• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Основні поняття і визначення

Теплове випромінювання – це результат складних молекулярних і атомних процесів, які зумовлені впливом теплового стану тіла. Теплове випромінювання органічно притаманне всякому макрофізичному тілу і визначається винятково лише його температурою.

Згідно з електромагнітною теорією світла, теплове випромінювання розповсюджується за допомогою електромагнітних хвиль, які випромінює тіло внаслідок хаотичного руху електронів. З квантового погляду теплове випромінювання має корпускулярну властивість, тобто променистий потік випромінюється і поглинається тілами дискретно, окремими порціями – квантами, носіями яких є фотони. Фотон – це частинка матерії, яка має енергію, кількість руху, електромагнітну масу.

Отже, теплове випромінювання подвійного характеру, оскільки має властивості безперервності поля електромагнітних хвиль і властивості дискретності, типові для фотонів.

Електромагнітні коливання характеризуються довжи-ною хвилі l або частотою коливання , де с – швидкість розповсюдження коливань (у вакуумі с = 3×10⁶ м/с).

Електромагнітні коливання відомі під різними назвами – космічні, рентгенівські, ультрафіолетові, світлові, інфра­червоні, радіомагнітні.

Властивість передавати енергію у формі теплоти значною мірою мають світлові та інфрачервоні випромінювання. Світлові промені мають довжину хвилі l = 0,4…0,8 мк, а інфрачервонні – l = 0,8…400 мк. Під час променистого теплообміну відбувається подвійне перетворення енергії: спочатку внутрішня енергія тіла, що випромінює, перетворюється на променисту енергію, яка розповсюджується променями, а потім промениста енергія перетворюється на внутрішню енергію поглинального тіла.

У результаті енергія переноситься від тіл, які мають вищу температуру, до тіл, які мають нижчу температуру. Таке явище називають передачею теплоти випромінюванням. Променисту енергію випромінює кожне тіло, яке має температуру вище від абсолютного нуля, але кількість теплового випромінювання залежить від температури тіла. У системах, за кімнатної температури, теплове випромінювання незначне. Але за температур близько 550 °С і вище передача теплоти випромінюванням – це переважно основний засіб теплопередачі. Зі зміною температури змінюється як повна енергія, що випромінюється, так і її розподілення. Довжина хвилі, на яку припадає максимальна випромінювальна здатність, зменшується зі зростанням температури тіла, що випромінює. Сонце випромінює енергію за температури 6 000 °С. Промені Сонця проходять через земну атмосферу, яка частково поглинає енергію, що призводить до зміни властивостей тих променів, які досягають поверхні Землі.

Якщо теплове випромінювання потрапляє на інші тіла, цей вид енергії частково поглинається, частково відбивається і частково проходить крізь них.

Загальну кількість променистої енергії, яка випромінюється з поверхні F у всіх довжинах хвиль спектра за одиницю часу t, називають інтегральним,або повним випромінювальним потоком Q, Вт.

Величину, яка числово дорівнює кількості енергії, випромінюваної одиницею поверхні тіла за одиницю часу, називають випромінювальною здатністю тіла Е (Вт/м²), або густиною інтегрального потоку випромінювання:

, (9.1)

де dQ – променистий потік, Вт, який випромінюється з елемента поверхні dF, м². Повний променистий потік з усієї поверхні буде дорівнювати

, (9.2)

де F – повна площа поверхні тіла.

Якщо для всіх елементів поверхні тіла густина потоку постійна, то повний променистий потік:

. (9.3)

Розподіл енергії випромінювання за довжинами хвиль характеризується спектральною густиною випроміню-вання . Величина являє собою відношення густини потоку випромінювання в нескінченно малому інтервалі довжин хвиль до до інтервалу довжин хвиль , що розглядається, тобто (Вт/ м²). При цьому прямує до нуля.

Різні тіла неоднаково поглинають, відбивають і пропускають променистий потік. З усього променистого потоку Q частина Q_А поглинається, частина Q_R відбивається і частина Q_D проходить крізь тіло (рис. 9.1).

Загальний променистий потік дорівнює:

(9.4)

Рис. 9.1.Схема розподілу падаючої променистої енергії

А якщо поділимо обидві частини рівняння на значення променистого потоку Q,будемо мати:

(9.5)

де – частина променистого потоку, яку поглинає тіло (коефіцієнт поглинання,або поглинальна здатність тіла); – частина променистого потоку, яку відбиває тіло (коефіцієнт відбивання,або відбивна здатність тіла); – частина променистого потоку, що проходить крізь тіло (коефіцієнт пропускання,або пропускна здатність тіла).

Величини A, R, D змінюються від нуля до одиниці. Якщо А = 1, то R = 0 i D = 0, тобто вся падаюча промениста енергія повністю поглинається тілом; такі тіла називають абсолютно чорними тілами.

Якщо R = 1, то A = 0 i D = 0, тобто вся падаюча промениста енергія відбивається. Якщо відбивання підкоряється законам геометричної оптики, то такі тіла мають назву дзер­кальних, а якщо світло розповсюджується на всі боки (дифузне відбивання), то їх називають абсолютно білими.

Якщо D = 1, A = 0 i R = 0 – падаюча енергія повністю проходить крізь тіло, то такі тіла називають абсолютно прозорими, або діатермічними.

У природі не існує абсолютно чорних, білих або прозорих тіл. У реальних тіл, наприклад, сажі або чорного оксамиту, не менше 2...3 % усієї падаючої променистої енергії відбивається. Модель абсолютно чорного тіла – це отвір у боці порожнистого тіла. Промінь, який потрапляє в такий отвір, повністю поглинається після багатьох відбивань.

Чисте сухе повітря без домішок трьохатомних газів – вуглекислоти та водяної пари – це прозоре тіло для теплових променів.

Більшість твердих тіл у природі належать до сірих тіл. Сі­рими тілами називають тіла, які мають суцільний спектр і по­глинають не повністю (А < 1), але однаковою мірою, промені всіх довжин хвиль за всіх температур. Розподіл енергії у спект­рі випромінювання абсолютно чорного тіла за всіма частотами або довжинами хвиль відповідає термодинамічно рівноважно­му тепловому стану випромінювального тіла, не залежить від природи тіла і визначається тільки температурою.

Розглянемо види проме­нистих потоків (рис. 9.2). Якщо густина потоку випромінювання тіла Е1, то це – густина потоку власного випромінювання тіла; вона повністю визначається температурою і фізичними властивостями тіла. Водночас, з боку інших тіл на це тіло падає промениста енергія, густина

Рис. 9.2. Види променистих потоків

потоку якої Е₂. Частину падаючого випромінювання в кількості А₁Е₂ поглинає тіло, а решту в кількості (1 - А₁)Е₂ відбиває. Суму власного потоку і густини потоку відбитого випромінювання тіла називають густиною потоку ефективного випромінювання:

. (9.6)

Сума потоків власного і відбитого випромінювань дає потік ефективного випромінювання:

.

Різницю між падаючим потоком і ефективним потоком випромінювання

або різницю потоків поглинутого і власного випромінювань

називають результуючим потоком випромінювання.

Якщо поглинуте тілом падаюче випромінювання переходить у теплоту і тіло має власне теплове випромінювання, то результуючий потік випромінювання визначає теплопередачу випромінюванням.

Читайте також:

1. I визначення впливу окремих факторів
2. II. Визначення мети запровадження конкретної ВЕЗ з ураху­ванням її виду.
3. II. Мотивація навчальної діяльності. Визначення теми і мети уроку
4. II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
5. II. Поняття соціального процесу.
6. Ocнoвнi визначення здоров'я
7. V. Поняття та ознаки (характеристики) злочинності
8. А/. Поняття про судовий процес.
9. Адвокатура в Україні: основні завдання і функції
10. Адміністративний проступок: поняття, ознаки, види.
11. Адміністративні провадження: поняття, класифікація, стадії
12. Акти застосування юридичних норм: поняття, ознаки, види.

Переглядів: 811