Сәулелі жылуалмасу

Жоспар
Кіріспе

Негізгі және ұғым анықтамалар.
Дененің сәулелену энергиясы
Стефан.Больцман заңы
Кирхгоф заңы
Ламберт заңы
Мөлдірлі ортамен бөлінген денелердің, аралық сәулеленуімен жылулық алмасуы

Жылулықпен сәулелену - күрделі атом аралық процесстер. Ол, жылулық жағдайымен немесе денеден температура шығуымен анықталады. Жылулық сәулеленудің жеткізушісі болып, энергия бөлшектерінің ағыны болады, оны фотондар немесе квантты энергиялар деп атайды. Фотондар ағыны, электромагнитті толқындар қасиетінде болады. Барлық электромагнитті сәулеленулердің түрлері, бірдей қасиетінде болады да, олар тек, толқын ұзындығымен (0,05-10"6 мкм-ғарыштықтан, радиотолқынына дейін) ажыратылады. Толқын ұзындығының саласы = 0,4 мкм - = 0,8 мкм дейінгі сәулеленуіне сәйкес келеді. Жылулық немесе инфрақызыл сәулеленуі толқын ұзындығымен 0,8...800 мкм сипатталады. Ол, ең көп назар аударалық мәселе. Инфрақызыл және жарық сәулелерінің таралу процессін, жылулықтың сәулеленуі немесе радиация деп атайды. Басқа жағынан қаралатын саласы, қысқа толқынды ультракүлгінді сәулеленумен (к = 2-10"2...0,4 мкм) жалғасады.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

СӘУЛЕЛІ ЖЫЛУАЛМАСУ
Негізгі және ұғым анықтамалар.
Жылулықпен сәулелену - күрделі атом аралық процесстер. Ол, жылулық
жағдайымен немесе денеден температура шығуымен анықталады. Жылулық
сәулеленудің жеткізушісі болып, энергия бөлшектерінің ағыны болады,
оны фотондар немесе квантты энергиялар деп атайды. Фотондар ағыны,
электромагнитті толқындар қасиетінде болады. Барлық электромагнитті
сәулеленулердің түрлері, бірдей қасиетінде болады да, олар тек, толқын
ұзындығымен (0,05-10"6 мкм-ғарыштықтан, радиотолқынына дейін)
ажыратылады. Толқын ұзындығының саласы = 0,4 мкм - = 0,8
мкм дейінгі сәулеленуіне сәйкес келеді. Жылулық немесе инфрақызыл
сәулеленуі толқын ұзындығымен 0,8...800 мкм сипатталады. Ол, ең көп
назар аударалық мәселе. Инфрақызыл және жарық сәулелерінің таралу
процессін, жылулықтың сәулеленуі немесе радиация деп атайды. Басқа
жағынан қаралатын саласы, қысқа толқынды ультракүлгінді сәулеленумен
(к = 2-10"2...0,4 мкм) жалғасады. Рентгеннің сәулесі, одан да аз
толқын ұзындығымен (к = 10"6...210"2 мкм) сипатталады.
Сәулелену қасиетінің, барлық әр түрлілігі, әр алуан саладағы
толқын ұзындығымен сипатталып, олар, кейбір жалпы заңдылығында
анықталуы мүмкін. Онда, оптикада белгілі болғандай, таралу заңдылығы,
көрінетін жарықгың шағылысуы мен сынуы жэне қандай да ұзындықтағы
толқынның сәулеленуі үшін, әділетті болып қалады.
Дененің сәулелену энергиясы немесе ағынның сәулеленуін Фе басқа
денеге түскенде, ол жарым-жартылай сіңіреді де, жарым-жартылай
шағылысады және қалғаны, оның қабатымен өтіп кетеді. Ағын
сәулеленуіндегі, дененің сіңіруімен, Фа - денеге түсуіндегі агын
сәулеленуіне Фе қатынасын дененің сіңіру коэффициенті деп атайды да,
=ФаФе анықталады; шағылысқан Фр түсуіне қатынасын шағылысу
коэффициенті деп р = ФрФе және өткізгішінің Ф түсуіне қатынасын
өткізуші коэффициент деп = ФФе атайды:
Фе = Фа + Фр + Ф         (4.1)
Немесе
   + р + =1.                    (4.1а)
Егер, р=0 жэне =0 болса, онда =1, яғни денеге түсетін
барлық сэулеленуін сіңіреді. Мұндай денелерді абсолютты қара немесе
толық сәулетаратқыш дене деп, атайды. Табиғатта абсолютты қара дене
жоқ және сондықтан, физикалық денелер үшін әр уақытта 1.
Дененің =0, р=0 және =1 болғанын мөлдір немесе диатермиялы
дене деп атайды. Мөлдір (өткізгішті) деп, жылулық сәулелер үшін,
косатомды газдарға О2, N2 және Н2 жатады.
Дененің, а=0, =0 және р=1 және беттен шағылысу процесстері,
геометриялық оптика заңына бағынады да, оны айналы деп атайды.
Қатты және сұйық денелер, қағида бойынша, жылы сәулелер үшін,
мөлдірсіз немесе атермиялы (=0), сондықтан, олар үшін +р=1.
Осы теңдеуге қарағанда, егер, дене өте үлкен шағылысу коэффициентіне
ие болса, онда оның сіңіруші коэффициенті аз және керісінше.
Көптеген қатты және сұйық денелер, дәл осындай және абсолютты
қара дене, түгел сәулелену спекторында болады, яғни 0-ден -ке
дейінгі интервалда, барлық толқын ұзындық энергиясында сәулеленеді.
Кейбір денелер, сонымен қатар газдар, тек қана, белгілі толқын
ұзындығы интервалында энергияны сәулелендіреді. Мүндай сәулеленуін
монохроматикалы (біртекті) деп атайды.
Дененің сәулеленуі, оның табиғатына, температурасына, беттерінің
жағдайына байланысты, ал газдар үшін - қабаттың қалыңдығына және оның
қысымына байланысты.
Барлық спектрларының толқын ұзындығындағы дене беттерінің суммалы
сәулеленуін - интегралды агынды сәулеленуі Фп деп атайды.
Интегралды ағынның сәулеленуі, беттер ауданына қатынасының, барлық
мүмкін бағыттары бойынша, жартылай сфералық дене бүрышы (=2л)
шегіндегісін - үдемелі қарқынды сәулеленуі деп атайды:
                  (14.2)
мұндағы - сәулелену ағыны, Вт; элементтен шығарылатын беттердің
, м2 ауданы.
Белгілі температура кезіндегі әрбір толқын ұзындыгына сәйкес,
белгілі спектрлі беттерінің ағынының сәулеленуі. .
Стефан-Больцман заңы. Стефан-Больцман заңына сәйкес, абсолютты
қара дененің беттік тығыздық ағынның сэулеленуі, абсолютты
температурасының төртінші дәрежесіне пропорционалды болады.
, (14.7)
мұндағы - абсолютты қара дененің сәулелену константы,
0=5,67-10-8, Вт(м2к4).
Техникалық есептеулерге ыңғайлы болу үшін, келтірілген формуланы
мына түрінде жазады:
( = С0(77100)4,                                             (14.8)
мұндағы С0=-108=5,67 Вт(м2к4) - абсолютты қара дененің
сәулелену коэффициенті.
Стефан - Больцман заңы, сұр денелер үшін де бағынышты. Оған
теңдеуді қолдану мына түрінде жазылады:
, (14.9)
мүндағы С – сәулелену коэффициенті, ол, 0 ден 5,67 дейінгі шегінде
өзгереді, Вт(м2-к4). Сұр дене үшін, сәулелену коэффициенті
С = const.
Шама Е - дененің қаралану коэффициенті. Теңдеу (14.7) жэне (14.8)
шығатыны:
.                            (14.10)
Қаралану коэффициенті 0 ден 1 дейінгі шегінде өзгереді және
дененің физикалық қасиетіне, оның бетінің жағдайына және
температураларына байланысты.
Қаралық коэффициенті ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.