Види променистих потоків - студопедія

Сумарне випромінювання, що проходить через довільну поверхню F в одиницю часу, називається потоком випромінювання Q, Вт. Променистий потік, що випромінюється з одиниці поверхні за
усіх напрямках полусферического простору, називається щільністю потоку випромінювання Е, Вт / м 2:

Потік випромінювання і щільність потоку випромінювання містять промені
різних довжин хвиль, тому такий вид випромінювання також називається
інтегральним. Випромінювання, що відповідає вузькому інтервалу зміни довжин хвиль від # 955; до # 955; + d # 955 ;, називається монохроматичним.

Нехай з усієї кількості енергії Q0. потрапляє на тіло, частина QA поглинається, частина QR відбивається і частина QD проходить крізь тіло (рис. 8.1) .так що

Мал. 8.1. Схема розподілу падаючої променевої енергії

Ділячи обидві частини цієї рівності нa Q0. отримуємо:

Перший член співвідношення (8.3) характеризує собою поглощательную здатність А, другий - відбивну здатність R і третій - пропускна здатність тіла D. Всі ці величини мають нульову розмірність і змінюються лише в межах від 0 до 1.

Якщо А = 1, то R = 0 і D = 0; це означає, що вся падаюча промениста енергія повністю поглинається тілом. Такі тіла називаються абсолютно чорними. або просто чорними.

Якщо R = 1, то А = 0 і D = 0; це означає, що вся падаюча промениста енергія повністю відбивається. такі тіла називаються абсолютно білими.

Якщо D = 1, то А = 0 і R = 0; це означає, що вся падаюча енергія повністю проходить крізь тіло. Такі тіла називаються абсолютно проникними (прозорими) або діатермічне.

Абсолютно чорних, білих і прозорих тіл в природі немає; в застосуванні до реальних тіл ці поняття умовні. Значення A, R і D залежать від природи тіла, його температури і спектра падаючого випромінювання. Наприклад, повітря для теплових променів прозорий, але при наявності в ньому водяної пари або вуглекислоти він стає напівпрозорим.

Тверді тіла і деякі рідини (наприклад, вода, спирти) для теплових променів практично непрозорі (атермічни), тобто D = 0; в цьому випадку

Зі співвідношення (8.5) випливає, що якщо тіло добре відображає променисту енергію, то воно погано поглинає, і навпаки.

Разом з цим є тіла, які прозорі лише для певних довжин хвиль. Так, наприклад, кварц для теплових променів (# 955;> 4 мкм) непрозорий, а для світлових і ультрафіолетових прозорий. Кам'яна сіль, навпаки, прозора для теплових і непрозора для ультрафіолетових променів. Віконне скло прозоро тільки для світлових променів, а для ультрафіолетових воно майже непрозоро.

Те саме можна сказати і до понять поглинання і відображення. Біла за кольором поверхню добре відбиває лише світлові промені. У житті це властивість широко використовується: білі літні костюми, біле забарвлення вагонів-льодовиків, цистерн та інших спорудженні, де інсоляція небажана. Невидимі ж теплові промені білі тканину і фарба поглинають так само добре, як і темні. Для поглинання і відображення теплових променів більше значення має не колір, а стан поверхні. Незалежно від кольору відбивна здатність гладких і полірованих поверхонь у багато разів вище, ніж шорсткуватих. Для збільшення поглинальної здатності тел їх поверхня покривається темною шорсткою фарбою. Для цієї мети зазвичай застосовується нафтова сажа. Але і сажа поглинає всього лише 90-96% падаючого променистого потоку, це ще не абсолютно чорне тіло. Такого тіла в природі немає, але його можна створити штучно. Властивістю абсолютно чорного тіла володіє отвір у стінці порожнього тіла. Для цього отвору А = 1, бо можна вважати, що енергія променя, що потрапляє в цей отвір, повністю поглинається усередині полого тіла (рис. 8.2). Надалі все величини, що відносяться до абсолютно чорного тіла, ми будемо відзначати індексом (0).

Якщо на тіло ззовні не падає ніяких променів, то з одиниці поверхні тіла відводиться променистий потік енергії, що дорівнює Е1. Вт / м 2. Він повністю визначається температурою і фізичними властивостями тіла. Це власне випромінювання тіла або його випромінювальна здатність. Однак зазвичай з боку інших тіл на дане тіло падає промениста енергія в кількості Е2. це -падающее випромінювання. Частина падаючого випромінювання в кількості А1 Е2 поглинається тілом - поглинене випромінювання; інше в кількості (1-А1) Е2 відбивається - відбите випромінювання (рис. 8.3).

Власне випромінювання тіла в сумі з відбитим називається ефективним випромінюванням тіла, Eефф = E1 + (l-A1) E2 це фактичне випромінювання тіла, яке ми відчуваємо або вимірюємо приладами; воно більше власного на величину (1-А1) Е2.

Мал. 8.2. Хід променя в підлогою тілі

Рис 8.3. До визначення видів теплового випромінювання

Ефективне випромінювання Еефф залежить від фізичних властивостей і температури не тільки даного випромінює тіла, але і інших навколишніх його тіл, а також від форми, розмірів і відносного розташування тіл в просторі. Так як падаюче випромінювання Е2 визначається температурою і властивостями навколишніх тіл, то фізичні якості власного і відбитого випромінювання неоднакові, їх спектри різні. Однак для теплових розрахунків ця різниця часто не має значення, якщо розглядається лише енергетична сторона процесу.

Результуюче випромінювання ерез являє собою різницю між
власним випромінюванням тіла і тією частиною падаючого зовнішнього випромінювання Е2. яка поглинається даними тілом; остання дорівнює A1 E2. Таким чином,

Величина ерез визначає потік енергії, який дане тіло передає оточуючим його тілам в процесі променистого теплообміну. Якщо величина ерез виявляється негативною (ерез <0), это значит, что тело в итоге лучистого теплообмена получает энергию.