熱輻射的基本定律ppt課件(已修改)
2025-05-13 12:02 本頁面
【正文】 傳 熱 學(xué) 第七章 熱輻射基本定律及輻射特性 熱輻射現(xiàn)象的基本概念 熱輻射的定義和特點(diǎn) １、基本概念 輻射 ：物體通過電磁波來傳遞能量的方式 。 熱輻射 :由于熱的原因而產(chǎn)生的電磁波輻射稱為熱輻射。 輻射傳熱 :物體之間相互輻射和吸收的總效果。 ２、特點(diǎn) ① 不需要物體直接接觸 。 熱輻射不需中間介質(zhì) ， 可以在真空中傳遞 ， 而且在真空中輻射能的傳遞最有效 。 ② 在輻射換熱過程中 ， 不僅有能量的轉(zhuǎn)換 ， 而且伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)化 。 輻射：輻射體內(nèi)熱能 → 輻射能； 吸收：輻射能 → 受射體內(nèi)熱能 ③ 只要溫度大于零就有能量輻射 。 不僅高溫物體向低溫物體輻射熱能 ， 而且低溫物體向高溫物體輻射熱能 。 ④ 物體的輻射能力與其溫度性質(zhì)有關(guān)，與絕對溫度的四次方成正比。 從電磁波的角度描述熱輻射的特性 電磁波的傳播速度： C = fλ 式中： f — 頻率， s1。 λ — 波長， μm 傳播速率與波長、頻率間的關(guān)系 電磁波的波譜 熱輻射 ： λ ＝ ～ 100μm ，包括可見光線、部分紫外線和紅外線 圖 71 電 磁 輻 射 波 譜 紅外輻射的應(yīng)用 以波長 25μm 為界，分為近紅外線和遠(yuǎn)紅外線 遠(yuǎn)紅外線加熱技術(shù)的應(yīng)用 微波： λ ＝ 1mm～ 1m λ 1m的電磁波廣泛應(yīng)用于無線電技術(shù)中。 當(dāng)熱輻射投射到物件上時，遵循著可見光的規(guī)律，其中部分被物體吸收，部分被反射，其余則透過物體。 11??????????????????????3. 物體表面對電磁波的作用 物體對熱輻射的吸收反射和穿透 （ 1）吸收比、反射比和穿透比之間的一般關(guān)系 吸收比 反射比 穿透比 對于 大多數(shù)的固體和液體 ： 1,0 ??? ???1,0 ??? ???對于 不含顆粒的氣體 ： 固體和液體對投入輻射的吸收和反射特性，具有在物體表面上進(jìn)行的特點(diǎn)，而不涉及物體內(nèi)部。 氣體的輻射和吸收在整個氣體容積中進(jìn)行，表面狀況無關(guān)緊要。 （ 2）固體表面的兩種反射 鏡面反射：入射角 =反射角，表面粗糙度 波長 漫反射： 表面粗糙度 波長 一般工程材料均形成漫反射。 圖 74 漫反射 圖 73 鏡反射 為研究輻射特性可提出以下理想輻射模型： 黑 體： α=1 ρ=0 σ=0 ； 白 體： α=0 ρ=1 σ=0 ； 透明體 :α=0 ρ=0 σ=1 自然界和工程應(yīng)用中，完全符合理想要求的黑體、白體和透明體雖然并不存在，但和它們根相象的物體卻是有的。例如，煤炭的吸收比達(dá)到 ，磨光的金子反射比幾乎等于 ，而常溫下空氣對熱射線呈現(xiàn)透明的性質(zhì)。 黑體模型及其重要性 具有一個小孔的等溫空腔表面，若有外部投射輻射從小孔進(jìn)入空腔內(nèi)，必將在其內(nèi)表面經(jīng)歷無數(shù)次的吸收和反射，最后能夠從小孔重新選出去的輻射能量必定微乎其微。認(rèn)為幾乎全部入射能量都被空腔吸收殆盡。從這個意義上講，小孔非常接近黑體的性質(zhì)。 黑體具有最大的吸收力 (α=1) ，同時亦具有最大的輻射力 (ε=1) 。在實(shí)際物體中不存在絕對黑體，為此引出人工黑體，如圖所示。 熱輻射能量的表示方法 黑體熱輻射的基本定律 光譜輻射力 Eλ ： 單位時間內(nèi)單位表面積向其上的半球空間的所有方向輻射出去的包含波長 λ 在內(nèi)的單位波長內(nèi)的能量稱為光譜輻射力 (W/m2m) 。 輻射力 E： 單位時間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的所有波長的能量總和 (W/m2) 。 從總體上表征物體發(fā)射輻射能本領(lǐng)的大小。 E、 Eλ 關(guān)系 : 顯然， E 和 Eλ 之間具有如下關(guān)系 ： 黑體一般采用下標(biāo) b表示，如黑體的輻射力為 Eb，黑體的光譜輻射力 為 Ebλ
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