√ تعريف إشعاع الجسم الأسود والإشعاع الحراري والصيغ والمسائل النموذجية
تعريف إشعاع الجسم الأسود والإشعاع الحراري والصيغ والمسائل النموذجية – في هذه المناقشة سنشرح عن إشعاع الجسم الأسود. والذي يتضمن مفهوم إشعاع الجسم الأسود، والإشعاع الحراري، والصيغ والأمثلة لمشاكل إشعاع الجسم الأسود والتي تمت مناقشتها بشكل كامل وخفيف. لمزيد من التفاصيل، يرجى الاطلاع على المراجعة أدناه بعناية.
تعريف إشعاع الجسم الأسود والإشعاع الحراري والصيغ والمسائل النموذجية
دعونا نناقش معنى إشعاع الجسم الأسود أولاً بعناية.
تعريف إشعاع الجسم الأسود
اللون الأسود هو اللون الذي يمتص كل الضوء أو الأشعة التي تسقط عليه، مما يؤدي إلى تسخين الجسم. على سبيل المثال، عندما ترتدي ملابس أو قمصان سوداء خلال النهار، فإن الجو حار جدًا بالطبع. ويسمى هذا الحدث إشعاع الجسم الأسود.
إشعاع الجسم الأسود هو نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي الحراري الذي يحدث حول الأجسام أو داخلها في حالة التوازن الديناميكي الحراري مع بيئته أو عندما تكون هناك عملية تفريغ من الجسم أسود. وفي الوقت نفسه، الجسم الأسود هو جسم معتم ولا يمكنه عكس الضوء.
إذا نظرنا بالتفصيل إلى المصباح المتوهج، نجد أن الفتيل الموجود على المصباح له لون أصفر مائل للبياض على الرغم من أن المصباح أزرق اللون. يحدث هذا لأن درجة حرارة المصباح المتوهج تزيد عن 2000 كلفن. جميع الأجسام التي لها زاوية تزيد عن 2000 كلفن سوف ينبعث منها ضوء أبيض.
ينتشر الضوء عبر الفراغ، ويعتبر الضوء موجة، تقريبًا مثل التداخل والحيود. والذي في حالة تفاعل الضوء مع الذرات أو الجزيئات يعتبر الضوء جسيما. وتشمل هذه الأحداث الإشعاع الحراري، والتأثير الكهروضوئي، وظاهرة كومبتون.
تعريف الإشعاع الحراري
الإشعاع الحراري أو يسمى أيضًا الإشعاع الحراري هو الإشعاع المنبعث من جسم ما نتيجة لدرجة حرارته. يصدر كل جسم إشعاعًا حراريًا، ولكن بشكل عام، يمكننا رؤية الجسم بسبب يعكس الجسم الضوء الساقط عليه، وليس لأن الجسم يصدر إشعاعًا حار.
سيكون الجسم مرئيًا لأنه يشع حرارة عندما تزيد درجة الحرارة عن 1000 كلفن. عند درجة الحرارة هذه، تبدأ الأجسام في التوهج باللون الأحمر، مثل ملف التسخين الخاص بالموقد الكهربائي. عند درجات حرارة أعلى من 2000 كلفن، يصبح الجسم المتوهج أبيض أو أصفر، مثل التوهج الأبيض لشعيرة المصباح المتوهج.
إذا زادت درجة حرارة الجسم، تتغير الكثافة النسبية لطيف الضوء المنبعث. ويؤدي هذا إلى تغير في ألوان الطيف المرصود، والذي يمكن استخدامه في تحديد درجة حرارة الجسم.
وبشكل عام، يعتمد الشكل التفصيلي لطيف الإشعاع الحراري المنبعث من جسم ساخن على تركيبة الجسم. ومع ذلك، تشير النتائج التجريبية إلى وجود فئة واحدة من الأجسام الساخنة التي تبعث أطيافًا ساخنة ذات خصائص عالمية. هذا الكائن هو جسم أسود أو جسم أسود.
وكما أوضحنا سابقًا، فإن الجسم الأسود يمتص كل الإشعاعات الواردة. مصطلح آخر هو أنه لا ينعكس أي إشعاع من الجسم الأسود. لذا فإن الجسم الأسود له قيم امتصاصية وانبعاثية تساوي واحدًا.
الانبعاثية (الطاقة المنبعثة) هي خاصية للمادة، والتي تصف نسبة الطاقة المنبعثة لكل وحدة مساحة من السطح إلى الطاقة المنبعثة من جسم أسود له نفس درجة الحرارة. بينما استيعاب (القدرة الامتصاصية) هي نسبة تدفق الضوء المنبعث أو الممتص من جسم ما إلى التدفق الذي يأتي من ذلك الجسم.
يشبه الجسم الأسود تجويفًا أسود به ثقب صغير. يدخل القليل جدًا من الضوء إلى التجويف من خلال الثقب، وسينعكس شعاع الضوء بشكل متكرر داخل التجويف دون أن يتمكن من الخروج مرة أخرى من الثقب.
في كل مرة ينعكس الضوء، سيتم امتصاصه بواسطة الجدران السوداء. سوف يمتص الجسم الأسود الضوء من حوله إذا كانت درجة الحرارة أقل من درجة الحرارة المحيطة وسوف ينبعث الضوء إلى المناطق المحيطة به إذا كانت درجة الحرارة أعلى من درجة الحرارة المحيطة. يمكن ملاحظة ذلك في الصورة أدناه، إذا تم تسخين جسم أسود إلى درجة حرارة عالية بدرجة كافية فإنه سيبدو مشتعلًا.
الجسم الأسود المثالي هو باعث جيد للحرارة (e = 1). والمثال المثالي تقريبًا هو الصندوق المغلق بإحكام والمثقوب بمداخل الهواء (فتحات التهوية) في المنزل.
صيغة إشعاع الجسم الأسود
يمتد إشعاع الجسم الأسود على جميع الأطوال الموجية. يتمتع توزيع الطاقة في منطقة الطول الموجي هذه بميزة خاصة، وهي القيمة القصوى عند طول موجي معين. ويعتمد موقع القيمة القصوى على درجة الحرارة، التي ستتحرك أو تتحول نحو اتجاه الطول الموجي القصير مع زيادة درجة الحرارة.
في عام 1879 أجرى الفيزيائي النمساوي جوزيف ستيفان تجربة لمعرفة الطابع العالمي لإشعاع الجسم الأسود. وفي وقت لاحق وجد أن الطاقة الإجمالية لكل وحدة مساحة تشع على جميع الترددات من الجسم الأسود الساخن (الشدة الكلية) يتناسب مع القوة الرابعة لدرجة الحرارة قطعاً. لذا يمكن صياغتها:
المجموع = σ. T4 ……………………………………. (1)
وتبين شدة الإشعاع على سطح الجسم الأسود بجميع تردداته. T هي درجة الحرارة المطلقة للجسم وσ هو ثابت ستيفان-بولتزمان وهو 5.67 × 10-8 Wm-2K-4
وفي حالة وجود جسم ساخن ليس جسمًا أسود فإنه سوف يحقق قانونًا مشابهًا، فقط مع وجود معامل انبعاث إضافي أصغر من 1 فيصبح:
المجموع = e.σ.T4 ……………….. (2)
الشدة هي القدرة لكل وحدة مساحة، لذلك يمكن كتابة المعادلة (2) على النحو التالي:
P/A = e.σ.T4 ……………………..(3)
تحت الشرط:
P = قوة الإشعاع (W)
أ = مساحة سطح الجسم (م2)
ه = معامل الابتعاثية
T = درجة الحرارة المطلقة (K)
وبعد عدة سنوات، وعلى أساس نظرية الموجات الكهرومغناطيسية للضوء، لودفيه بولتزمان (1844 - 1906) الوراثة النظرية للقوانين التي عبر عنها جوزيف ستيفان (1853 – 1893) من الديناميكا الحرارية المجمعة والمعادلات ماكسويل. لذلك، تُعرف المعادلة (2) أيضًا باسم قانون ستيفان-بولتزمان، والذي ينص على ما يلي:
"إن كمية الطاقة المنبعثة لكل وحدة سطح من الجسم الأسود في وحدة الزمن سوف تتناسب طرديا مع القوة الرابعة لدرجة حرارته الديناميكية الحرارية."
أمثلة على مشاكل إشعاع الجسم الأسود
1. يمكن اعتبار المصباح المتوهج بمثابة كرة. نصف قطر المصباح المتوهج الأول هو 3 أضعاف نصف قطر المصباح المتوهج الثاني، ودرجة حرارة المصباح المتوهج الأول 67 درجة مئوية ودرجة حرارة المصباح الثاني 407 درجة مئوية. ثم حدد نسبة قوة إشعاع المصباح المتوهج الأول إلى المصباح المتوهج الثاني!
معروف:
T1 = (67 + 273) ك = 340 ك
T2 = (407 = 273) ك = 680 ك
ر1 = 3 ر2
مقارنة قوة إشعاع المصباح (الأول) بالمصباح الثاني.
وهكذا تم شرح تعريف إشعاع الجسم الأسود والإشعاع الحراري والصيغ والمسائل النموذجية، نأمل أن تضيف إلى بصيرتك ومعرفتك. شكرا لكم على الزيارة ولا تنسوا قراءة المقالات الأخرى.
قائمة المحتويات
توصية:
- √ تعريف الشمس، البنية، الطبقات، الطيف و... تعريف الشمس، تركيبها، طبقاتها، طيفها وفوائدها - في هذه المناقشة سنشرح عن الشمس. والذي يتضمن معنى الشمس وتركيبة عناصر الشمس وطبقات الشمس وطيف ضوء الشمس والفوائد...
- الإحداثيات الديكارتية: التعريف والنظام والرسم البياني والأمثلة ... الإحداثيات الديكارتية: التعريف والأنظمة والرسوم البيانية ومسائل الأمثلة - ماذا تقصد بالإحداثيات الديكارتية في هذه المناسبة، سيناقش موقع Seputarknowledge.co.id الإحداثيات الديكارتية وأشياء أخرى يغطيها.…
- √ انتقال الحرارة الإشعاعية (الإشعاع)، الصيغ و... انتقال الحرارة بالإشعاع (الإشعاع)، الصيغ والمسائل الأمثلة - سنشرح في هذه المناقشة حول انتقال الحرارة. والذي يتضمن فهم انتقال الحرارة بالإشعاع أو الإشعاع، وصيغة النقل...
- ✓ تعريف المعاملات والأدلة وأنواعها وأمثلة... تعريف المعاملات وأدلتها وأنواعها وأمثلة (كاملة) - وبهذه المناسبة سنشرح عن المعاملات. والذي يتضمن تعريف المعاملات وإثبات المعاملات وأنواع المعاملات والأمثلة التي يتم مناقشتها بالكامل...
- √ تعريف الطاقة وأشكالها وفوائدها للحياة... تعريف الطاقة وأشكالها وفوائدها للحياة الكاملة - في هذه المناقشة سنشرح عن الطاقة. والذي يتضمن معنى الطاقة وأشكال الطاقة وفوائد الطاقة للحياة مناقشتها...
- 9 أنواع من الرياح: التعريف والشرح 9 أنواع من الرياح: التعريف والشرح - في هذه المناسبة سنشرح عن الرياح. والذي يتضمن معنى الرياح وأنواع الرياح والتفسيرات مع مناقشة كاملة وسهلة الفهم.
- الدوال الجبرية المشتقة: الصيغ والتطبيقات والتدوين والضرب... مشتقة الدوال الجبرية: الصيغ والتطبيقات والتدوين وضرب القسمة على دالتين وأمثلة للمسائل - هل تفهم ما هو المقصود بمشتقة دالة جبرية؟ في بعض الأحيان…
- الاستقراء الرياضي: المبادئ، إثبات السلسلة، قابلية القسمة،... الاستقراء الرياضي: المبادئ، إثبات المتسلسلة، قابلية القسمة، المعادلات ومسائل الأمثلة - ما هو الاستقراء الرياضي ?في هذه المناسبة، سيناقش Seputarknowledge.co.id لعبة البيسبول وأشياء أخرى يغطيها.…
- فروع علم الأحياء: الوظائف والفوائد والتفسيرات فروع علم الأحياء: الوظائف والفوائد والتفسيرات - ما هي فروع علم الأحياء؟ في هذه المناسبة، سيناقشها موقع Seputarknowledge.co.id، بما في ذلك الوظائف وبالطبع أشياء أخرى أيضًا غطاه. يترك…
- √ تعريف الصفات والوظائف والخصائص والأنواع والأمثلة... تعريف الصفات والوظائف والخصائص والأنواع والأمثلة (كاملة) - في هذه المناقشة سنراجع الصفات. والذي يتضمن المعنى والوظيفة والخصائص وأنواع وأمثلة الصفات مع...
- 74 تعريف التعليم عند الخبراء 74 تعريف التعليم حسب الخبراء - لقد تعلم البشر منذ ولادتهم في العالم حتى دخولهم المدرسة. لم تعد كلمة التعليم غريبة على آذاننا، لأن كل...
- عينة من أسئلة التربية البدنية للفصل 11 (الحادي عشر) SMA/MA/SMK الفصل 1 و 2 أمثلة على أسئلة التربية البدنية للصف 11 (XI) للفصلين الدراسيين 1 و2 من SMA/MA/SMK (2019 و2020) - في هذه المناسبة، سيناقش Seputarknowledge.co.id أمثلة على أسئلة التربية البدنية للفصل 11 الاختيار من متعدد والمقال ...
- لعبة كرة الريشة: التاريخ والتقنيات والقواعد والوسائل ... لعبة الريشة الطائرة: التاريخ والتقنيات واللوائح والمرافق والبنية التحتية - بهذه المناسبة حول Knowledge.co.id سوف يناقش لعبة كرة الريشة وبالطبع أشياء أخرى أيضًا غطاه. دعنا نرى…
- السوائل الديناميكية: الأنواع والميزات ومعادلة برنولي والنظريات ... الموائع الديناميكية: الأنواع والخصائص ومعادلة برنولي ونظرية توريتشيلي والصيغ وأمثلة المسائل - ما هي السوائل الديناميكية وأنواعها؟ عن…
- الصلاحية هي: المعنى والثبات، النوع،... الصلاحية هي: التعريف والموثوقية، الأنواع، المبادئ، كيفية الحساب - في هذه المراجعة سنشرح عن الصلاحية والموثوقية. والذي يتضمن فهم الخبراء وأنواعهم ومبادئ الصلاحية ...
- تنس الطاولة: التعريف، التاريخ، التقنيات، المعدات، ... تنس الطاولة: التعريف والتاريخ والتقنيات والمعدات والقواعد وأنواع الضربات وأنظمة التسجيل - ماذا تعرف عن تنس الطاولة؟ وبهذه المناسبة، سيناقش موقع Seputarknowledge.co.id ما إذا كان...
- √ تعريف الكهرباء الديناميكية والصيغ والمسائل النموذجية (ناقش... تعريف الكهرباء الديناميكية والصيغ والمسائل النموذجية (مناقشة كاملة) - سنشرح في هذه المناقشة الكهرباء الديناميكية. والذي يتضمن فهم الكهرباء الديناميكية، وصيغ الكهرباء الديناميكية، وأمثلة لمشاكل الكهرباء...
- √ تعريف المشتقات، الأنواع، الصيغ، وأمثلة المسائل مناقشة المشتقات تحتاج إلى دراسة. باستخدام مفهوم الحد الذي تعلمته، سوف تتعلم بسهولة المواد المشتقة التالية. تعريف المشتقات المشتقة هي حساب التغيرات في ...
- عناصر الطقس والمناخ (مناقشة كاملة) عناصر الطقس والمناخ (المناقشة الأكثر اكتمالا) - في هذه المناسبة، سوف تناقش حلقة "حول المعرفة" الطقس والمناخ. ما الذي سنتحدث عنه؟ دعونا نلقي نظرة على الوصف أدناه. عناصر الطقس…
- القصص القصيرة التحفيزية: التعريف ونصائح الكتابة والأمثلة قصص قصيرة تحفيزية: تعريف ونصائح وأمثلة للكتابة - ما هي القصة القصيرة التحفيزية؟ وبهذه المناسبة سيناقش موقع Seputarknowledge.co.id ما إذا كانت قصة الصداقة القصيرة وغيرها من الأمور حوله. دعنا نرى…
- √ مراجعة النص: التعريف والغرض والبنية والأمثلة نص المراجعة: التعريف والغرض والبنية والأمثلة - في هذه المناسبة، سوف يناقش موقع "حول المعرفة" نص المراجعة. مما يوضح معنى نص المراجعة والغرض منها وخصائصها وبنيتها وأنواعها و...
- الغرض من النص التوضيحي: التعريف، البنية، الخصائص، القواعد،... الغرض من النص التوضيحي: التعريف، البنية، الخصائص، القواعد، الأمثلة - في هذه المناقشة سنشرح النص التوضيحي. والتي تتضمن فهم النص التوضيحي، والغرض من النص التوضيحي، وبنية النص...
- √ تعريف بأجهزة قياس درجة الحرارة ووظائفها وأنواعها وطرق عملها... تعريف أجهزة قياس درجة الحرارة ووظائفها وأنواعها وطرق عملها (كاملة) - سنشرح في هذه المناقشة عن أجهزة قياس درجة الحرارة. والتي تتضمن معاني أدوات قياس درجة الحرارة، ووظائف أدوات القياس…
- √ تعريف التيار الكهربائي، الصيغ، أمثلة على مشاكل القوة الحالية... تعريف قوة التيار الكهربائي، والصيغ، وأمثلة لمشاكل قوة التيار الكهربائي - في هذه المناقشة سنشرح عن قوة التيار الكهربائي. والذي يتضمن تعريف التيار الكهربائي القوي، صيغة التيار القوي…
- 31 فائدة للطماطم لصحة وجمال البشرة 31 فائدة للطماطم للصحة وجمال بشرة الوجه - الطماطم هي إحدى النباتات الموجودة في أمريكا الجنوبية، وتنتمي الطماطم إلى عائلة الفلفل الأخضر أو الأحمر، والبطاطس. بين المجتمع…
- √ فهم ديناميكيات الجسيمات وأنواع القوى والعلاقات... تعريف ديناميكيات الجسيمات وأنواع القوى والعلاقات الجماعية - في هذه المناقشة سنشرح ديناميكيات الجسيمات. والذي يتضمن فهم ديناميكيات الجسيمات وأنواع قوى ديناميكيات الجسيمات والعلاقة...
- العملاء هم: الفهم وفقًا للخبراء، ... العملاء هم: الفهم حسب الخبراء، والخصائص، والأنواع - بالطبع، نحن نعرف ما يعنيه العميل، ولكن ربما لا نعرف بشكل أعمق ما يعنيه العميل؟ للمناقشة…
- الأجهزة البصرية: التعريف والوظائف والأنواع والأجزاء الأجهزة البصرية: التعريف والوظائف والأنواع والأجزاء - ما هي الأجهزة البصرية وما هي أنواعها؟ في هذه المناسبة، سيناقش موقع Seputarknowledge.co.id هذا الأمر وبالطبع الأشياء الأخرى التي...
- الخطاب البيئي: التعريف والغرض والخصائص و ... الخطاب البيئي: التعريف والغرض والخصائص والأمثلة - كيف يتم تنظيم نص الخطاب البيئي؟ ما هو الخير والصواب؟، في هذه المناسبة، سيناقشه موقع Seputarknowledge.co.id وبالطبع الأمور أيّ…
- الصور المجهرية: التعريف والتاريخ والأنواع والأجزاء وكيفية ... صور المجهر: التعريف والتاريخ والأنواع والأجزاء وكيفية عمل المجاهر والعناية بها - ما مدى قربها هل تعرفت على شكل ووظيفة المجهر في هذا الوقت، عن المعرفة مجهر…