wd wp Пошук: ⬜

Цеплавое выпраменьванне

Цеплавое выпраменьванне — электрамагнітнае выпраменьванне, якое ўзнікае за кошт унутранай энергіі цела[1]. Мае суцэльны спектр, максімум якога залежыць ад тэмпературы цела. Пры астыванні апошні зрушваецца ў даўгахвалевую частку спектра. Цеплавое выпраменьванне выпускаюць, напрыклад, нагрэты метал, зямная атмасфера і белы карлік [1][2].

Прычынай таго, што рэчыва выпраменьвае электрамагнітныя хвалі, з’яўляецца будова атамаў і малекул з зараджаных часціц, з-за чаго рэчыва працята электрамагнітнымі палямі. У прыватнасці, пры сутыкненнях атамаў і малекул адбываецца іх ударнае ўзбуджэнне з наступным высвечваннем. Характэрнай рысай з’яўляецца тое, што пры асерадненні каэфіцыента выпраменьвання паводле максвелаўскага размеркавання, пачынаючы з энергій hν ∼ kT, у спектры пачынаецца экспанентны завал[3].

У выпадку, калі выпраменьванне знаходзіцца ў тэрмадынамічнай раўнавазе з рэчывам, то такое выпраменьванне называецца раўнаважным. Спектр такога выпраменьвання эквівалентны спектру абсалютна чорнага цела і апісваецца законам Планка. Аднак ў агульным выпадку цеплавое выпраменьванне не знаходзіцца ў тэрмадынамічнай раўнавазе з рэчывам, такім чынам больш гарачае цела астывае, а халаднейшае наадварот награваецца. Спектр такога выпраменьвання вызначаецца законам Кірхгофа.

Асноўныя паняцці і характарыстыкі цеплавога выпраменьвання

Энергетычная свяцільнасць цела

Энергетычная свяцільнасць цела -

{\displaystyle ~R_{T}}

$\{\displaystyle ~R_\{T\}\}$ — фізічная велічыня, якая з’яўляецца функцыяй тэмпературы і колькасна роўная энергіі, якая выпраменьваецца целам за адзінку часу з адзінкі плошчы паверхні ва ўсіх кірунках і па ўсім спектры частот.

t S

{\displaystyle R_{T}={\frac {W}{tS}}}

$\{\displaystyle R_\{T\}=\{\frac \{W\}\{tS\}\}\}$ ;

[

]

{\displaystyle ~[R_{T}]=}

$\{\displaystyle ~[R_\{T\}]=\}$ Дж/с·м² = Вт/м²

Спектральная шчыльнасць энергетычнай свяцільнасці

Спектральная шчыльнасць энергетычнай свяцільнасці — функцыя частаты і тэмпературы, якая характарызуе размеркаванне энергіі выпраменьвання па ўсім спектры частот (або даўжынь хваль).

∫

ω , T

d ω

{\displaystyle R_{T}=\int \limits _{0}^{\mathcal {1}}r_{\omega ,T}d\omega }

$\{\displaystyle R_\{T\}=\int \limits \{0\}^\{\mathcal \{1\}\}r\{\omega ,T\}d\omega \}$

Аналагічную функцыю можна напісаць і праз даўжыню хвалі

∫

λ , T

d λ

{\displaystyle R_{T}=\int \limits _{0}^{\mathcal {1}}r_{\lambda ,T}d\lambda }

$\{\displaystyle R_\{T\}=\int \limits \{0\}^\{\mathcal \{1\}\}r\{\lambda ,T\}d\lambda \}$

Можна даказаць, што спектральная шчыльнасць энергетычнай свяцільнасці, выяўленая праз частату і даўжыню хвалі, звязаны суадносінамі:

ω , T

2 π c

λ , T

{\displaystyle r_{\omega ,T}={\frac {\lambda ^{2}}{2\pi c}}r_{\lambda ,T}}

$\{\displaystyle r_\{\omega ,T\}=\{\frac \{\lambda ^\{2\}\}\{2\pi c\}\}r_\{\lambda ,T\}\}$

Паглынальная здольнасць цела

Паглынальная здольнасць цела —

ω , T

{\displaystyle ~a_{\omega ,T}}

$\{\displaystyle ~a_\{\omega ,T\}\}$ — функцыя частаты і тэмпературы, паказвае, якая частка энергіі электрамагнітнага выпраменьвання, што падае на цела, паглынаецца целам у вобласці частот

d ω

{\displaystyle ~d\omega }

$\{\displaystyle ~d\omega \}$ каля

{\displaystyle ~\omega }

$\{\displaystyle ~\omega \}$

ω , T

′

ω , T

{\displaystyle a_{\omega ,T}={\frac {d\Phi ‘_{\omega ,T}}{d\Phi _{\omega ,T}}}}

$\{\displaystyle a_\{\omega ,T\}=\{\frac \{d\Phi ‘_\{\omega ,T\}\}\{d\Phi _\{\omega ,T\}\}\}\}$ дзе

Φ ′

{\displaystyle ~d\Phi ‘}

$\{\displaystyle ~d\Phi ‘\}$ — паток энергіі, які паглынаецца целам.

d Φ

{\displaystyle ~d\Phi }

$\{\displaystyle ~d\Phi \}$ — паток энергіі, які падае на цела ў вобласці

d ω

{\displaystyle ~d\omega }

$\{\displaystyle ~d\omega \}$ каля

{\displaystyle ~\omega }

$\{\displaystyle ~\omega \}$

Адлюстравальная здольнасць цела

Адлюстравальная здольнасць цела —

ω , T

{\displaystyle ~b_{\omega ,T}}

$\{\displaystyle ~b_\{\omega ,T\}\}$ — функцыя частаты і тэмпературы, паказвае якая частка энергіі электрамагнітнага выпраменьвання, што падае на цела, адлюстроўваецца ад яго ў вобласці частот

d ω

{\displaystyle ~d\omega }

$\{\displaystyle ~d\omega \}$ зблізку

{\displaystyle ~\omega }

$\{\displaystyle ~\omega \}$

ω , T

″

ω , T

{\displaystyle b_{\omega ,T}={\frac {d\Phi ‘’_{\omega ,T}}{d\Phi _{\omega ,T}}}}

$\{\displaystyle b_\{\omega ,T\}=\{\frac \{d\Phi ‘’_\{\omega ,T\}\}\{d\Phi _\{\omega ,T\}\}\}\}$ дзе

Φ ″

{\displaystyle ~d\Phi ‘’}

$\{\displaystyle ~d\Phi ‘’\}$ — паток энергіі, які адлюстроўваецца ад цела.

d Φ

{\displaystyle ~d\Phi }

$\{\displaystyle ~d\Phi \}$ — паток энергіі, які падае на цела ў вобласці

d ω

{\displaystyle ~d\omega }

$\{\displaystyle ~d\omega \}$ каля

{\displaystyle ~\omega }

$\{\displaystyle ~\omega \}$ Падрабязней гл. Альбеда

Абсалютна чорнае цела

Абсалютна чорнае цела — гэта фізічная абстракцыя (мадэль), пад якой разумеюць цела, якое цалкам паглынае ўсё электрамагнітнае выпраменьванне, якое падае на яго

ω , T

= 1

{\displaystyle ~a_{\omega ,T}=1}

$\{\displaystyle ~a_\{\omega ,T\}=1\}$ — для абсалютна чорнага цела Падрабязней Абсалютна чорнае цела

Шэрае цела

Шэрае цела — гэта такое цела, каэфіцыент паглынання якога не залежыць ад частаты, а залежыць толькі ад тэмпературы

ω , T

< 1

{\displaystyle ~a_{\omega ,T}=a_{T}<1}

$\{\displaystyle ~a_\{\omega ,T\}=a_\{T\}<1\}$ — для шэрага цела

Аб’ёмная шчыльнасць энергіі выпраменьвання

Аб’ёмная шчыльнасць энергіі выпраменьвання —

{\displaystyle ~U_{T}}

$\{\displaystyle ~U_\{T\}\}$ — функцыя тэмпературы, колькасна роўная энергіі электрамагнітнага выпраменьвання ў адзінку аб’ёму па ўсім спектры частот

Спектральная шчыльнасць энергіі

Спектральная шчыльнасць энергіі —

ω , T

{\displaystyle ~U_{\omega ,T}}

$\{\displaystyle ~U_\{\omega ,T\}\}$ — функцыя частаты і тэмпературы, звязаная з аб’ёмнай шчыльнасцю выпраменьвання формулай:

∫

ω , T

d ω

{\displaystyle ~U_{T}=\int \limits _{0}^{\mathcal {1}}U_{\omega ,T}d\omega }

$\{\displaystyle ~U_\{T\}=\int \limits \{0\}^\{\mathcal \{1\}\}U\{\omega ,T\}d\omega \}$ Варта адзначыць, што спектральная шчыльнасць энергетычнай свяцільнасці для абсалютна чорнага цела звязана са спектральнай шчыльнасцю энергіі наступнымі суадносінамі:

ω , T

= f ( ω , T )

c 4

ω , T

{\displaystyle r_{\omega ,T}=f(\omega ,T)={\frac {c}{4}}U_{\omega ,T}}

$\{\displaystyle r_\{\omega ,T\}=f(\omega ,T)=\{\frac \{c\}\{4\}\}U_\{\omega ,T\}\}$ — для абсалютна чорнага цела Асноўныя законы цеплавога выпраменьвання

Гл. таксама

Абсалютна чорнае цела

Зноскі

1 2 М. А. Ельяшевич. Теплово́е излуче́ние // Физическая энциклопедия. В 5 т. (руск.) / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
↑ Белы карлік (нявызн.).
↑ А.В. Засов, К.А. Постнов. Излучение абсолютного черного тела // Общая астрофизика. — С. 32.

Літаратура

Ташлыкова-Бушкевич И. И. Физика. Уч. пособие. В 2 ч. Ч. 2. Минск, 2008

Спасылкі

На Вікісховішчы пакуль няма медыяфайлаў па тэме, але Вы можаце загрузіць іх
Цеплавое выпраменьванне (руск.) — артыкул з Вялікай савецкай энцыклапедыі

Тэмы гэтай старонкі (2):
Катэгорыя·Электрамагнітнае выпраменьванне
Катэгорыя·Цеплаэнергетыка