Термодинамика и проблема излучения

Таким образом, зная универсальную функцию интенсивности (2-5), можно найти все другие спектральные и полные характеристики поля равновесного излучения в вакууме. Однако для нахождения конкретного выражения универсальной функции (2-5) недостаточно знания только основных принципов термодинамики. Как будет показано ниже, нахождение этой функции явилось довольно сложной проблемой, успешно решенной М. Планком в 1900 г. лишь при использовании новых квантовых представлений об энергии излучения. [c.63]

Напоминаю, что до 20-х годов теплотехнические исследования ограничивались испытаниями агрегатов с целью определения их эксплуатационных характеристик и сдачи агрегатов заказчику. Моп ности агрегатов были малыми, а экономичность низкой. Новые агрегаты строились мало отличными от находившихся в эксплуатации, вследствие чего проблемы теплотехники резко не выступали, так сказать, вуалировались. Представления о физике явлений в тепловых агрегатах были узкими и по существу охватывались только рамками термодинамики в узком смысле и балансными соотношениями горения. Начав изучение тепловых процессов в деталях, Михаил Викторович показал, что в работе тепловых агрегатов весьма большую роль играют характер движения газов и жидкостей, компоновка отдельных узлов, условия теплопередачи конвекцией, излучением и теплопроводностью. Полученные Михаилом Викторовичем и его учениками количественные закономерности были положены затем в основу тепловых и гидравлических расчетов тепловых аппаратов. Тем самым, было обеспечено научно-обоснованное проектирование и сравнительно легкое освоение в эксплуатации современных мощных паровых котлов и других тепловых аппаратов в начальный период грандиозного по масштабам развития теплоэнергетики в конце 20-х и начале 30-х годов. [c.250]

В тех случаях, когда необходимая энергия сообщается нагреванием, т. е. подводом теплоты, излучение называется тепловым или температурным. Среди различных видов свечения оно занимает особое место. В противоположность всем видам люминесценции это единственный вид излучения, который может находиться в состоянии термодинамического равновесия с телами. Поэтому физика теплового излучения представляет собой связующее звено между термодинамикой и оптикой. Объединение статистической механики и электромагнитной теории в проблеме теплового, излучения разорвало рамки классической физики и дало начало одной из величайших революций в физике. [c.418]

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]

Результатами, изложенными в предыдущих параграфах, исчерпывается все, что могла дать феноменологическая термодинамика в проблеме теплового излучения. Ее оказалось недостаточно для решения основной - проблемы теории теплового излучения определения функции Ыщ (ю, Т) или функции /(о(сй, Т), связанной с ней соотношением (112.6). Для этого оказалось необходимым привлечь статистические методы и учесть квантовые свойства вещества и излучения. Первая попытка теоретического решения указанной проблемы была предпринята в 1887 г. В. А. Михельсоном (1860— 1927). В то время, как показало последующее развитие физики, правильное решение рассматриваемой проблемы было, конечно, невозможно. Заслуга Михельсона состоит в том, что он привлек внимание физиков к одной из важнейших проблем, решение которой положило начало квантовой физики. [c.692]

В конце XIX в. классическая термодинамика столкнулась с проблемой установления точной функциональной зависимости и и,Т) и 1 и,Т). Любые теоретические рассмотрения, основанные на известных в то время принципах, не приводили к согласию с экспериментальными определениями и и,Т). Эта фундаментальная проблема оставалась нерешенной до тех пор, пока Макс Планк (1858-1947) не ввел революционную гипотезу кванта, согласно которой вещество поглощает и испускает излучение дискретными порциями, или квантами . Планку удалось вывести формулу, которая давала желанное согласие с экспериментально наблюдаемым распределением и и,Т) [c.281]

Все попытки, предпринимавшиеся в рамках классической термодинамики, получить зависимость и 1/, Т) для теплового излучения давали результаты, которые не согласовывались с экспериментом во всем диапазоне частот г/ от О до 00. Теперь известно, что для решения этой проблемы Планк ввел в 1901 г. гипотезу квантов. [c.287]

В конце XIX в. одной из наиболее известных проблем, решением которой занимались естественники , была частотная зависимость плотности энергии u v,T). Вильгельм Вин (1864-1928) внес важный вклад в решение этой проблемы, предприняв попытку вывести и и,Т). Вин развил метод, который позволил ему проанализировать то, что можно было бы назвать микроскопическими следствиями за.конов термодинамики. Отправной точкой было выбрано адиабатическое сжатие теплового излучения. Такое сжатие оставляет систему в состоянии теплового равновесия, но изменяет температуру так, что вьшолняется соотношение (11.3.6) VT = onst. Моделью служила система с поршнем, для которой на микроскопическом уровне был изучен сдвиг любой частоты к новому значению у , что сопровождалось изменение.м температуры, причем VT = onst. Вину удалось вывести выражение для функции и и,Т) [c.286]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...