Musta keha kiirguse, soojuskiirguse, valemite ja näidisülesannete määratlus

Musta keha kiirguse, soojuskiirguse, valemite ja näidisülesannete määratlus - Selles arutluses selgitame musta keha kiirgust. Mis hõlmab arusaamist musta keha kiirgusest, soojuskiirgusest, valemeid ja näiteid musta keha kiirgusest, mida arutatakse täielikult ja kergelt. Lisateabe saamiseks lugege palun hoolikalt allolevat ülevaadet.

Musta keha kiirguse, soojuskiirguse, valemite ja näidisülesannete määratlus

Arutleme kõigepealt hoolikalt musta keha kiirguse tähendust.

Musta keha kiirguse määratlus

Must on värv, mis neelab kogu valguse või sellele langeva valguse, põhjustades eseme kuumenemist. Näide on see, kui kannad päeval musti riideid või t-särke, muidugi on see väga palav. Seda nähtust tuntakse musta keha kiirguse nime all.

Musta keha kiirgus on teatud tüüpi termiline elektromagnetiline kiirgus, mis esineb objektide ümber või sees termodünaamilises tasakaalus oma keskkonnaga või kui toimub objektist vabanemise protsess must. Must objekt on objekt, mis on läbipaistmatu ega saa valgust peegeldada.

Kui vaatame üksikasjalikult hõõglampi, on lambi hõõgniit valkjaskollane, kuigi lamp on sinine. See juhtub seetõttu, et hõõglambi temperatuur on üle 2000 K. Kõik objektid, mille tera on üle 2000 K, kiirgavad valget valgust.

Valguse levimist vaakumis peetakse valgust laineks, mis on peaaegu sama kui interferentsi- ja difraktsioonisündmused. Mis valguse vastastikmõju korral aatomite või molekulidega loetakse valgust osakeseks. Nende sündmuste hulka kuuluvad soojuskiirgus, fotoelektriline efekt ja Comptoni nähtus.

Soojuskiirguse määratlus

Soojuskiirgus ehk ka soojuskiirgus on objektist selle temperatuuri mõjul kiiratav kiirgus. Iga objekt kiirgab soojuskiirgust, kuid üldiselt võime objekti näha sellepärast, et objekt peegeldab talle saabuvat valgust, mitte sellepärast, et objekt kiirgaks kuum.

Objekt on nähtav, kuna see kiirgab soojust, kui temperatuur on üle 1000 K. Sellel temperatuuril hakkavad objektid punaselt helendama, näiteks elektripliidi küttepool. Üle 2000 K temperatuuril muutuvad hõõguvad esemed valkjaks või kollaseks, näiteks hõõglambi hõõgniidi valge kuma.

Kui objekti temperatuuri tõstetakse, muutub kiiratava valgusspektri suhteline intensiivsus. See põhjustab spektri vaadeldavate värvide nihke, mida saab kasutada objekti temperatuuri määramiseks.

Üldiselt sõltub kuumast kehast eralduva soojuskiirguse spektri järgi üksikasjalik kuju objekti koostisest. Katsetulemustes on siiski öeldud, et on olemas üks kuumade kehade klass, mis kiirgab universaalset iseloomu omavaid kuumusspekte. Objektiks on must keha või must keha.

Nagu varem selgitatud, neelab must keha kogu sissetuleva kiirguse. Teine termin on see, et mustast kehast ei kajastu kiirgus. Nii et mustal kehal on neelduvuse ja kiirguse väärtus, mis on võrdne ühega.

Emissiivsus (kiirgav jõud) on materjali omadus, mis kirjeldab kiiratava võimsuse suhet pinna pindalaühiku kohta sama temperatuuriga musta keha kiiratava võimsuseni. Kuigi neelduvus (neeldumine) on objektilt neelduva kiiratud voo või valgusvoo suhe objektist tulevasse voosse.

Musta keha võrreldakse musta aukuga, millel on väike auk. Ava kaudu siseneb õõnsusse väga vähe valgust, valgusvihk peegeldub õõnsuses korduvalt, ilma et saaks august uuesti välja tulla.

Iga kord, kui see peegeldub, neelavad valguse mustad seinad. Must keha neelab enda ümber valgust, kui selle temperatuur on ümbritsevast madalam, ja kiirgab ümbritsevat valgust, kui selle temperatuur on ümbritsevast kõrgem. Seda on näha alloleval pildil. Kui must keha kuumutatakse piisavalt kõrgele temperatuurile, tundub see hõõguv.

Ideaalne must keha on hea soojuse kiirgaja (e = 1). Peaaegu täiuslik näide on tihedalt suletud karp, mis on perforeeritud maja õhuaukudega (ventilatsioon).

Musta keha kiirguse valem

Musta keha kiirgus jõuab kõigi lainepikkusteni. Energia jaotusel selles lainepikkuse piirkonnas on eriline omadus, nimelt maksimaalne väärtus teatud lainepikkusel. Maksimaalse väärtuse asukoht sõltub temperatuurist, mis temperatuuri tõustes liigub või nihkub lühema lainepikkuse suunas.

1879. aastal viis Austria füüsik Josef Stefan läbi katse musta keha kiirguse universaalse iseloomu kindlakstegemiseks. Siis leidis ta, kas kogu võimsus pindalaühiku kohta kiirgab kõikidel sagedustel kuum must keha (kogu intensiivsus) on võrdeline temperatuuri neljanda võimsusega absoluutselt. Nii saab sõnastada:

Ma kokku =. T4 ………………………………………………. (1)

Ma tähistan, et musta keha pinnal on kiirguse intensiivsus kõigil sagedustel. T on objekti absoluutne temperatuur ja see on Stefan-Boltzmani konstant, mis on 5,67 x 10-8 Wm-2K-4

Kuuma keha korral, mis ei ole must keha, täidab see sarnast seadust, lisades ainult väiksema kui 1 emissioonikoefitsiendi, nii et see saab:

Kokku = e.σ.T4 ………………….. (2)

Intensiivsus on võimsus pindalaühiku kohta, nii et võrrandi (2) saab kirjutada järgmiselt:

P / A = e.σ.T4 ……………………….. (3)

Tingimusel:
P = kiirgusvõimsus (W)
A = objekti pind (m2)
e = kiirguskoefitsient
T = absoluutne temperatuur (K)

Mõni aasta hiljem, valgus elektromagnetlainete teooria põhjal, Ludwih Boltzmann (1844 - 1906) Teoreetikud pärivad Joseph Stefani (1853 - 1893) väljendatud seadused termodünaamika ja võrrandite kombinatsioonist Maxwell. Seetõttu on võrrandit (2) tuntud ka kui Stefan-Boltzmanni seadust, mis ütleb:

"Musta keha pinnaühiku kohta eraldatud energia hulk ajaühikus on otseselt proportsionaalne selle termodünaamilise temperatuuri neljanda võimsusega."

Musta keha kiiritusprobleemide näited

1. Hõõglampe võib pidada sfäärilisteks. Esimese hõõglambi raadius on kolm korda suurem kui teise hõõglambi raadius, esimese hõõglambi temperatuur on 67 oC ja teise hõõglambi temperatuur 407 oC. Seejärel määrake esimese hõõglambi ja teise hõõglambi kiirgusvõimsuse suhe!

On tuntud:
T1 = (67 + 273) K = 340 K.
T2 = (407 = 273) K = 680 K.
R1 = 3 R2

Esimese lambi ja teise laterna kiirgusvõimsuse võrdlus.

Seega on selle kohta selgitatud Musta keha kiirguse, soojuskiirguse, valemite ja näidisülesannete määratlusloodetavasti saab teie ülevaadet ja teadmisi täiendada. Täname külastamast ja ärge unustage teisi artikleid lugeda.