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精彩詞條熱輻射
補充:0 瀏覽:20393 發(fā)布時間: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,波長覆蓋范圍理論上可從0直至∞,一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。由于電磁波的傳播無需任何介質,所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。
分布 溫度較低時 ,主要以不可見的紅外光進行輻射,當溫度為300℃時熱輻射中最強的波長在紅外區(qū)。當物體的溫度在500℃以上至800℃時,熱輻射中最強的波長成分在可見光區(qū)。 關于熱輻射,其重要規(guī)律有4個: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 個定律,有時統(tǒng)稱為熱輻射定律。 物體在向外輻射的同時,還吸收從其他物體輻射來的能量。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。但是,在熱平衡狀態(tài)下,輻射體的光譜輻射出射度(見輻射度學和光度學)r(λ,T)與其光譜吸收比a(λ,T)的比值則只是輻射波長和溫度的函數(shù),而與輻射體本身性質無關。 上述規(guī)律稱為基爾霍夫輻射定律,由德國物理學家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,它對所有波長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一小孔,任何波長的光穿過小孔進入空腔后,在空腔內(nèi)壁反復反射,重新從小孔穿出的機會極小,即使有機會從小孔穿出,由于經(jīng)歷了多次反射而損失了大部分能量 。對空腔外的觀察者而言,小孔對任何波長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用于黑體,由此可見,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等測定了黑體輻射光譜能量分布的實驗數(shù)據(jù)。 1879年J.Stefan根據(jù)實驗數(shù)據(jù)確立了黑體輻射力正比絕對溫度的四次方規(guī)律。 1884年L.Boltzmann從理論上證實了上述定律。 M.Planck 1896年Wien位移定律。 19世紀末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。 特點 熱輻射的特點: 1、任何物體,只要溫度高于0K ,就會不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射; 2、可以在真空中傳播; 3、伴隨能量形式的轉變; 4、具有強烈的方向性; 5、輻射能與溫度和波長均有關; 6、發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。 1900年M.Planck定律。 本質 (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為熱輻射。它是由物體內(nèi)部微觀粒子在運動狀態(tài)改變時所激發(fā)出來的。激發(fā)出來的能量分為紅外線、可見光和紫外線等。其中紅外線對人體的熱效應顯著。(4) 能量轉換: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程的總效果。當物體的溫度處于平衡時,則它們之間輻射和吸收的能量相等,處于熱的動平衡狀態(tài)。 (6) 電磁波的速率、波長和頻率的關系: c= nl 電磁波的特性取決于波長或頻率。在熱輻射分析中通常用波長來描述電磁波。 (7) 電磁波的波譜 熱射線的本質決定了熱輻射過程有如下特點: 。1) 它是依靠電磁波向物體傳輸熱量,而不是依靠物質的接觸來傳遞熱量。 。2) 輻射換熱過程中伴隨著能量的兩次轉換:物體的內(nèi)能 ® 輻射能; 。ń邮埽┹椛淠 ® (轉換)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。 電磁波具有波粒二象性。 2.輻射能的吸收、反射、透射熱射線與光的特性相同,所以光的投射、反射、折射規(guī)律對熱射線也同樣適用。 其他補充 |
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