Tepelné záření

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 14. srpna 2022; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Tepelné záření - elektromagnetické vlny vyzařované tělesy v důsledku jejich vnitřní energie . Vyzařují je tělesa s teplotou větší než 0 K , tedy různě zahřátá tělesa, proto se tomu říká termické. Má spojité spektrum , jehož umístění a intenzita maxima závisí na tělesné teplotě. Ta se při ochlazování posouvá do dlouhovlnné části spektra [1] .

Tepelné záření vyzařuje například zahřátý kov , zemská atmosféra , bílý trpaslík [1] [2] , chladicí zářiče na kosmických lodích, anody elektronických lamp , olejové i infračervené zářiče .

Důvodem, proč látka vyzařuje elektromagnetické vlny, je uspořádání atomů a molekul z nabitých částic, díky kterému je látka prostoupena elektromagnetickými poli . Zejména srážky atomů a molekul mají za následek jejich nárazovou excitaci následovanou emisí. Charakteristickým rysem je, že když je emisivita zprůměrována přes Maxwellovo rozdělení , počínaje energií hν ~ kT , začíná ve spektru exponenciální mezní hodnota. [3]

Pokud je záření v termodynamické rovnováze s hmotou, pak se takové záření nazývá rovnovážné . Spektrum takového záření je ekvivalentní spektru absolutně černého tělesa a je popsáno Planckovým zákonem . V obecném případě však tepelné záření není v termodynamické rovnováze s hmotou, takže teplejší těleso se ochlazuje, chladnější naopak zahřívá. Spektrum takového záření je určeno Kirchhoffovým zákonem .

Základní pojmy a vlastnosti tepelného záření

Energetická svítivost tělesa

Energetická svítivost tělesa je fyzikální veličina, která je funkcí teploty a číselně se rovná energii emitované tělesem za jednotku času na jednotku plochy ve všech směrech a v celém frekvenčním spektru. $R_{T}$

R_{T}={\frac {W}{tS))

; J / (s m²) \u003d W/ m2 .

[R_{T}]=

Spektrální hustota energetické svítivosti

Spektrální hustota svítivosti energie je funkcí frekvence a teploty, která charakterizuje rozložení energie záření v celém spektru frekvencí (nebo vlnových délek): ${\displaystyle r_{\omega ,T))$

R_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }r_{\omega ,T}\,d\omega .

Podobná funkce může být zapsána z hlediska vlnové délky:

R_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }r_{\lambda ,T}\,d\lambda .

Lze dokázat, že spektrální hustota svítivosti energie, vyjádřená frekvencí a vlnovou délkou, souvisí vztahem

r_{\omega ,T}={\frac {\lambda ^{2}}{2\pi c}}r_{\lambda ,T}.

Absorpční kapacita těla

Absorpční schopnost těla je funkcí frekvence a teploty, která ukazuje, jaká část energie elektromagnetického záření dopadajícího na tělo je absorbována tělem ve frekvenčním rozsahu blízkém : ${\displaystyle a_{\omega ,T))$ $d\omega$ $\omega$

a_{\omega ,T}={\frac {d\Phi '_{\omega ,T}}{d\Phi _{\omega ,T}}},

kde je tok energie absorbovaný tělem, je tok energie dopadající na tělo v oblasti blízko . $d\Phi '$ $d\Phi$ $d\omega$ $\omega$

Odrazivost těla

Odrazivost tělesa je funkcí frekvence a teploty a ukazuje, jaká část energie elektromagnetického záření dopadajícího na těleso se od něj odráží ve frekvenčním rozsahu blízkém : ${\displaystyle b_{\omega ,T))$ $d\omega$ $\omega$

b_{\omega ,T}={\frac {d\Phi ''_{\omega ,T}}{d\Phi _{\omega ,T}}},

kde je tok energie odražený od těla, je tok energie dopadající na tělo v oblasti blízko . $d\Phi ''$ $d\Phi$ $d\omega$ $\omega$

Absolutně černé tělo

Absolutně černé těleso je fyzikální abstrakce (model), kterou se rozumí těleso, které zcela pohlcuje veškeré elektromagnetické záření dopadající na něj. Pro úplně černé tělo

a_{\omega ,T}=1.

Šedé tělo

Šedé těleso je těleso, jehož absorpční koeficient nezávisí na frekvenci, ale závisí pouze na teplotě:

a_{\omega ,T}=a_{T}<1.

Objemová energetická hustota záření

Objemová hustota energie záření je funkcí teploty, číselně se rovná energii elektromagnetického záření na jednotku objemu v celém frekvenčním spektru. $U_{T}$

Spektrální hustota energie

Spektrální hustota energie - - funkce frekvence a teploty spojená s objemovou hustotou záření podle vzorce ${\displaystyle U_{\omega ,T))$

U_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }U_{\omega ,T}\,d\omega .

Je třeba poznamenat, že spektrální hustota svítivosti energie pro černé těleso souvisí se spektrální hustotou energie pomocí následujícího vztahu:

r_{\omega ,T}=f(\omega ,T)={\frac {c}{4}}U_{\omega ,T}.

Základní zákony tepelného záření

Literatura

Tashlykova-Bushkevich I. I. Fyzika. Uch. příspěvek. Ve 2 h. Část 2. Minsk, 2008.

Poznámky

↑ 1 2 M. A. Eljaševič. Tepelné záření // Fyzikální encyklopedie : [v 5 svazcích] / Kap. vyd. A. M. Prochorov . - M .: Sovětská encyklopedie (sv. 1-2); Velká ruská encyklopedie (sv. 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Bílý trpaslík . Získáno 18. července 2013. Archivováno z originálu 25. prosince 2012. (neurčitý)
↑ A. V. Zasov, K. A. Postnov. Záření absolutně černého tělesa // Obecná astrofyzika. - S. 32.

Literatura

Tepelné záření - článek z Velké sovětské encyklopedie .

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Skvělý norský Britannica (online) Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4188872-8 J9U : 987007553273205171 LCCN : sh85059766 NDL : 00568821 NKC : ph694907