Emisia de corpuri reale

Emisia de corpuri reale este diferită de radiația corpuluinegru ca în compoziția spectrală - funcția minte și în dimensiune (figura 6.4 a). La temperaturi egale corpuri reale emit energie termică mai mică decât corpuluinegru. Și astfel maximul spectrale densitatea fluxului de radiație la metalul deplasată spre partea de undă scurtă a spectrului, în timp ce dielectricilor - către porțiunea cu lungime de undă lungă a spectrului în raport cu densitatea maximă spectrală a fluxului de radiație corpuluinegru.

Figura 6.4. Distribuția de energie spectrală de radiație (a)

și gradul de blackness (b) diferitele organisme:

1 - corpuluinegru; 2 - un metal; 3 - un izolator; 4 - corp gri

Pentru a caracteriza radiația corpurilor reale a introdus conceptul de emisivitate spectrale, care caracterizează relația dintre densitatea spectrală a fluxurilor proprii de radiații corp real și corpuluinegru:

Raportul variază între 0 și 1 pentru fiecare lungime de undă # 955; Acesta descrie proporția care este dat corpul unui corp negru la aceeași temperatură. Modificarea emisivității spectrale ale diferitelor organisme prezentate în Fig. 6.4 b. Din formula (6.16) rezultă că emisivitatea spectrală a unui corp negru este unitatea.

Emisivitatea spectrală a corpului opac reală depinde de lungimea de undă, natura corpului, starea sa de suprafață și temperatura.

Un corp negru absoarbe toate radiațiile incidente () și este, de asemenea, un emițător perfect, care. Acest fapt sugerează că organismele reale și între capacitatea de absorbție emisivitate și există o legătură unică. Această relație a stabilit fizicianul german Kirchhoff în 1859, și, prin urmare, aceasta se numește legea lui Kirchhoff. Conform densității relație drept propriul flux de radiație spectrală Kirchhoff (emisivitate spectrală) a unui corp pentru absorbanta este constantă și egală cu curentul corpuluinegru densitate spectrală având aceeași temperatură:

Comparând expresiile (6.16) și (6.17), este ușor să se concluzioneze că absorbanța este egală cu emisivitatea spectrală:

Ecuația (6.17) este rezultatul legii lui Kirchhoff și strict valabil în echilibru termodinamic local între radiații și materie, care, în practică, nu se realizează. Cu toate acestea, ipoteza echilibrului termodinamic locale în calculul transferului de căldură radiativă este confirmat prin experimente.

Conceptul de corp gri

Densitatea fluxului propriu radiației corp în îngust domeniu spectral elementar - densitatea spectrală a fluxului termic poate fi calculată cu ajutorul formulei (6.16):

Apoi, după ce a stabilit dependența experimental a emisivitatea spectrală a lungimii de undă și a temperaturii pentru un anumit material, este posibil să se găsească și emisivitate unui trup real:

Această abordare a calculului radiației intrinseci a corpurilor reale este foarte complexă datorită nevoii de determinare experimentală a spectrului de emisie al organismelor reale care sunt la o temperatură dată depinde nu numai de natura substanței, ci și cu condiția structurii sale și de suprafață. Prin urmare, în calculele inginerești în scopul simplificării, de regulă, radiația corpurilor reale este modelat de radiații ideală a corpului gri. radiații corp gri are toate proprietatile radiatiei corpuluinegru. Spectrul unei radiații corp gri este similar cu spectrul de radiație corpuluinegru (linia punctată din Fig. 6.4, a) și spectrală densitatea fluxului de radiație de corpuluinegru mai mică densitate a fluxului de radiație spectrală în același număr de ori. Ie Emisivitatea spectrală a unui corp gri la o temperatură dată nu depinde de lungimea de undă: (. Linia punctată din figura 6.4, b). Într-un emisivitate corp gri este egal cu:

În Formula (6.21): s0 = 5,67 x 10 -8 W / (m 2 x K 4) - Stefan-Boltzmann constant; = 5,67 W / (m 2 x K 4) - emisivitate corpuluinegru corp gri; - coeficientul gri corp radiații W / (m 2 K × 4); - emisivitate integrală a corpului. Formula (6.21), care o emisivitate integrală egală cu raportul dintre emisivitatea corpului gri (E) la emisivitatea corpuluinegru ():

Integral corp gri emisivitate sau emisivitatea corpului depinde de natura, starea și temperatura suprafeței sale.

legea lui Kirchhoff pentru un corp gri ia forma:

și formulate după cum urmează: „Raportul dintre densitatea intrinsecă fluxului de radiație (emisivitate) a unui corp gri la absorbtivate său este constantă și egală cu corpuluinegru densitatea fluxului de radiație la condiții de temperatură a egalității dintre cele două organisme.“

Comparând expresiile (6.22) și (6.23), putem concluziona că emisivitatea a corpului gri este egală cu capacitatea sa de absorbție:

Dragi studenți ai departamentului de corespondență!

1. Mai mult, materialul de curs este prezentat în Ghidul metodologic „Elemente de bază teoretice de căldură. Partea 3: Căldură și transfer de masă „, în manual. Isachenko VP Osipova VA Sukomel AS Transferul de căldură: Manual pentru universități. - M. Energoizdat 1981.

2. Materialul din această secțiune va fi modificată atunci când este gata pentru a imprima prelegeri.

Cu sinceritate, profesorul VV Buhmirov