Теплове випромінювання

Теплове випромінювання—складне явище, що поєднує в собі випромінювання теплової енергії шляхом електромагнітних хвиль у повному спектрі інфрачервоних невидимих хвиль і довгохвильового випромінювання частково зліва у спектрі ультрафіолетового випромінювання, і частково справа у спектрі видимого випромінювання (короткохвильового). Поглинання цієї енергії іншим тілом і пропускання крізь себе деякими тілами.

Будь-яке тіло можна охарактеризувати випромінювальною здатністю, поглинальною здатністю і пропускною здатністю. У тепловому випромінюванні розрізняють монохроматичне, в дуже вузькому інтервалі довжин хвиль, та інтегральне, при зміні довжини хвилі від нуля до нескінченності. Розрізняють абсолютно чорне тіло, що позначається індексом „0” і сірі тіла.

Поглинальна здатність—відношення поглинутої кількості теплоти до кількості падаючої теплової енергії випромінювання:

.

Відбиваюча здатність—відношення кількості відбитої теплової енергії до кількості падаючої теплової енергії випромінювання:

.

Пропускаюча здатність тіла—відношення пропущеної кількості теплової енергії тілом до кількості падаючої теплової енергії:

.

Абсолютно чорне тіло, для якого А=1, R і D рівні нулю. У природі не існує абсолютно чорних тіл, тому це поняття використовується для порівнянь.

Абсолютно дзеркальне тіло (біле), в якому енергія відбивається дифузно і для якого R=1, A і D рівні нулю.

Абсолютно прозоре тіло, для якого D=1, A і R рівні нулю.

Усі прикладні розрахунки обміну теплового випромінювання між тілами виконуються на основі трьох законів теплового випромінювання—закону Планка, закону Стефана-Больцмана, закону Кірхгофа.

Закон Планка

Отримано для абсолютно чорного тіла у монохроматичному діапазоні довжин хвиль при виконанні багатьох експериментальних досліджень, тому майже не підлягає фізичному розумінню процес теплового випромінювання, що описується наступним рівнянням:

,

де - теплота випромінювання абсолютно чорного тіла у монохроматичному діапазоні довжин хвиль, Вт;

- довжина хвилі теплового випромінювання, м;

абсолютна температура випромінюючого тіла, К;

- перша стала Планка, с₁=3,74·10^-16, Вт·м²;

друга стала Планка, С₂=1,44·10^-2, м·К.

Отже, для всіх тіл у різному діапазоні довжин хвиль випромінювальна теплота більша, чим більша абсолютна температура випромінюючого тіла.