Закон Кирхгофа. Лучеиспускательная способность любого тела не может быть больше испускательной способности абсолютно черного тела rλT

В 1859 году немецкий физик Г. Кирхгоф открыл закон теплового излучения. Отношение лучеиспускательной способности любого тела e_λTк коэффициенту поглощения а_λ для всех тел одинаково и равно лучеиспускательной способности абсолютно черного тела r_λT

Лучеиспускательная способность любого тела не может быть больше испускательной способности абсолютно черного тела r_λT, т. к. а_λ<1. Поэтому при одинаковой температуре абсолютно черное тело испускает больше тепловой энергии, чем любое другое тело.

Закон Кирхгофа и его многочисленные следствия хорошо подтверждаются на опыте. Например, внося в горящее пламя кусок расписанного фарфора с темным рисунком на белом фоне (рис. 5а), можно видеть при накаливании фарфора яркий (сильно излучающий) рисунок на темном поле (рис. 56).

Рис. 5. Темные места разрисованного фарфора (а)

при накаливании излучают сильнее (б)

Для демонстрации закона Кирхгофа используют куб Лесли (рис. 6). Это — куб, заполненный теплой водой, одна из наружных стенок которого блестящая — она отражает много света и мало поглощает. Другая стенка зачернена и ее коэффициент поглощения велик. Если термоэлемент, соединенный с чувствительным гальванометром, поочередно подносить к двум этим стенкам куба, то отброс стрелки гальванометра, регистрируемый при измерении интенсивности излучения зачерненной стенки, будет во много раз больше, чем при измерении теплового потока от зеркальной стенки.

Рис. 6. Излучение от куба Лесли

Теоретическое доказательство законов Кирхгофа основано на законах термодинамики.

Вопросы

1. Спектр излучения абсолютно черного тела (1) и условного тела (2) показан на рис. 7. Нарисуйте график зависимости коэффициента поглощения от длины волны для тела (1) и (2).

Рис 7. Спектр излучения абсолютно черного тела (1)

и условного тела (2)

2. Два одинаковые по форме тела остывают по-разному в зависимости от времени (рис. 8). Какое тело имеет больший коэффициент поглощения?

Рис. 8. Зависимость температуры тел (1) к (2) от времени