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精彩詞條熱輻射
補(bǔ)充:0 瀏覽:20769 發(fā)布時(shí)間:2012-4-26
熱輻射,thermal radiation ,物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。熱量傳遞的3種方式之一。一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射,溫度愈高,輻射出的總能量就愈大,短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜,波長(zhǎng)覆蓋范圍理論上可從0直至∞,一般的熱輻射主要靠波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)傳播。由于電磁波的傳播無(wú)需任何介質(zhì),所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。
分布 溫度較低時(shí) ,主要以不可見(jiàn)的紅外光進(jìn)行輻射,當(dāng)溫度為300℃時(shí)熱輻射中最強(qiáng)的波長(zhǎng)在紅外區(qū)。當(dāng)物體的溫度在500℃以上至800℃時(shí),熱輻射中最強(qiáng)的波長(zhǎng)成分在可見(jiàn)光區(qū)。 關(guān)于熱輻射,其重要規(guī)律有4個(gè):基爾霍夫輻射定律、普朗克輻射分布定律、斯蒂藩-玻耳茲曼定律、維恩位移定律。這4 個(gè)定律,有時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為熱輻射定律。 物體在向外輻射的同時(shí),還吸收從其他物體輻射來(lái)的能量。物體輻射或吸收的能量與它的溫度、表面積、黑度等因素有關(guān)。但是,在熱平衡狀態(tài)下,輻射體的光譜輻射出射度(見(jiàn)輻射度學(xué)和光度學(xué))r(λ,T)與其光譜吸收比a(λ,T)的比值則只是輻射波長(zhǎng)和溫度的函數(shù),而與輻射體本身性質(zhì)無(wú)關(guān)。 上述規(guī)律稱(chēng)為基爾霍夫輻射定律,由德國(guó)物理學(xué)家G.R.基爾霍夫于1859年建立。式中吸收比a 的定義是:被物體吸收的單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)的輻射通量與入射到該物體的輻射通量之比。該定律表明,熱輻射輻出度大的物體其吸收比也大,反之亦然。黑體是一種特殊的輻射體,它對(duì)所有波長(zhǎng)電磁輻射的吸收比恒為1。黑體在自然條件下并不存在,它只是一種理想化模型,但可用人工制作接近于黑體的模擬物。即在一封閉空腔壁上開(kāi)一小孔,任何波長(zhǎng)的光穿過(guò)小孔進(jìn)入空腔后,在空腔內(nèi)壁反復(fù)反射,重新從小孔穿出的機(jī)會(huì)極小,即使有機(jī)會(huì)從小孔穿出,由于經(jīng)歷了多次反射而損失了大部分能量 。對(duì)空腔外的觀察者而言,小孔對(duì)任何波長(zhǎng)電磁輻射的吸收比都接近于1,故可看作是黑體。將基爾霍夫輻射定律應(yīng)用于黑體,由此可見(jiàn),基爾霍夫輻射定律中的函數(shù)f(λ,T)即黑體的光譜輻射出射度。 輻射換熱的發(fā)展歷史 1889年O.lummer等測(cè)定了黑體輻射光譜能量分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 1879年J.Stefan根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確立了黑體輻射力正比絕對(duì)溫度的四次方規(guī)律。 1884年L.Boltzmann從理論上證實(shí)了上述定律。 M.Planck 1896年Wien位移定律。 19世紀(jì)末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。 特點(diǎn) 熱輻射的特點(diǎn): 1、任何物體,只要溫度高于0K ,就會(huì)不停地向周?chē)臻g發(fā)出熱輻射; 2、可以在真空中傳播; 3、伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變; 4、具有強(qiáng)烈的方向性; 5、輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān); 6、發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。 1900年M.Planck定律。 本質(zhì) (1) 輻射人體熱輻射 [1]:物體以電磁波的方式向外傳遞熱量的過(guò)程。 (2) 輻射能:物體以電磁波的方式向外傳遞的能量。 通常以輻射表示輻射能。 (3) 熱輻射:因熱引起的電磁波輻射稱(chēng)為熱輻射。它是由物體內(nèi)部微觀粒子在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所激發(fā)出來(lái)的。激發(fā)出來(lái)的能量分為紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)等。其中紅外線(xiàn)對(duì)人體的熱效應(yīng)顯著。(4) 能量轉(zhuǎn)換:內(nèi)能->輻射能->輻射能->內(nèi)能 A 物體(發(fā)射)----> B 物體(吸收) (5) 輻射換熱:是指物體之間相互輻射和吸收過(guò)程的總效果。當(dāng)物體的溫度處于平衡時(shí),則它們之間輻射和吸收的能量相等,處于熱的動(dòng)平衡狀態(tài)。 (6) 電磁波的速率、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系: c= nl 電磁波的特性取決于波長(zhǎng)或頻率。在熱輻射分析中通常用波長(zhǎng)來(lái)描述電磁波。 (7) 電磁波的波譜 熱射線(xiàn)的本質(zhì)決定了熱輻射過(guò)程有如下特點(diǎn): (1) 它是依靠電磁波向物體傳輸熱量,而不是依靠物質(zhì)的接觸來(lái)傳遞熱量。 。2) 輻射換熱過(guò)程中伴隨著能量的兩次轉(zhuǎn)換:物體的內(nèi)能 ® 輻射能; 。ń邮埽┹椛淠 ® (轉(zhuǎn)換)內(nèi)能 (3) 一切物體只要其溫度 T>0K ,都在不斷發(fā)射熱射線(xiàn)。 電磁波具有波粒二象性。 2.輻射能的吸收、反射、透射熱射線(xiàn)與光的特性相同,所以光的投射、反射、折射規(guī)律對(duì)熱射線(xiàn)也同樣適用。 其他補(bǔ)充 |
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