Тепломассоперенос. Цаплин С.В - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ОКИСЛЕННОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ
ПОВЕРХНОСТИ
Цель работы: изучение общих закономерностей радиационного теп-
лообмена; определение температурной зависимости степени черноты по-
верхности.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
Радиационный способ теплопередачи характеризуется энергией, пере-
даваемой в форме электромагнитных волн. Для обеспечения поведения теп-
лового излучения используется как волновая, так и корпускулярная теории.
Согласно волновой теории, излучение можно представить волновыми коле-
баниями, имеющими
частоту
ν
и длину волны
λ
. Произведение частоты и
длины волны есть скорость распространения, равная скорости света:
ν
⋅
λ
=
c
.
Согласно корпускулярной теории, энергия излучения передается в ви-
де порций энергии, называемых фотонами. Каждый фотон движется со
скоростью света и имеет определенную энергию, заданную соотношением:
ν
⋅
=
ε
h
,
в котором – постоянная Планка. Когда тело нагрето, свободные электро-
ны могут переходить на более высокие, или возбужденные уровни. Когда
электрон возвращается на свой более низкий энергетический уровень, он
испускает фотон, энергия которого равна разности энергий возбужденного
и равновесного состояний. Для любой поверхности в любой данный мо-
мент времени многочисленные
электроны совершают переходы на разные
энергетические уровни, и поэтому энергия фотонов, покидающих поверх-
ность, распределена по спектру частот. Испускание фотонов зависит ис-
ключительно от температуры тела. Энергия фотонов, покидающих поверх-
ность таким образом, называется тепловым излучением.
h
Есть другие способы, кроме нагревания поверхности, которые могут
быть причиной испускания телом фотонов. На коротковолновом
конце
спектра, например, находится рентгеновское излучение, которое может
быть вызвано бомбардировкой куска металла потоком электронов. На дру-
гом конце спектра находятся радиоволны с большими длинами волн, кото-
рые могут генерироваться электронным оборудованием и кристаллами.
Между этими двумя предельными случаями находится тепловое излуче-
ние, которое испускается телом и зависит только от
температуры.
23

Страницы