Теплообмен излучением
Тепловое излучение — процесс распространения энергии с помощью электромагнитных волн. Причина теплового излучения — нерегулярное торможение заряженных частиц в теле (электроны, ионы).
Тепловое излучение — поверхностное явление СЮ3 4- 1 мм).
Равновесное тепловое излучение — при термодинамическом равновесии с веществом:
- — энергия фотона: hv, дж, где h = 6,63 • 10-34 (дж-с) — постоянная Планка (квант действия), v — частота, с-1;
- — импульс фотона: —, где с — скорость света в вакууме (с =
с
= 3 • 108 м/с);
і й
— длина волны: А = —;
v
Примечание: v = const, А = var из-за с - var (зависит от вещества). Для теплового излучения 10-7 < А < 10-4 м.
- — спектр излучения зависит от Т:
- • 0 < А < — непрерывный спектр;
- • М < А < N — селективный спектр;
- — монохроматическое тепловое излучение: Ао < А < Ао + dA, dA
- --мало;
Ао
- — интегральное тепловое излучение (или полный поток) — это энергия, излучаемая телом, Q, Вт;
- — излучательная способность Е = ~^’ Вт/м2 — плотность потока интегрального теплового излучения (поток с единицы поверхности); Q = J EdF;
F
— спектральная излучательная способность (спектральная плотность потока излучения):
Яркость (интенсивность) излучения
это количество энергии, испускаемое в единицу времени в направлении угла v элементарной площадкой dF, отнесенное к единице телесного угла и единице проекции этой площадки на плоскость, перпендикулярную направлению излучения.
т dI
=--спектральная яркость излучения.
dZ
Рис. 10.1. К определению восприятия излучения телом
или
где А = — поглощательная способность тела (коэффициент по
глощения) ;
R - — отражательная способность тела (коэффициент отра
жения) ;
D = — пропускательная способность (прозрачность) тела (ко
эффициент пропускания).
А = 1; R = D = 0 — абсолютно черное тело;
D = 1; А = R = 0 — абсолютно прозрачное тело;
R = 1; А = D = 0 — абсолютно зеркальное тело.
Твердые тела (большинство): D = 0 А + R = 1.
Абсолютно белое тело — яркость отраженного излучения во всех направлениях одинакова.
Абсолютно зеркальное тело — отражение подчиняется законам оптики.
Абсолютно черное тело — поглощение энергии любых длин волн.
Примечание: А < 1 — серое тело (как правило, селективно поглощающее, А = А(Л)).
Спектральные составы собственного и отраженного излучения могут быть различными.
Рис. 10.2. К определению связи эффективного излучения и потока результирующего излучения
Еэф — эффективное излучение.
Поток результирующего излучения qpe3:
— для I — I:
— для II — II:
Связь qpe3, Еэф.
