Закон Кірхгофа. Закон Кірхгофа встановлює зв’язок між поглинаючою і випромінювальною здатністю будь-якого тіла.

Закон Кірхгофа встановлює зв’язок між поглинаючою і випромінювальною здатністю будь-якого тіла.

Нехай поверхня тіла І буде сірою з температурою Т⁰, а поверхня тіла ІІ – абсолютно чорною з однаковою температурою у всіх точках (рис. 1.13). Поверхня тіла ІІ випромінює енергію , яка падає на тіло І. Частина цієї енергії поглинається тілом І. (А₁ – коефіцієнт поглинання тіла І).

Рис. 1.8. Схема теплових потоків між сірим та абсолютно чорним тілом.

В свою чергу тіло І випромінює енергію . Позначимо поглинальну здатність сірого тіла . Для абсолютно чорного тіла А₂ = А₀ = 1. Нехай температура сірого тіла є вищою, ніж абсолютно чорного, тобто Т₁ > Т₂. Тоді кількість тепла (на одиницю поверхні за одиницю часу), що передається сірим тілом випромінюванням

У разі вирівнювання температур обох тіл повинна настати теплова рівновага, за якої

звідки

(1.38)

Одержана залежність справедлива для будь-яких інших сірих тіл, поглинаючі здатності яких відповідно А₂, А₃ і т.д. Тому рівняння (1.38) можна записати як закон Кірхгофа у вигляді

(1.39)

для любого тіла відношення випромінювальної здатності до поглинаючої здатності за однакової температури є величиною сталою, що дорівнює випромінювальній здатності абсолютно чорного тіла.

Підставляючи в рівняння (1.39) замість Е1, Е2, Е3 і т. д. значення, отримаємо

; ;

і скорочуючи обидві частини рівняння на одержимо

(1.40)

Порівнюючи рівняння (1.39) з виразом e = с/с_о одержимо, що А = e, тобто поглинаюча здатність тіла і степінь чорноти рівні між собою.

З рівняння (1.39) випливає, що випромінювальна здатність всіх тіл менша від випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла за тієї самої температури.

Теплові промені, попадаючи на шорстку поверхню багаторазово відбиваються від неї, що приводить до кращого поглинання променевої енергії порівняно з поглинанням гладкою поверхнею. Тоді, відповідно до закону Кірхгофа шорсткі поверхні повинні мати більшу випромінювальну здатність порівняно з гладкими поверхнями. І навпаки, випромінювальна здатність полірованих тіл, які добре відбивають промені, що попадають на неї згідно з законом Кірхгофа є низькою.

Тому, для захисту від випромінювання та для зменшення променевої енергії застосовують екрани.