什么是热辐射-辐射热-定义

热辐射-辐射热。热辐射是电磁辐射,在电磁波谱的红外区域,虽然它的一些是在可见光区域。优德app热能工程

热辐射 - 辐射热

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。

相对于热传递通过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。

斯蒂芬玻尔兹曼定律

辐射传热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 =εσT4.

在哪里σ一个基本物理常数叫做斯蒂芬玻尔兹曼常数,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法律和路德维希·玻尔兹曼(他很快从理论上推导出了它)。可见,辐射传热是重要的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到1.0之间变化。

各种材料的发射率根据定义,黑体在热平衡中,辐射率为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,是斯蒂芬玻尔兹曼定律必须包括发射率。定量,发射率是由斯蒂芬-玻尔兹曼定律所给出的在相同温度下,来自一个表面的热辐射与来自一个理想黑色表面的辐射的比值。发射率只是我们乘上黑体传热的一个因素,考虑到黑体是理想情况。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,即入射到某一表面的辐射能量被该表面吸收的比例。与发射率一样,吸收率的取值范围为0 < α < 1。

从它的定义,一个黑体,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的热辐射定律的状态:

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

可见辐射只占0.4至0.76纳米的窄带,我们不能根据肉眼观察来判断表面的黑度。例如,考虑白纸反射可见光,因此呈现白色。另一方面,红外线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长辐射。

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。但是使用这件事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 微博互相辐射的两个物体之间有净热流。它们之间的净热流率为:

q =εσa.1 - 2(T4.1-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身体的状况表面以及表面温度。因此,各种材料即使在相同的温度下,也会发出不同数量的辐射能。一种身体发出的最大金额它的绝对温度被称为a黑体

黑体辐射一种黑体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,一个黑体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=吸光系数α

一种黑体吸收所有入射电磁辐射,无论频率或入射角。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,一个黑体是一个完美的吸收器(和完美的发射器)。

可见辐射只占0.4至0.76纳米的窄带,我们不能根据肉眼观察来判断表面的黑度。例如,考虑白纸反射可见光,因此呈现白色。另一方面,红外线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长辐射。

也可以看看:紫外线灾难

光谱-热辐射

斯蒂芬玻尔兹曼定律决定了黑体的总发射功率EB.,它是所有波长辐射的总和。普朗克定律描述了黑体辐射的光谱,它只取决于物体的温度,并与光谱黑体发射功率E。这个定律是以德国理论物理学家马克斯·普朗克的名字命名的,他在1900年提出了这个定律。普朗克定律是现代物理学和量子理论的开拓结果。普朗克假设能量辐射和吸收离散的“量子”(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:

普朗克定律方程在哪里

  • B.ν(v, T)光谱亮度(单位立体角和单位面积的功率)是否与传播的频率密度呈正相关ν温度下热平衡时单位频率辐射
  • H普朗克常数是多少
  • C是真空中的光速
  • K.B.玻尔兹曼是常数吗
  • ν是电磁辐射的频率
  • T.身体的绝对温度是多少

普朗克定律具有以下重要特征:

  • 发射的辐射随波长不断变化。
  • 在任何波长,发出的辐射的大小随温度的增加而增加。
  • 辐射集中的光谱区域与温度有关,随着温度的升高,较短的波长出现较多的辐射(维恩位移定律)。
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辐射

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