什么是黑体辐射 - 定义

黑体辐射也称为热辐射,腔辐射,完全辐射或温度辐射。以下三个法律与黑体辐射有关。优德app热工程学

黑体辐射

已知从给定波长的表面发出的辐射能量的量取决于材料身体和它的状况表面以及表面温度。因此,各种材料即使它们处于相同温度,也可以发出不同量的辐射能量。一种身体那散发了最大金额其绝对温度的热量称为a黑人

黑体辐射一种黑人是一个理想化的物理体,具有特定的性质。根据定义,热平衡中的黑色体具有发射率ε.= 1.0。真正的物体不会像完美的黑色身体那样辐射热量。它们比黑色身体辐射少散热,因此称为灰色体。

黑体的表面以室温(25°C,298.15 k)在每平方米的约448瓦的速率下发射热辐射。具有小于1.0(例如铜线)的排放性的真实物体以相应的较低速率发射辐射(例如448 x 0.03 = 13.4 w / m2)。发射率在传热问题中起着重要作用。w88优德备用网址 微博例如,太阳能集热器包括具有非常低发射率的选择性表面。这些收集器通过排放热辐射来浪费很小的太阳能。

自从此以来吸收率发射率与之相互联系Kirchhoff的热辐射定律, 一种黑人也是电磁辐射的完美吸收器。

Kirchhoff的热辐射定律

对于在热力学平衡中发射和吸收热辐射的任意体,发射率等于吸收性。

发射率ε.=吸收率α.

一种黑人无论发生频率还是入射角,都吸收所有入射电磁辐射。它的吸收率因此,等于统一,这也是最高的价值。这是一个黑人是A.完美的吸收器(和A.完美的发射器)。

注意,可见辐射占据0.4至0.76nm的光谱非常窄的频带,我们不能在视觉观察的基础上对表面的黑暗进行任何判断。例如,考虑反映可见光的白皮书,因此看起来很白色。另一方面,红外辐射基本上是黑色的(吸收率α= 0.94)由于它们强烈地吸收了长波长辐射。

黑体发射力量

黑体发射力量E.B.[w / m2],从黑人到周围的环境比成比例第四权力绝对温度,可以通过以下等式表示:

E.B.=Σt.4.

在哪里σ.是一个叫做的基本物理常数Stefan-Boltzmann常数,哪个等于5.6697×10-8W / M.2K.4.并且T是K的绝对温度。

术语黑人由1860年由德国物理学家Gustav Kirchhoff引入。黑体辐射也被称为热辐射,腔辐射,完全辐射或温度辐射。以下三项法律与黑体辐射相关联:

  • Kirchhoff的法律。本法提供了对象的发射率和吸收性之间的关系。
  • 普朗克的法律。本法描述了黑体辐射的光谱,这仅取决于物体的温度。
  • 维恩的流离失所法。本法决定了发出辐射最有可能的频率。
  • Stefan-Boltzmann法律。本法给出了辐射强度。

绝对零温度以上的所有尸体辐射一些热量。太阳和地球都朝着彼此辐射出来。这似乎违反了热力学的第二律w88优德app,哪些州热量不能自发流动从冷系统到热系统,无需在系统上执行外部工作。悖论是解决的,即每个机构必须在另一个身体视线上接受来自它的辐射。因此,每当凉爽的主体辐射到热身时,热体也必须辐射热量到凉芯。此外,热体将辐射比冷体更高的能量。不同排放性的案例由此解决了Kirchhoff的热辐射定律,这使得具有低发射率的物体也具有低吸收性。因此,热量不能自发流动从冷系统到热系统,第二律仍然满足。

光谱 - 黑体辐射

Stefan-Boltzmann法律确定总黑体发射力,EB.,这是所有波长发出的辐射的总和。普朗克的法律描述了黑体辐射的光谱,这仅取决于物体的温度,并涉及光谱黑体发射力,Ebλ.。这项法律以德国理论物理学家Max Planck命名,他于1900年提出。普朗克定律是现代物理学和量子理论的开拓结果。普朗克的假设能量辐射和吸收离散的“Quanta”(或能量包)精确地匹配了观察到的黑体辐射图案并解决了紫外线灾难

使用该假设,普朗克表明,在绝对温度T处为频率ν的主体的光谱辐射由:

Plancks Law  - 方程式在哪里

  • B.ν(v,t)光谱光谱是频谱辐射(每单位的功率固体角度和每单位面积正常到传播)频率密度ν温度下热平衡时单位频率辐射
  • H是普通的普通
  • C是真空中的光速
  • K.B.是boltzmann常数
  • ν是电磁辐射的频率
  • T.是身体的绝对温度

普朗克定律具有以下重要特点:

  • 发出的辐射随波长而连续变化。
  • 在任何波长下,发射辐射的大小随着温度的增加而增加。
  • 散射浓缩的光谱区域取决于温度,随着温度升高而在短波长时出现的辐射(维恩的流离失所法)。
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