什么是辐射传热 - 定义w88优德备用网址 微博

辐射传热是由电磁辐射w88优德备用网址 微博介导的,称为热辐射,这种辐射是由于物体的温度而产生的。辐射传热w88优德备用网址 微博

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太阳
太阳通过氢核的核融合到氦气中产生其能量。在其核心中,太阳融合了每秒620万吨氢气。
来源:HyperphySics.phy-Astr.gsu.edu.

在前面几章中,我们已经讨论过了对流传导,这需要存在物质作为培养基以从更热到较冷的区域携带热量。但是第三种传热,w88优德备用网址 微博辐射热转印w88优德备用网址 微博,根本不需要任何介质。一般来说,辐射热转印w88优德备用网址 微博从一个表面到另一个表面是辐射离开第一表面的另一个零点,其另一个与第二表面到达的相同。辐射热转印w88优德备用网址 微博是介导的电磁辐射, 被称为热辐射,由于它产生的温度身体。任何具有上述温度的材料绝对零度发出一些辐射能。最多活力这种类型是在的红外线区域电磁谱虽然其中一些是可见区域。辐射热传递最重要的例子之一是地球对太阳辐射的吸收,其次是其输出热辐射。w88优德备用网址 微博这些过程确定了地球的温度和气候。

热辐射

热辐射热辐射电磁谱的红外区域中是电磁辐射,尽管它中的一些是在可见区域中。术语热辐射经常用于将这种形式的电磁辐射与其他形式区分开,例如无线电波,X射线或伽马射线。它是由带电粒子的热运动产生的,因此任何具有高于绝对零的温度的材料都会产生一些材料辐射能热辐射能量传递不需要任何介质。事实上,辐射传递的能量是最快的(以光速),而且在真空中不会衰减。

与热传递相反w88优德备用网址 微博传导对流热辐射传热发生在两个被比两个物体都冷的介质隔开的物体之间。w88优德备用网址 微博例如,太阳辐射在经过高海拔的冷大气层层后到达地球表面。

Stefan-Boltzmann法律

辐射热转印w88优德备用网址 微博速率,q [w / m2],从一个物体(如黑体)到它的周围是成比例的四次方绝对温度,可以用下式表示:

q =εσt.4.

在哪里σ一个基本物理常数叫做Stefan-Boltzmann常数,哪个等于5.6697×108W / M.2K.4.。这Stefan-Boltzmann常数被命名在约瑟夫·斯特凡(他发现了Stefan-Boltzman法律实验在1879年)和Ludwig Boltzmann(理论上才派生它)。可以看出,辐射热传递很重要w88优德备用网址 微博在非常高的温度下在真空中

发射率
发射率,ε.,材料表面的效率是它发射能量的效率热辐射并在0.0和1.0之间变化。

各种材料的发射率根据定义,一个黑人在热平衡中具有发射率ε= 1.0。真实的物体不会像一个完美的黑体那样辐射那么多的热量。它们比黑色身体辐射少散热,因此称为灰色体。要考虑到真实物体是灰色的事实,是Stefan-Boltzmann法律必须包括发射率。数量上,发射率是由斯特凡-Boltzmann定律给出的相同温度的理想黑色表面的热辐射与辐射的比率。发射率只是我们将黑色体温传递乘以考虑到黑体是理想情况的因素。w88优德备用网址 微博

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。

吸收率
各种材料的发射率表面的另一个重要的辐射特性是它的吸收率α,这是入射在表面吸收的表面上的辐射能量的分数。与发射率一样,吸收率的值在0 <α<1的范围内。

从它的定义,一个黑人,这是一个理想化的物理物体,吸收所有的事件电磁辐射,无论频率还是发病率。也就是说,黑人是一个完美的吸收器。因为真实的物体吸收率少于统一,真正的物体无法吸收所有入射光。不完全的吸收可以是由于某些入射光透过身体或其中的一些反射在主体的表面上。

一般来说,吸收率发射率是由Kirchhoff的热辐射定律,哪些州:

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

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。

正如写的那样,斯蒂芬玻尔兹曼定律给出单个物体的辐射强度。但是使用这件事斯蒂芬玻尔兹曼定律,我们还可以确定两个物体之间的辐射热传递。w88优德备用网址 微博朝向彼此辐射的两个体具有它们之间的净热量。它们之间的热量净流量是:

q =εσa.1 - 2(T.4.1-T.4.2)[j / s]

q =εσ(t4.1-T.4.2)[J / M2S]

区域因素a1 - 2是物体2和物体1看到的面积,计算起来相当困难。

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。一种身体发出的最大金额它的绝对温度被称为a黑人

黑体辐射一种黑人是一种理想化的物质,具有特定的性质。根据定义,处于热平衡中的黑体具有发射率ε= 1.0。真实的物体不会像一个完美的黑体那样辐射那么多的热量。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。

吸收率发射率是由Kirchhoff的热辐射定律,一个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,这也是最高可能的价值。也就是说,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。

也可以看看:紫外线灾难

黑体发射能力

黑体发射力量E.B.[w / m2],从黑体到它的周围成正比四次方绝对温度,可以通过以下等式表示:

E.B.=σT4.

在哪里σ一个基本物理常数叫做Stefan-Boltzmann常数,哪个等于5.6697×108W / 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:

所有高于绝对零度的物体都会放射出一定的热量。太阳和地球都向对方辐射热量。这似乎违反了热力学的第二律w88优德app,声明说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,第二定律仍然满足。

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