49679

Promieniowanie temperaturowe ciał

Zjawisko promieniowania ciał związane jest z emisji fal elektromagnetycznych. Ilość energii jaką posiadają cząsteczki zależą także od temperatury stąd promieniowanie cieplne. Każde ciało ogrzane do wysokiej temperatury ma zdolność świecenia, którego natężenie zależy od temp. ciała rodzaju ciała i od stanu jego powierzchnia promieniowania to określa się przez podanie widmowego rozkładu. Wielkością którą określa od strony naukowej promieniowanie to zdolność emisyjna. Zdolność emisyjna - nazywamy wielkość fizyczna, która równa jest mocy wypromieniowanej z jego powierzclmi w przedziale częstotliwości o długości jednostkowej. e(v,T)=dPv/dv ; dP_v=dE/dtdS ; dP_v- moc wypromiemowana z jednostki powierzclmi tego ciała w przedziale częstotliwości v, v+dO; e(v,T)=dPv/dX ; dP_v=e(v,T)dv ; dP_v=e(X,T)dX ; e(v,T)dv=e(X,T)dX ; e(X,T)=e(v,T)|dv/dX| ; e(X,T)=c/X*e(v,T) ; Spektralna gęstość promieniowania- 5(v,T)dv. Zdefiniowana jest jako ilość energii zawarta w jednostce objętości w przedziale częstotliw^ości od v, v+dv ; p(X,T)dX. Ciała także absorbują energię. Wielkością cliai akteryzującą rozkład widmowy jest zdolność absorbcyjna ciała zwana również współczynnikiem absorbeji monochromatyczną. Zdolność absorbcyjna - ciała określa jaką część promieniowania o częstotliwościach zawartych w przedziale v,v+dv zostanie pochłonięta a(v,T)=dP/dP, ; dP,-moc promieniowania o częstotliwościach zawartych od v,v+dv ; dP- moc promieniowania o częstotliwościach zawartych v,v+dv padająca na powierzcluiię ciała. Zgodnie z wynikami zarówno zdolność emisyjna jak i absorbcyjna zależą od: -częstotliwości v wysyłanych i pochłanianych fal, -temperatury ciała, -składu chemicznego, -właściwości danego ciała. Problem znacznie się uprości jeżeli ograniczymy się do jednego ciała. Ciało, które będziemy rozważali będziemy ciałem doskonale czarnym. Ciało doskonale czarne- ciało, które niezależnie od temperatury i jakiej częstotliwości jest paciana fala, pochłania ja całkowicie. a<(v,T)=l ; Jeżeli chodzi i widmo z zakresu widzialnego przybliżone wartości do ciała doskonale czarnego: czerń platynowa, sadza, aksamit. Najlepszym modelem ciała doskonale czarnego jest niewielki otwór zrobiony z nieprzezroczystych ścianek zamkniętego naczynia. Im mniejszy otworek to tym bardziej jest ciało podobne do ciała doskonale czarnego. Stosunek zdolności emisyjnej do zdolności absorbcyjnej nie zależy od materiału ciała i jest równy zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego a wiec jest funkcją v i T. e(v,T)/a(v,T)=e_f(v,T). Można wnioskować że: jeżeli ciało nie pochłania promieniowania w pewnym przedziale częstotliwości to nie może w temp. T promieniować w tym paśmie ; z faktu, że dla danego ciała a(v,T)«l nie wynika, że e(v,T) jest duże, zależy to również od zdobiości emisyjnej ciała doskonale czarnego ; z faktu, że a(v,T)<l wynika, że zdolność emisyjna ciała jest e(v,T)<e_c(v,T). Ciało szare to jest takie, którego zdolność absorbcyjna jest niezależna od częstotliwości v i zależy od temperatury, składu chemicznego i właściwości powierzclmi a,=a,(T). Często potrzeba jest znajomości całkowitej zdolności promieniowania cieplnego wysyłanej z jednostki powierzchni w przedziale    częstotliwości od 0;<*. E(T)=Je(v,T)dv ; E(T)=le(v,T)e_t(v,T)dv ;

E.(T)=Ja,(T)e_[(v,T)dv=a,(T)je_x(v,T)dv ; a k(v,T)dv=E,(T) wiec cotrzymujemy EXT)/a_j(T)=E_<(T) -prawo Kirchoflfa dla Ciała szarego.