Лучистый теплообмен. Основные определения

Тепловое излучение или лучистый теплообмен – это превращение внутренней энергии тела в энергию электромагнитных колебаний. При попадании тепловых лучей на поверхность другого тела их энергия поглощается и в тонком поверхностном слое превращается во внутреннюю энергию тела.

Электромагнитные колебания характеризуются длиной волны , измеряемой в микрометрах. Тепловое излучение имеет длину волны в диапазоне . Лучи с такой длиной волны называются инфракрасными или тепловыми лучами. Видимый человеческим глазом свет имеет длину волны .

Интегральное излучение – это суммарное излучение по всем длинам волн.

Поверхностная плотность потока интегрального излучения Е (Вт/м²) – это тепловой поток, излучаемый по всем длинам волн, по всем направлениям с единицы поверхности тела 1 м². Это и есть собственно поток излучения тела, который зависит от температуры тела и характеристики поверхности.

Эффективный поток излучения – это сумма собственного и отраженного потока излучения.

Рисунок 2.9 – Пример лучистых тепловых потоков падающего, поглощенного и отраженного твердым телом

Пусть на тело падает лучистый поток Е_пад:

,

Разделив левую и правую часть уравнения на Е_пад, получим:

,

,

где: R – коэффициент отражения, показывает долю отраженного потока по отношению к падающему;

А - коэффициент поглощения;

D - коэффициент пропускания.

Если R=1 (A=0, D=0) тело называется абсолютно белым или зеркальным.

Если А=1 (R=0, D=0) тело называется абсолютно черным.

Если D=1 (R=0, A=0) тело называется абсолютно прозрачным.

Человеческий глаз воспринимает предметы только в видимой части спектра (по отражению предметов), поэтому наше восприятие и характеристики реальных тел отличаются.

Твердые и жидкие тела имеют сплошной спектр излучения, и имеют длину волны от 0 до ∞.

Излучение газов характеризуется выборочным излучением (селективным).

Двухатомные газы, в том числе и воздух, являются лучепрозрачной средой, практически не поглощают и не излучают энергию в диапазоне тепловых лучей.