• 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

Закон Стефана-Больцмана

Закони випромінювання абсолютно чорного тіла

Так, наприклад, при кімнатній температурі жодне тіло не випромінює видимого світла, хоч усі вони це світло поглинають.

3. За формулами (4) і (5) можна визначити випромінювальну здатність будь-якого тіла, якщо відомі коефіцієнт поглинання а(n, Т), який знаходять дослідним шляхом, і випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла ε(n, Т), яку можна визначити дослідним шляхом або теоретично.

Зазначимо, що закон Кірхгофа стосується лише температурного випромінювання і для інших видів випромінювання не справджується.

Вище йшлося про доцільність введення стандартного випромінювача у вигляді абсолютно чорного тіла. Закон Кірхгофа показує, що для теорії теплового випромінювання різних тіл конче потрібно знати функцію е(n,Т), тобто випромінювальну здатність абсолютно чорного тіла. Проте експериментальні й теоретичні дослідження теплового випромінювання тіл привели спочатку до встановлення окремих важливих законів для теплового випромінювання абсолютно чорного тіла. До них належать закон Стефана—Больцмана та закон Віна.

У 1879 р. Стефан шляхом дослідних вимірювань, а пізніше в 1884 р. Больцман методом термодинамічного аналізу знайшли залежність інтегральної випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла від температури. Вони встановили, що сумарне випромінювання абсолютно чорного тіла пропорційне четвертому ступеню його абсолютної температури:

(1)

де σ = 5,67 • 10^-8 Дж/(м² * с * К⁴) — стала Стефана—Больцмана.

Зазначимо, що хоча закон Стефана—Больцмана справджується лише для абсолютно чорного тіла, проте його вираз можна внести в інтегральну форму закону Кірхгофа

(2)

і полегшити визначення випромінювальної здатності будь-якого тіла. Для цього досить виміряти температуру тіла і знайти його коефіцієнт поглинання:

Е(Т) = А(Т) * σТ⁴ (3)

Закон Стефана—Больцмана стосується лише інтегрального випромінювання і тому не дає інформації про спектральний розподіл енергії випромінювання. В пошуках спектрального розподілу енергії випромінювання чорного тіла вчений Він з термодинамічних міркувань встановив, що

(4)

де с – швидкість світла у вакуумі, а f – деяка функція частки від ділення частоти на абсолютну температуру (визначити яку термодинамічним шляхом неможливо).

З виразу (4) випливає, що максимум випромінювальної здатностіприпадає на деяку частоту випромінювання n_макс, яка зв'язана з абсолютною температурою співвідношенням

(5)

де b₁ — стала, що залежить від вигляду функції f

Вираз (5) називають законом зміщення Віна—Голіцина. Закон зміщення показує, як зміщується максимум випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла при зміні його температури.

Найчастіше закон Віна—Голіцина записують через довжину хвилі λ_макс, що відповідає максимальному значенню випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла, а саме:

(6)

де b = 0,002896 м * К — стала Віна.

За виразом (6) довжина хвилі, що відповідає максимальному значенню випромінювальної здатності ε(n, Т), абсолютно чорного тіла, обернено пропорційна його абсолютній температурі Т (рис. 5).

Закон зміщення широко застосовується. Посилаючись на цей закон, можна пояснити, чому при нагріванні тіл у їхньому спектрі спочатку більш яскраво вимальовується червона частина. Якщо в спектрі випромінювання тіла знайти l_макс — довжину хвилі, на яку припадає максимум енергії випромінювання, то за законом зміщення можна визначити температуру тіла. На цьому ґрунтується вимірювання високих температур і температури віддалених тіл. Наприклад, знайдено, що в спектрі Сонця l._макс= 0,55 мкм, отже, його температура Т~ 6000 К. Так само знайдено температуру поверхні Полярної Зорі 8200 К, зорі Сіріус 10 000 К та ін.

Рис. 5

Читайте також:

1. II. Основні закономірності ходу і розгалуження судин великого і малого кіл кровообігу
2. IV. Закони ідеальних газів.
3. IV. Закономірності структурно-функціональної організації спинного мозку
4. Авілум – “син чоловіка” – повноправна людина, охороні його життя, здоров’я, захисту його майнових інтересів присвячена значна частина законника.
5. Аграрне право та законодавство США, Німеччини, Франції, Великої Британії, Ізраїлю, Польщі, Росії
6. Аграрні закони України
7. Адаптація законодавства України до законодавства ЄС - один із важливих інструментів створення в Україні нової правової системи та громадянського суспільства
8. Адаптація законодавства України до законодавства ЄС - один із важливих інструментів створення в Україні нової правової системи та громадянського суспільства
9. Адміністративна відповідальність за порушення аграрного законодавства
10. Адміністративна відповідальність за порушення земельного законодавства
11. Адміністративна відповідальність за порушення податкового законодавства.
12. Адміністративна відповідальність осіб, винних в порушенні податкового законодавства

Переглядів: 1349