傳熱學(xué)8熱輻射基本定律-在線瀏覽
2025-07-16 13:10本頁面
【正文】 dEE ?2 黑體輻射 的 基本定律 及相關(guān)性質(zhì) 可以歸結(jié)為三個(gè)定律 : ?普朗克定律 ?斯蒂芬 — 玻爾茲曼定律 ?蘭貝特定律 1)(512 ???Tcb ecE???式中， λ — 波長(zhǎng)， m ； T — 黑體溫度， K ； c1 — 第一輻射常數(shù)， 1016 W?m2； c2 — 第二輻射常數(shù)， 102 W?K； (1)普朗克定律 ?揭示了黑體輻射能按照波長(zhǎng)的分布規(guī)律，或者說它給出了 黑體 單色 輻射力 與波長(zhǎng)和溫度 的依變關(guān)系 。 ?最大單色輻射力 所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng) λ m與溫度 T之間存在著如下關(guān)系： KmT ?? ?? a x維恩位移 定律 ?隨著溫度的增高，曲線的峰值向左移動(dòng)，即移向較短的波長(zhǎng)。 太陽輻射 （ 5800k） λ m則位于 可見光區(qū)段 。 ?如加熱金屬 ， 500℃ 以下 ， 金屬發(fā)出的基本是紅外線 ， 沒有可見光 ， 金屬呈原色 ， 600℃ 以上 ， 金屬相繼呈現(xiàn)暗紅 、 紅 、 黃 ，超過 1300℃ 開始發(fā)白 。由普朗克定律知： 40 )(510 12 TdecdEETcbb ?????? ???? ??? ??式中， σ = 108 W/(m2?K4)，是 StefanBoltzmann常數(shù)。 ?在許多實(shí)際問題中 ， 往往需要確定某一 特定波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi) 的輻射能量 。 于是 式中： Fb(0λ 2)、 Fb(0λ 1)分別為波長(zhǎng)從 0至 λ 2和 0至 λ 1的黑體輻射 占同溫下黑體輻射力的百分?jǐn)?shù) 。為計(jì)算方便，黑體輻射函數(shù) f(λT)已制成表格供計(jì)算輻射能量份額時(shí)查用 (表 81P214)。 立體角： ω =Ac/r2 式中： Ac— 半球體表面被立體角切割的 面積 ， r— 球體的半徑。 （ 3） 蘭貝特定律 ?輻射力 （ 定義 ） 沒有指明在半球空間不同方向上的能量分布 。 ?緯度指緯線上的點(diǎn)與球心連線和赤道面線面所成的角 ?經(jīng)度是指經(jīng)線所在半平面與本初子午線所在半平面所成的二面角的平面角 ,是面面所成的角 計(jì)算微元立體角的幾何關(guān)系 θ— 緯度角， ?— 經(jīng)度角 定向輻射強(qiáng)度 ?任意微元表面在空間 指定方向上發(fā)射出的輻射能量的強(qiáng)弱，首先必須在 相同 的立體角 的基礎(chǔ)上比較才有意義。 ?微元輻射面 dA在任意方向 p 看到的輻射面積不是 dA，而是dAcosθ 。 定向輻射強(qiáng)度的定義圖 ?定義 ： 單位時(shí)間內(nèi) 、 單位 可見 輻射面積 、 在 給定方向 上 、 單位立體角 內(nèi)發(fā)射的全波長(zhǎng)輻射量稱為 定向輻射強(qiáng)度 ， 記為 I ?與輻射面法向成 θ 角方向上的定向輻射強(qiáng)度 I(θ )為 ?定向輻射強(qiáng)度的單位 是 w/()。 ?在半球空間的各個(gè)方向上的定向輻射強(qiáng)度相等：I(θ )= I=常量 ?定向輻射強(qiáng)度與方向無關(guān) 的規(guī)律稱為 蘭貝特定律 。 對(duì)于服從蘭貝特定律的輻射 : ? ? )c o s ()(2 ???? Id A ddE ????單位輻射面積發(fā)出的輻射能，落到空間不同方向單位立體角內(nèi)的能量的數(shù)值不同，其值正比于該方向與輻射面法線方向夾角的余弦，所以 蘭貝特定律又稱余弦定律 ?定向輻射力 ： 單位時(shí)間內(nèi) 、 單位輻射面積 、在 給定方向 上、 單位立體角 內(nèi)發(fā)射的全波長(zhǎng)輻射量： ?余弦定律表明，黑體的輻射能在空間 不同方向 的分布是不均勻的： 法線方向最大，切線方向?yàn)榱?。 2θ2c o s d W /mEI?????? ? ???? dds i ndd 2 ?? r A2 π π / 22θθ00c o s s in d d π W /mE I I??? ? ? ???????黑體能量按波長(zhǎng)的分布 —— 普朗可定律 黑體的輻射力 —— 斯蒂芬 — 玻爾茲曼定律 黑體能量按空間的分布 —— 蘭貝特定律 單色輻射力的峰值 —— 維恩位移定律 例題 84 p216 KmT ?? ?? a x1)(512 ???Tcb ecE???? ? )c o s (?? IE ?4TEb ????IE b ?167。 ?單色發(fā)射率 定義 ：實(shí)際物體的單色輻射力與 同溫下黑體 的單色輻射力的比值。 bb IIII )()()()( ????? ??式中： I（ θ ） — 與輻射面法向成 θ 角方向上的定向輻射強(qiáng)度 ， I b— 同溫下黑體的定向輻射強(qiáng)度。 ?定向發(fā)射率的定義： 幾種 非導(dǎo)電體材料 在不同方向上的定向發(fā)射率 ?(? ) 對(duì)于非導(dǎo)電材
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