Термодинамически равновесное излучение

Материал книги представлен в трех частях. В ч. 1 даны основные понятия теории теплового излучения, рассмотрены законы взаимодействия электромагнитной энергии и вещества и законы термодинамически равновесного излучения. [c.5]

С этой целью в первой части настоящей книги изложены физические основы теплового излучения. Рассмотрены природа электромагнитной энергии, процессы испускания и взаимодействия излучения и вещества. Дано понятие ноля излучения и основных характеризующих его величин, необходимых при рассмотрении процессов радиационного теплообмена. Затем изложены законы термодинамически равновесного излучения, позволяющие связать процессы теплового излучения с температурой и радиационными параметрами вещества. [c.9]

Однако ряд физических процессов, связанных с излучением, не находил приемлемого объяснения с точки зрения волновой теории. В частности, это относилось к явлению фотоэффекта и распределению энергии по частотам для термодинамически равновесного излучения. Эти затруднения отпали после создания Планком в 1900 г. квантовых представлений излучения, согласно которым была установлена дискретность испускаемой электромагнитной энергии. При этом испускаемое веществом излучение представляется в виде мельчайших порций (квантов) энергии излучения. Планком была установлена связь между энергией кванта и частотой излучения. Квантовая теория позволила решить задачу о распределении энергии по частотам в случае термодинамически равновесного излучения. Полученные результаты нашли блестящее экспериментальное подтверждение. [c.11]

Законы термодинамически равновесного излучения [c.58]

Термодинамически равновесное излучение [c.60]

Уравнения (2-2), вытекающие из второго начала термодинамики, позволяют установить ряд общих свойств термодинамически равновесного излучения, которые используются при исследованиях и расчетах радиационного теплообмена. [c.60]

Проанализируем некоторые свойства термодинамически равновесного излучения в вакууме. В соответствии с (2-2) и определением вектора полного потока излучения (1-87) спектральная интенсивность равновесно, го излучения в вакууме /д должна удовлетворять уравнению [c.61]

В термометрии излучения в отличие от термометрии, основанной на применении термопары или термометра сопротивления, можно использовать уравнения в явном виде, которые связывают термодинамическую температуру с измеряемой величиной (в данном случае со спектральной яркостью). Это возможно потому, что тепловое излучение, существующее внутри замкнутой полости (излучение черного тела), зависит только от температуры стенок полости и совсем не зависит от ее формы или устройства при условии, что размеры полости намного больше, чем рассматриваемые длины волн. Излучение, выходящее из маленького отверстия в стенке полости, отличается от излучения черного тела лишь в меру того, насколько сильно отверстие нарушает состояние равновесия в полости. В тщательно продуманной конструкции это отличие может быть сделано пренебрежимо малым, так что равновесное излучение черного тела становится доступным для измерений. Таким образом, методы термометрии излучения позволяют в принципе измерить термодинамическую температуру с очень высокой точностью, что будет кратко рассмотрено в разд. 7.7. [c.309]

Вывод формулы Стефана — Больцмана. Выведем (14.5), исходя из термодинамических соображений. Рассмотрим равновесное излучение, находящееся внутри цилиндра с непроницаемыми для электромагнитных волн стенками. Наличие поршня в цилиндре позволяет нам изменять объем, занимаемый излучением. В исходном состоянии излучение характеризуется объемом V, давлением Р, температурой Т. [c.326]

Кирхгофу принадлежит заслуга детального термодинамического исследования вопроса о связи между испускательной и поглощательной способностью. Теорема Кирхгофа утверждает, что отношение испускательной способности тела к его поглощательной способности зависит от температуры тела, но не от его природы. В противном случае равновесное излучение не могло бы существовать в полости, где есть тела различной природы. Другими словами, отношение oJa) одинаково для всех тел, т.е. является универсальной функцией длины волны (или частоты) и температуры [c.404]

Равновесное излучение и равновесная система атомов связь между коэффициентами Эйнштейна. Пусть к п - отнесенное к единице объема число атомов, находящихся соответственно на уровне Ei и на уровне Ei. Для термодинамически равновесной системы атомов при температуре Т в отсутствие излучения справедливо известное распределение Больцмана [c.70]

Только для двух систем можно вычислить термодинамические потенциалы с помощью начал термодинамики для идеального газа и для равновесного излучения, поскольку для них известны и термические, и калорические уравнения состояния. Для всех же других систем термодинамические потенциалы находят или из опыта, или методами статистической физики и потом с помощью полученных термодинамических соотнощений определяют уравнения состояния и другие термодинамические свойства. [c.110]

Термодинамические потенциалы и условие устойчивости равновесного излучения. Для равновесного излучения, как и для идеального газа (для которого из опыта также известны термическое и калорическое уравнения состояния), термодинамика позволяет найти явные выражения для термодинамических потенциалов и У, 5), F T, V), G(p, Т) и Н -р, Определим эти функции. [c.213]

Излучения от разных тел, впущенные в полость с белыми стеклами, находится в термодинамическом равновесии, хотя температуры различных лучей разные. Это равновесие не является устойчивым, так как но обладает максимумом энтропии. Но если в полость внести пылинку, то получается равновесное излучение, соответствующее устойчивому равновесию с одной и той же температурой для всех лучей. [c.358]

В термодинамически равновесной системе с промежуточной поглощающей средой для каждого ее элементарного объема имеет место численное равенство объемных плотностей потоков собственного и поглощенного излучений [Л.1] [c.374]

Применительно к энергии излучения в термодинамически равновесной системе уравнения (2-1) записываются [c.60]

Функция (2-5) должна быть универсальной и справедливой для любой вакуумированной равновесной системы 1. В противном случае, если бы спектральная интенсивность излучения описывалась в каждой системе своей собственной зависимостью, то, соединив отверстием две равновесные системы, имеющие одинаковую температуру, можно было бы получить перенос энергии из одной полости в другую при (ИХ одинаковой температуре. Это противоречит второ му началу термодинамики, вследствие чего приходим к заключению о том, что величина спектральной интенсивности равновесного излучения в вакууме зависит только от частоты и температуры и описывается универсальной функцией (2-5), справедливой для любой вакуумированной термодинамически равновесной системы. [c.62]

Исходя из термодинамических соображений рассмотрим вывод закона Стефана — Больцмана, дающего зависимость интегральной объемной плотности равновесного излучения в вакууме от температуры системы,. [c.66]

При выводе закона смещения Вин использовал термодинамические представления. Он рассмотрел процесс адиабатического сжатия равновесного излучения, находящегося в вакуумированной полости, с помощью зеркально отражающего поршня. Если процесс сжатия вести бесконечно медленно, то заключенное в полости [c.69]

Помимо решения Вина были предприняты и другие попытки найти распределение спектральной плотности равновесного излучения, исходя из соотношений классической электродинамики. Такой подход был осуш,ест-влен Рэлеем 1[Л. 323] и Джинсом [Л. 324]. Рассматривался газ, находящийся в состоянии термодинамического равновесия и представляющий собой совокупность огромного числа гармонических осцилляторов, излучающих энергию для всех длин волн. В соответствии с законами электродинамики количество энергии, излучаемой гармонически колеблющимся осциллятором в единицу времени, равно [c.73]

Выше были рассмотрены качественные и количественные характеристики равновесного излучения. Используя эти результаты, можно решить следующую важную задачу — установить зависимость излучательных и поглощательных свойств тел и сред, находящихся в условиях термодинамического равновесия. Эти зависимости подчиняются закону Кирхгофа [Л. 325], установленному в прошлом столетии. [c.77]

Поскольку в условиях термодинамического равновесия поле излучения изотропно, то, подставляя на место / (s) в (1-18) спектральную интенсивность равновесного излучения /д Дг, Т) и умножая обе части (1-18) на 4я, получаем [c.81]

Естественно возникает вопрос, насколько справедливым является принятие гипотезы локального термодинамического равновесия, позволяющей распространить законы равновесного излучения на реальные случаи процессов радиационного теплообмена. Ответ на этот вопрос зависит от конкретных условий, при которых протекает теплообмен излучением. Ряд оценочных расчетов показывает, что при не очень больших плотностях результирующего излучения (теоретически при [c.86]

РАВНОВЕСИЕ (статистическое характеризует замкнутую систему многих частиц, в котором средние значения физических величин, характеризующих систему, не зависят от времени термодинамическое — состояние замкнутой системы, в которое она самопроизвольно переходит спустя достаточно большой промежуток времени устойчивое обычно восстанавливается при малых нарушениях вследствие диссипации энергии фазовое—одновременное сосуществование термодинамически равновесных фаз в многофазной системе химическое— состояние системы, характеризуемое постоянством концентраций химически реагирующих между собой компонентов) РАДИОАКТИВНОСТЬ (есть самопроизвольное превращение одних атомных ядер в другие, сопровождаемое испусканием элементарных частиц естественная наблюдается у ядер, существующих в природных условиях искусственная происходит искусственно посредством ядерных реакций) РАДИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — люминесценция, возбужденная радиоактивным или рентгеновским излучением РАДИО- [c.268]

Когда лучистая энергия находится в термодинамическом равновесии с окружающими ее телами, излучение называется равновесным. К равновесноМу излучению могут быть применены общие законы термодинамики. [c.127]

В недрах звёзд, от центра и практически до фотосферы, справедливо приближение лучистой теплопроводности, в соответствии с к-рым для в (1) используется термодинамически равновесное, определяемое законом Планка, значение = (4я/с)Д (Т), где В (7 ) — равновесная интенсивность излучения см. Планка закон излучения). В результате [c.325]

Из всего сказанного выше очевидно, что к равновесному излучению в полости применимы общие термодинамические закономерности. [c.192]

Принятие локального термодинамического равновесия существенно облегчает задачу, поскольку все радиационные характеристики вещества в этом случае однозначно зависят только от частоты и термодинамических параметров. Поэтому для определения излучательных и поглощательных характеристик достаточно рассмотреть йзлучающие системы, в которых устанавливается термодинамически равновесное излучение, подчиняющееся общим закономерностям, вытекающим из принципов термодинамики. Такое рассмотрение равновесных излучающих систем позволяет установить ряд законов, которым подчиняется термодинамически равновесное излучение, и пайти связь излучательных и поглощательных характеристик вещества в условиях термодинамического равновесия. [c.59]

Систематически излагается термодинамика и статистическая теория миогочастичных райиовесных систем. В основу статистической физики равновесных идеальных и неидеальных систем положены метод Гиббса и метод функций распределения Боголюбова. Излагается классическая и квантовая теория газа, твердого тела, равновесного излучения, статистическая теория плазмы и равновесных флуктуаций. Обсуждаются методологические вопросы курса, В книге рассматриваются также некоторые новые вопросы, еще не вошедшие в программу теория критических индексов, вариационный принцип Боголюбова, термодинамическая теория возмущений, интегральные уравнения для функций распределения (уравнение самосогласованного поля,, интегральное уравнение Боголюбова—Борна—Грина, уравнение Перкуса— Иевика). [c.2]

Второе свойство равновесного излучения заключается в отсутствии у него поляризации для любого направления луча S и любой частоты v. Это свойство вытекает из следующих соображений. Если бы в условиях термодинамического равновесия существовала поляризация для какого-то одного направления и одной длины волны, то, поставив на пути распространения этого луча поляризационное устройство, пропускающее волны определенной поляризации, можно было бы осуществить перенос излучения в термодинамичеоки равновесной системе, что противоречит второму началу термодинамики. Следовательно, равновесное излучение должно обладать естественной поляризацией и ни одна ориентация электромагнитного вектора е должна иметь преимущества перед другими для всех частот и направлений луча. [c.61]

Таким образом, найденная из термодинамических рассуждений функция (2-31) показывает, что полная объемная плотность энергии равновесного излучения в вакууме пролорциональна четвертой степени абсолютной температуры системы. Подставляя (2-31) в (2-20) — (2-22), получаем выражения для полных величин интенсивности, поверхностной плотности и давления равновесного излучения [c.68]

Излученяе У, в. При увеличении интенсивности У. в. возрастает роль эл.-магн. излучения в формировании её структуры. Если темп-ра выше нес, десятков тысяч К и газ достаточно плотный для того, чтобы излучение за У. в. было термодинамически равновесным, ширина У. в. определяется лучистым теплообменом. Все газы непроз- [c.209]

Молекулириый аспект. Накопление биологически важных молекул (липиды, сахара, аминокислоты, нуклеотиды) в необходимых для Э. б. кол-вах в термодинамически равновесных условиях невозможно. В открытой системе оно возможно благодаря воздействию УФ и космич. излучения, электрич. разрядам н перепадам темп-ры. Наиб, вероятно образование и накопление упомянутых молекул в горячих водоёмах в результате вулканич. деятельности. 485 [c.485]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...