Законы равновесного теплового излучения (термодинамика излучения)

ЗАКОНЫ РАВНОВЕСНОГО ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (Термодинамика излучения) [c.227]

Дальнейшие измерения полностью подтвердили эту закономерность. Точное значение постоянной закона Стефана — Больцмана а о = 5,672-10 е7 г/ж2°К или приближенно ао = 5,7-10. Пользуясь законом Стефана — Больцмана, справедливым для условий равновесного теплового излучения и вытекающим из приложения законов термодинамики к лучистой энергии, можно ввести понятие о лучистой температуре. Это важное понятие было введено Б. Б. Голицыным (1893 г.). [c.392]

В проблемах теплового излучения особо важное значение имеет понятие так называемого равновесного излучения. Для установления этого понятия рассмотрим полость с неподвижными и непрозрачными стенками, температура которых поддерживается постоянной. Атомы и молекулы стенок переходят в возбужденные состояния за счет энергии теплового движения и при обратных переходах в невозбужденные состояния дают излучение, заполняющее полость. Падая на стенки полости, лучистая энергия частично отражается, частично поглощается. Происходит изменение направления распространения, спектрального состава, поляризации, интенсивности излучения. В результате всех этих процессов, как это следует из общего начала термодинамики, в полости в конце концов устанавливается макроскопически вполне определенное состояние излучения, при котором за каждый промежуток времени количество излученной лучистой энергии определенного цвета, направления распространения и поляризации в среднем равно количеству поглощенной энергии того же цвета, направления распространения и поляризации. Как и всякое равновесное состояние, оно характеризуется тем, что каждому микропроцессу, происходящему в системе, с той же вероятностью соответствует микропроцесс, идущий в обратном направлении (принцип детального равновесия). Благодаря этому состояние излучения в полости и остается макроскопически неизменным во времени. Переход в равновесное состояние, как и всякий статистический процесс, управляется вероятностными законами. В полости устанавливается хаотическое состояние излучения, которому соответствует наибольшая вероятность. Оно и называется равновесным излучением. [c.675]

Первое и второе начала термодинамики для равновесного теплового излучения (законы Стефана—Больцмана и Кирхгофа). Следуя второй особенности феноменологического метода, воспользуемся основными началами термодинамики для определения связи между полусферической плотностью собственного интегрального лучистого потока соб температурой Т и физическими свойствами каждого из тел, участвующих в лучистом теплообмене. [c.329]

История его открытия началась еще в конце прошлого века, когда Планк получил формулу, описываюш,ую распределение энергии в спектре электромагнитного поля, которое находится в равновесии со стенками полости, когда температура этих стенок поддерживается постоянной. Постановка задачи о равновесном излучении основывалась на известных фактах что электромагнитное поле обладает энергией и подчиняется законам термодинамики. Следовательно, используя методы термодинамики, можно вычислить, как должна распределяться энергия по частотам, чтобы ее поток, передаваемый электромагнитным полем стенкам полости, был бы в точности компенсирован обратимым потоком энергии от стенок к электромагнитному полю. Однако эта задача оказалась намного труднее, чем казалось вначале . Решение пришло только тогда, когда Планк и Эйнштейн поняли, что изучение и поглощение света происходит не непрерывно, а порциями — квантами. Эта гипотеза привела к знаменитой формуле Планка, описывающей спектр, который находится в равновесии с резервуаром при некоторой температуре Т. Таким образом, стало возможным приписывать температуру полю излучения. Более того, Эйнштейн показал, что поле излучения можно рассматривать как газ, состоящий из фотонов — квантов. Равновесие между таким газом и стенками могло наступить лишь тогда, когда вероятность поглощения кванта с какой-либо частотой находилась бы в определенном соотношении с вероятностью его излучения стенкой. (Кванты взаимодействуют друг с другом очень слабо, поэтому в отличие от газа, в котором тепловое равновесие устанавливается благодаря столкновению молекул между собой, в поле излучения основную роль играет взаимодействие со стенками.) Надо было найти такое выражение для вероятностей, чтобы они привели к формуле Планка. [c.135]

Напоминаем читателю, что формула (8.35) была получена применением к равновесному тепловому излучению законов термодинамики и теоремы Больцмана о равнораспределении энергии по степеням свободы. Очевидно, что полученные соотнопшния удовлетворяют термодинамической формуле Вина (8.6). Для [c.422]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...