![]() Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
![]() Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
![]() |
Законы теплового излучения. Реальное тело находится в состоянии термодинамического равновесия с окружающей средой
Закон Кирхгофа Реальное тело находится в состоянии термодинамического равновесия с окружающей средой. Следовательно, если какое-то тело больше излучает, то оно должно и больше поглощать энергии для того, чтобы его температура не изменялась, и, соответственно, наоборот. Таким образом, испускательная способность тела и его поглощательная способность связаны между собой. Немецкий физик Г. Кирхгоф, опираясь на второй закон термодинамики и анализируя условия равновесного излучения в изолированной системе тел, установил количественную связь между испускательной и поглощательной способностью тел: отношение испускательной способности тела (спектральной плотности энергетической светимости) к его поглощательной способности (коэффициент поглощения) есть величина постоянная, не зависящая от природы тела (закон Кирхгофа):
Соотношение (4) справедливо для всех тел, в том числе и для абсолютно чёрных (
где И тогда закон Кирхгофа примет вид:
Отношение испускательной способности к поглощательной способности не зависит от природы тела, оно является для всех тел одной и той же универсальной функцией длины волны и температуры, равной спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела. Отсюда следует, в частности, что лучеиспускательная способность реальных тел всегда меньше лучеиспускательной способности абсолютно черного тела (поскольку
Закон Стефана-Больцмана Австрийские физики Й. Стефан и Л. Больцман, анализируя экспериментальные данные и применяя термодинамический метод, установили зависимость энергетической светимости абсолютно чёрного тела от температуры: энергетическая светимость абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени его термодинамической температуры.
Этот закон носит название закона Стефана-Больцмана. Здесь Энергетическая светимость реальных тел всегда меньше, чем абсолютно чёрных, поэтому для реальных тел закон Стефана-Больцмана выглядит так:
где
Законы Вина 1) Закон смещения Вина. Немецкий физик В.Вин, опираясь на законы термо- и электродинамики, установил зависимость длины волны
где Из выражения (6) следует, что по мере возрастания температуры положение максимума функции 2) Максимальное значение плотности энергетической светимости чёрного тела пропорционально пятой степени абсолютной температуры:
где Формула Рэлея-Джинса Английские физики Д. Рэлей и Д. Джинс на основе представлений классической физики, применив методы статистической физики, получили спектральную плотность энергетической светимости абсолютно чёрного тела:
удовлетворяющую условиям Вина. Здесь Рис.2. Зависимость спектральной плотности энергетической светимости от длины волны
Однако эта формула согласуется с экспериментальными результатами только в области больших длин волн (малых частот) (см. рис.2), и резко расходится с опытом для малых длин волн. Из рис.2 видно, что при малых длинах волн энергетическая светимость стремится к бесконечности. Этот результат, получивший название ультрафиолетовой катастрофы, находится в противоречии с опытом, что указывает на существование каких-то закономерностей, несовместимых с представлениями классической статистической физики и электродинамики. Формула Планка Немецкий физик М. Планк, исходя из предположения о квантовой природе света, получил согласующееся с опытными данными выражение для спектральной плотности энергетической светимости чёрного тела:
Данное выражение называется формулой Планка для теплового излучения тел. Проанализируем формулу (8). 1. При малых частотах (больших длинах волн) (рис.3)
т.е. формулу Рэлея-Джинса. 2. При больших частотах (коротких длинах волн) 3. Используя формулу Планка, можно получить закон Стефана-Больцмана:
Сравнивая формулы (9) и (5), получаем теоретическое значение постоянной Стефана-Больцмана, которое хорошо согласуется с экспериментальными данными: 4) Осуществим преобразования по формуле (3), т.е. перейдём от частоты к длине волны. Производную от функции Планка по длине волны приравниваем нулю, и получим выражение для закона смещения Вина:
Таким образом, сравнивая формулы (10) и (6), получаем:
Подставляя в это выражение константы, получаем значение, совпадающее с экспериментальным.
Оптическая пирометрия, дистанционный, бесконтактный метод измерения температуры Для дистанционного измерения температуры тел используют пирометр. В качестве примера рассмотрим принцип работы пирометра с «исчезающей» нитью, принципиальная схема которого изображена на рис.4.
Пирометр наводится на светящийся объект (электрическая лампочка, пламя свечи, расплавленный металл в печи, Солнце, звезды и т.д.). Необходимо добиться резкого изображения спирали на фоне объекта. При изменении силы тока в цепи (с помощью реостата) происходит изменение степени накала спирали. Добиваясь того, чтобы нить спирали стала неразличимой на фоне объекта, получаем, что яркость спирали сравнялась с яркостью объекта. При совмещении яркостей, по шкале амперметра, которая предварительно была проградуирована в градусах, определяют яркостную температуру объекта, т.е. температуру его поверхности. С помощью поправок можно вычислить термодинамическую температуру исследуемого тела.
Date: 2015-05-19; view: 655; Нарушение авторских прав |