется законом Стефана-Больцмана, а ст - постоянной Стефана-Больцмана. Закон Стефана-Больцмана показывает, что мощность излучения поверхности черного тела зависит только от температуры и не зависит от физических свойств поверхности. [c.69]

Выражения (16.30) и (16.31) показывают, что излучение газов не подчиняется закону Стефана — Больцмана. Плотность теплового потока, передаваемая газом, содержащим СО2 и Н2О, определяется из эмпирической формулы [c.416]

Стефана — Больцмана 232 Законы теплового излучения 231 [c.254]

При М, радиац. переноса теплоты от разл. высокотемпературных источников (напр., излучения Солнца и планет, струй ракетных двигателей, плазмы) необходимо воспроизводить не только лучистый тепловой поток, но и спектральный состав излучения (см. Стефана — Больцмана закон излучения, Планка закон излучения), что существенно затрудняет создание искусств, излучателей для М. [c.173]

В основе инженерных методов расчета теплообмена в топках лежат фундаментальные законы теплового излучения, известные в физике как законы излучения абсолютно черного тела. К ним относятся законы излучения Планка и Стефана—Больцмана, закон Ламберта и ряд других законов, непосредственно вытекающих из закона излучения Планка. Исключительно важное место занимает здесь закон Кирхгофа. [c.5]

При нагреве излучением для расчетов используют закон Стефана—Больцмана, связывающий тепловой поток с температурой излучающего тела. [c.241]

ЧЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, тепловое излучение абсолютно чёрного тела. Явл. равновесным излучением. Не зависит от природы излучающего в-ва и определяется его темп-рой. Св-ва Ч. и. подчиняются Планка закону излучения, Стефана — Больцмана закону излучения и др. законам теплового излучения. [c.852]

Проблема детектора теплового излучения неотделима от вопроса об излучательных свойствах источника излучения. Спектральные характеристики излучения черного тела, как будет показано, описываются законом Планка. Проинтегрированный по всем длинам волн закон Планка приводит к закону Стефана — Больцмана, который описывает температурную зависимость полного излучения, испущенного черным телом. Если бы не было необходимости учитывать излучательные свойства материалов, оптический термометр был бы очень простым. К сожалению, реальные материалы не ведут себя как черное тело, и в законы Планка и Стефана — Больцмана приходится вводить поправочные факторы, называемые коэффициентами излучения. Коэффициент излучения зависит от температуры и от длины волны и является функцией электронной структуры материала, а также макроскопической формы его поверхности. [c.311]

Закон Стефана — Больцмана. Планк установил, что каждой длине волны соответствует определенная интенсивность излучения, которая увеличивается с возрастанием температуры. Тепловой поток, излучаемый единицей поверхности черного тела в интервале длин волн от X до А, + dl, может быть определен из уравнения [c.462]

Тепловое излучение представляет собой электромагнитные колебания. Удельный поток излучения тела пропорционален четвертой степени его абсолютной температуры (закон Стефана — Больцмана) [c.145]

При измерениях невысокой температуры и, следовательно, при небольших плотностях потока излучения применяют телескопы рефлекторных систем. Ввиду отсутствия в них стекол, ограничивающих пропускание теплового излучения, эти телескопы обеспечивают соответствие излучения, попадающего на приемник интегрального излучения, закону Стефана — Больцмана. Недостатком рефлекторных телескопов является изменение отражательной способности зеркала в результате загрязнения и потускнения. [c.193]

Экспериментально тепловое излучение черного тела воспроизводилось как излучение из небольшого отверстия достаточно большой полости (рис. 42). Излучение, попавшее через отверстие в полость, в результате многократных поглощений на ее внутренних стенках всегда практически полностью поглотится. Следовательно, поверхность отверстия ведет себя как черное тело и выходящее из него излучение является равновесным тепловым излучением. Экспериментальное изучение энергии излучения с этой поверхности полностью подтвердило закон Стефана-Больцмана (11.1). [c.69]

В соответствии с законом Стефана — Больцмана количество передаваемой теплоты в единицу времени (тепловой поток) излучением между телами определяется уравнением [c.195]

Используя понятие коэффициента теплового излучения, можно записать закон Стефана—Больцмана для реального тела [c.106]

Тепловое излучение в значительной мере зависит от температуры. Согласно закону Стефана — Больцмана, экспериментально и теоретически было установлено, что количество энергии, излу -чаемое абсолютно черным телом, пропорционально четвертой степени абсолютной температуры [c.90]

Не рекомендуется ка много превышать указанные в формулах (6)—(8) значения необходимых частот при повышении частоты возрастает время нагрева, что ведёт к некоторому понижению к. п. д. вследствие увеличения тепловых потерь с нагреваемой поверхности стали. По закону Стефана-Больцмана количество тепла, излучаемого с нагретой поверхности, пропорционально четвёртой степени температуры. Например, для стали, нагретой до / = 1000° С, излучение составляет около 12 — 15 вт/см . [c.171]

Закон Стефана—Больцмана является одним из основных фундаментальных законов теории теплового излучения. Входящий в этот закон коэффициент излучения абсолютно черного тела не зависит от того, каким образом осуществлено данное черное тело и для всех абсолютно черных [c.31]

Граничные условия второго рода часто используются в случае теплообмена радиацией между телом и окружающей средой. Из закона Стефана — Больцмана следует, что плотность теплового потока собственного излучения через поверхность нагретого тела пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры поверхности тела, т. е. [c.23]

Лучистый тепловой поток определялся по закону Стефана—Больцмана для случая теплообмена излучением между телами, одно из которых заключено внутри другого [c.219]

Рассмотрим теперь процесс передачи тепла от вторичных излучателей к нагреваемым телам излучением, так как от характера этого процесса зависит величина /изл, входящая в уравнения (9-5) и (9-6). Для этой цели составим уравнение теплового баланса излучателя, основанное на законе Стефана—Больцмана [c.151]

Способность тел воспринимать эти виды излучения существенно зависит от величины и состояния их поверхности. По закону Стефана—Больцмана удельный радиационный тепловой поток твердого тела, нагретого до температуры Т, через его поверхность qr= (Tf /100) т. е. пропорционален четвертой степени абсолютной температуры поверхности твердого тела и зависит от ее состояния. Коэффициент лучеиспускания серого тела С=еСо, где e=0-i-l,0(e — степень черноты серого тела). Абсолютно черное тело поглощает любое световое излучение [Со=5,76 Дж/(м -с-К )]. [c.231]

Радиационная пирометрия. Закон Стефана — Больцмана для интегрального потока энергии излучения является теоретической основой радиационной пирометрии. Приборы, предназначенные для измерения температуры тела по тепловому действию его полного излучения, называются пирометрами полного излучения. Эти пирометры градуируются по черному излучателю, и поэтому при измерении температуры черного тела их показания дают действительное значение измеряемой температуры. При измерении температур реальных фи- [c.315]

Если процесс передачи тепла происходит излучением, то тепловой поток прямо пропорционален разности четвертных степеней абсолютных температур поверхности/излучения Тс и поверхности тела Ts (закон Стефана—Больцмана) [c.141]

Исследования показали, что излучение газами тепловой энергии пропорционально для СОг Т , а для НгО Р. Однако для удобства практических расчетов лучистого теплообмена газов с твердыми телами (излучение которых пропорционально Р) применяют закон Стефана — Больцмана. При этом степень черноты газов Ег зависит от температуры [c.96]

Рассмотреть цикл Карно, в котором в качеств рабочего вещества используется тепловое излучение. Плотность внутренней энергии излучения и определяется законом Стефана — Больцмана и = стГ, где Т — абсолютная температура (постоянная а > 0), а давление излучения р определяется уравнением состояния р = и/3. [c.47]

Испускание лучистой энергии (тепловое излучение) абсолютно чёрного тела описывается Стефана — Больцмана законом излучения и Планка законом излучения. Применительно к условиям термодинамич. рапнове-сия закон Стефана — Больцмана даёт выражение для плотности потока интегрального излучения в нолусфе-ру, испускаемого поверхностью абсолютно чёрного тела в пределах полусферич. телесного угла во всё.м интервале длин волн от О до со, Ед = аТ [Вт/м ], где а—5,67-10 Вт/м К — Стефана — Больцмана по--тоянная, Т — темп-ра тела. Плотность потока моно-хроматич. излучения в полусферу в узком интервале длин волн Я описывается ф-лой Планка [c.618]

Плотность лучистого теплового потока является алгебраической суммой испускаемого и поглощаемого излучения. Первая величина равна степени черноты е материала, умноженной на а, постоянную Стефана— Больцмана (5,669-10" вт1м град ), умноженную на абсолютную температуру поверхности раздела в четвертой степени T град . Вторая величина равна падающему лучистому потоку, умноженному на соответствующий коэффициент поглощения. Рассматрийаеиоя Более подробные сведения об основных Фаза законах теплового излучения, понятиях и определениях содержатся в учебниках и руководствах по теплотехнике. г, [c.93]

На ранней стадии развития котельной техники (начало XX столетия), когда топочные процессы по существу не были изучены, а практику удовлетворяла достаточно грубая оценка глубины охлаждения топочных газов, получили развитие чисто эмпирические методы расчета, построенные без учета особенностей переноса тепла излучения и конвекцией. К таким методам относятся предложения Оррока [4], Бройдо [5], Кирша [6], Вильсона и др. [7], Гурвича [8] и др. Такого типа подходы к расчету теплообмена в топках в настоящее время следует считать устаревшими, хотя и они в ряде случаев за рубежом еще находят применение [1]. Одновременно появились методы расчета, основанные на приблинсевном аналитическом описании процесса теплообмена в топочной камере, использующие уравнения теплообмена излучением, составленное на базе закона Стефана—Больцмана, и теплового баланса топочной камеры [9—16]. На первом этапе такие методы для практических расчетов применялись значительно реже, чем чисто эмпирические. Однако в дальнейшем такой подход к построению методики расчета теплообмена в топочных камерах стал доминирующим и используется большинством автором, занимающихся этими вопросом [1, [c.66]

ЛУЧЙСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН (радиационный теплообмен, лучистыЁ перенос), перенос энергии от одного тела к другому (а также между частями одного и того же тела), обусловленный процессами испускания, распространения, рассеяния и поглощения эл.-магн. излучения. Каждый из этих процессов подчиняется определ. закономерностям. Так, в условиях равновесного теплового излучения испускание и поглощение подчиняются Планка закону излучения, Стефана — Больцмана закону излучения, Кирхгофа закону излучения, распространение эл.-магн. излучения — закону независимости лучистых потоков (принцип суперпозиции). Рассеяние и поглощение в общем случае определяются свойствами в-ва (составом, темп-рой, плотностью). [c.353]

В тесной связи с этим находится и упоминавшаяся выше проблема вычисления переноса излученного тепла между близко расположенными высокоотражающими поверхностями при очень низких температурах. При этих условиях длины волн, посредством которых передается основная часть тепловой энергии, становятся сравнимыми с расстояниями между поверхностями. Экспериментально было найдено [34], что если средняя длина волны превышает половину расстояния между отдельными поверхностями, го наблюдаемый перенос тепла превышает перенос, вычисленный по закону Стефана — Больцмана. Величина этого аномального переноса была точно предсказана в недавней теоретической работе [17]. Расчет основан на предположении, что поле низкотемпературного излучения вблизи металлической поверхности обусловлено тепловыми колебаниями электронов в двумерном слое у поверхности металла. Эти колебания вызывают как бегущие, так и квазистационарные волны. Первые формируют классическое поле излучения, наблюдаемое на больших расстояниях от поверхности, тогда как вторые ограничены областью вблизи поверхности. При сближении двух таких поверхностей квазистационарные волны становятся преобладающим [c.317]

Закон Планка. Закон Стефана — Больцмана дает величину суммарного излучения абсолютно черного тела. Большое значение в теории теплового излучения имеет спектральное (монохроматическое) распределение энергии излучения абсслютно черного тела. Исходя из [c.15]

Как уже ука.чывало( ь, закон Стефана —Больцмана и закон смещения Вина являются обобщением экспериментов по исследованию зависимости светимости черного тела от длины волны и температуры. В то же время они вполне согласуются с охарактеризованной выше термодинамической теорией равновесного теплового излучения. Для уяснения этого получим законы черного тела из термодинамической формулы Вина (8.6). [c.410]

Приведенного материала вполне достаточно, чтобы дать негативную оценку попыткам сведения постоянной Больцмана к всего лишь переводному коэффициенту от эпергетических единиц к тепловым. Да и физически это совершенно неверно. Соотношения (48) и (53) справедливы лишь при условии, что тело находится в тепловом равновесии. Если же состояние коллектива неравновесно (пучок частиц из ускорителя), то в этом случае средняя энергия частиц уже не может измеряться темпер11.турой. Возможные определения температуры отнюдь не исчерпываются этими соотношениями. Например, полость, заполненная излучением, имеет объемную плотность энергии Q, пропорциональную 7 Q = o-T. Здесь а — постоянная Стефана— Больцмана, она определяется через другие фундаментальные константы. Определение температуры по этому закону является значительно более общим. Определения же (48) и (53) справедливы лишь для вещества, для тел, состоящих из молекул и атомов. Другие возможные определения температуры будут даны ниже. [c.78]

Теплообмен в топке рассчитывают двумя методами среднеинтегральным и позонным. В первом случае теплообмен рассматривается при постоянных средних значениях if и в объеме топки. Во втором — при переменных величинах л1з и ej. Рассмотрим первый метод расчета. Количество теплоты Q , переданной излучением от факела с температурой Тф на стены площадью поверхности с температурой Tg наружного слоя загрязнений и средним коэффициентом ipop тепловой эффективности, по закону Стефана-Больцмана [c.183]

При стационарном тепловом режиме ( i,2 = — 2,1- Подставляя (17-6) в (17-4), получаем зависимость, тождественную (17-3), но более коротким путем, чем по методу.многократных отражений. Теперь найдем окончательное расчетное выражение для <71,2. Для этого в (17-3) подставим вместо плотностей потоков собственного излучения их выражения по закону Стефана— Больцма на через заданные температуры [c.381]

Закон Стефана — Больцмана устанавливает четкую зависимость (2-31) полной объемной плотности равновесного излучения от температуры. Однако он не раскрывает выражения универсальной функции спектральной интенсивности равновесного излучения (2-5) в зависимости от частоты и температуры. Попытки решения этой фундаментальной задачи теории теплового излучения предпринимались многими исследователями (Ми-хельсон, Рэлей, Джинс, Тизен, Абрахам и др.). Все эти решения хотя и имели важное значение для прогресса науки в рассматриваемой области, однако не дали окончательного и полного решения проблемы, которое было получено в 1900 г. М. Планком. [c.69]

Следует помнить, что закон Стефана—Больцмана относится к полному тепловому излучению. Количество энергии, испускаемой абсолютно черным телом в пределах ограниченных полос спектра, растет с температурой по-разному, в зависимости от местоположения и ширины этих полос. Поскольку темп роста в коротковолновой части спектра выше, чем в длинноволновой, качественный состав полной испускаемой энергии с увеличением температуры изменяется. Если вплоть до 1500—2000 К подавляющая часть испускаемой энергии приходится на невидимое глазом длинноволновое излучение, то при температуре солнца (около 6000° К) почти половина всей энергии воспринимается в виде света и близкого к нему ультрафиолетового излучения, а гигантским температурам, господствующим в недрах звезд, отвечает излучением главным образом рентгеновых и еще более коротких лучей. [c.199]

Радиационной Гт. рад называют температуру абсолютно черного тела, при которой энергетические светимости черного и нечерного тел, отнесенные ко всему диапазону длин волн спектра теплового излучения, равны между собой. По закону Стефана — Больцмана [c.67]

Закон излучения Стефана—Больцмана, так же как н рассмотренные выше законы теплопроводности Фурье и конвекции Ньютона—Рихмана, справедлив для реальных условий только в том случае, когда лараметрические величины, входящие в него в качестве коэффициентов пропорциональности, рассматриваются как сложные функции, зависящие от большого количества различных факторов. Такой сложной функцией для случая теплового излучения является коэффициент излучения. Закон Стефана — Больцмана оказывается применимым не только для черного и серого, но и для селективного излучения, если все отклонения от него учитывать соответствующей величиной коэффициента излучения. [c.285]

Установки с инфракрасным излучением. Носителями теплового инфракрасного излучения являются электромагнитные волны длиной 0,4— 40 мкм. Тепловые процессы при нагреве подчиняются закону Планка распределения лучистой энергии (см. с. 136). Из этого закона, представленного графически (рис. 20) видно, что интенсивность излучения растет с повышением температуры, максимум излучения смещается при этом в сторону более коротких волн. Однако расчет производят по закону Стефана—Больцмана, применимому к серым телам, для которых кривые Планка имеют непрерывный характер и подобны кривым абсолютно черного тела при одинаковых температурах. В этом случае энергия полного излучения q = s o0 = С0. [c.177]

Однако для кристаллов, у которых механизм теплового излучения в среднем ИК-диапазоне связан со свободными носителями заряда, зависимость коэффициента излучения от температуры является аррениусовской, причем энергия активации приблизительно равна полуширине запреш,енной зоны кристалла [1.25]. Послежнее связано с рождением двух свободных носителей заряда (электрона и дырки) при поглош,ении энергии, равной ширине запреш,енной зоны. При этом использование закона Стефана-Больцмана теряет смысл. Аппроксимация экспериментальных данных по мош,ности радиационного теплоотвода зависимостью (1.1) для монокристалла кремния приводит для коэффициента излучения к выражению е , где показатель степени т д при толш,ине кристалла Н = 0,47 мм и т 7 при Н = 0,36 мм, а вместо зависимости Ргас получаем Ргас Такое пове- [c.13]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...