什么是Stefan-Boltzmann定律- Stefan-Boltzmann常数定义

斯蒂芬-玻尔兹曼定律给出了单个物体的辐射强度。斯蒂芬-玻尔兹曼常数是以约瑟夫·斯蒂芬和路德维希·玻尔兹曼的名字命名的。优德app热能工程

斯蒂芬玻尔兹曼定律

辐射传热w88优德备用网址 微博率,q [W / m2],从一个物体(如黑体)到它周围的物体是成比例的四次方绝对温度可以用下式表示:

q =εσT4

在哪里σ有一个基本物理常数叫做斯蒂芬玻尔兹曼常数等于5.6697×108W / m2K4。的被命名为Stefan-Boltzmann常数以约瑟夫·斯戴芬(他在1879年通过实验发现了斯戴芬-玻尔兹曼定律)和路德维希·玻尔兹曼(他在不久后从理论上推导出了这个定律)命名。可见,辐射传热是很重要的w88优德备用网址 微博在很高的温度下在真空中

发射率
,发射率ε在一个材料的表面,是它的效率在发射能量作为热辐射在0.0和1.0之间变化。

各种材料的发射率根据定义,黑体在热平衡时,发射率为ε= 1.0。真正的物体散发的热量不像完美的黑体那样多。它们放射的热量比黑体少,因此被称为灰色体。考虑到真实物体是灰色的这一事实斯蒂芬玻尔兹曼定律必须包括发射率。定量,发射率是一个表面的热辐射与一个由斯蒂芬-玻尔兹曼定律给出的理想黑色表面在相同温度下的辐射之比。发射率是一个简单的因子,我们乘以黑体传热考虑到黑体是理想情况。w88优德备用网址 微博

在室温(25°C, 298.15 K)下,黑体表面的热辐射速率约为448瓦/平方米。辐射率小于1.0的真实物体(例如铜线)的辐射速率相应较低(例如448 x 0.03 = 13.4 W/m)2)。辐射率在传热问题中起着重要的作用。w88优德备用网址 微博例如,太阳能集热器采用具有非常低发射率的选择性表面。这些集热器通过散发热辐射而浪费的太阳能非常少。

吸收率
各种材料的发射率表面的另一个重要的辐射性质是它的吸收率,α,即入射到表面并被表面吸收的辐射能的比例。与发射率一样,吸收率也在0 < α < 1范围内。

根据它的定义,a黑体它是一个理想化的物质身体,吸收所有的事件电磁辐射,而与入射角和频率无关。也就是说,黑体是一种完美的吸收体。因为对于真实的对象吸收率如果没有统一,一个真实的物体就不能吸收所有的入射光。不完全吸收可能是由于一些入射光通过身体或一些在身体表面反射。

一般来说,吸收率发射率都是由基尔霍夫热辐射定律的状态:

对于任意在热力学平衡中发射和吸收热辐射的物体,发射率等于吸收率。

发射率ε =吸收率α

需要注意的是,可见辐射在0.4 - 0.76 nm的光谱中占据了非常窄的波段,我们不能通过视觉观察来判断表面的黑度。例如,考虑反射可见光的白纸,因此看起来是白色的。另一方面,它的红外辐射基本上是黑色的(吸收率α = 0.94),因为它们强烈地吸收长波辐射。

正如所写的那样斯蒂芬玻尔兹曼定律给出单个物体的辐射强度。但使用斯蒂芬玻尔兹曼定律,我们也可以确定两个物体之间的辐射传热。w88优德备用网址 微博两个互相辐射的物体之间有净热流。它们之间的净热量流动速率为:

Q =εσ1 - 2(T41−T42) (J / s)

q =εσ(T41−T42[J / m2s]

面积因子A1 - 2,是体1的体2所观察到的面积,计算起来相当困难。

黑体辐射

众所周知,在一个给定的波长下,从一个表面发出的辐射能的多少取决于材料身体和它的状态表面还有表面温度。因此,不同的材料即使在相同的温度下也会发射出不同的辐射能。一个身体发出的最大数量热的绝对温度为a黑体

黑体辐射一个黑体是一种理想化的物理肉体,具有特定的属性。根据定义,处于热平衡状态的黑体有发射率ε= 1.0。真正的物体散发的热量不像完美的黑体那样多。它们放射的热量比黑体少,因此被称为灰色体。

在室温(25°C, 298.15 K)下,黑体表面的热辐射速率约为448瓦/平方米。辐射率小于1.0的真实物体(例如铜线)的辐射速率相应较低(例如448 x 0.03 = 13.4 W/m)2)。发射率在传热问题中起着重要的作用。w88优德备用网址 微博例如,太阳能集热器采用具有非常低发射率的选择性表面。这些集热器通过散发热辐射而浪费的太阳能非常少。

吸收率发射率都是由基尔霍夫热辐射定律,一个黑体也是电磁辐射的完美吸收器。

基尔霍夫热辐射定律:

对于任意在热力学平衡中发射和吸收热辐射的物体,发射率等于吸收率。

发射率ε =吸收率α

一个黑体吸收所有入射的电磁辐射,不论入射的频率或角度。它的吸收率因此等于统一,这也是最高可能的值。也就是说,一个黑体是一个完美的吸收器(和完美的发射器)。

需要注意的是,可见辐射在0.4 - 0.76 nm的光谱中占据了非常窄的波段,我们不能通过视觉观察来判断表面的黑度。例如,考虑反射可见光的白纸,因此看起来是白色的。另一方面,它的红外辐射基本上是黑色的(吸收率α = 0.94),因为它们强烈地吸收长波辐射。

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参见:

辐射

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