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熱輻射,物體由於具有溫度而輻射電磁波的現象。熱量傳遞的3種方式之一。一切溫度高於絕對零度的物體都能產生熱輻射,溫度愈高,輻射出的總能量就愈大,短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續譜,波長復蓋範圍理論上可從0直至∞,一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。由於電磁波的傳播無需任何介質,所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。
輻射特點
1、任何物體,只要溫度高於0K ,就會不停地向周圍空間發出熱輻射;
2、可以在真空和空氣中傳播;
3、伴隨能量形式的轉變;
4、具有強烈的方向性;
5、輻射能與溫度和波長均有關;
6、發射輻射取決於溫度的4次方。
輻射本質
(1) 輻射:物體以電磁波的方式向外傳遞熱量的過程。
(2) 輻射能:物體以電磁波的方式向外傳遞的能量。通常以輻射表示輻射能。
(3) 熱輻射:因熱引起的電磁波輻射稱為熱輻射。它是由物體內部微觀粒子在運動狀態改變時所激發出來的。激發出來的能量分為紅外線、可見光和紫外線等。其中紅外線對人體的熱效應顯著。
(4) 能量轉換:內能->輻射能->輻射能->內能 A 物體(發射)----> B 物體(吸收)
(5) 輻射換熱:是指物體之間相互輻射和吸收過程的總效果。當物體的溫度處於平衡時,則它們之間輻射和吸收的能量相等,處於熱的動平衡狀態。
(6) 電磁波的速率、波長和頻率的關係:c= nl
電磁波的特性取決於波長或頻率。在熱輻射分析中通常用波長來描述電磁波。
(7) 電磁波的波譜
熱射線的本質決定了熱輻射過程有如下特點:
(1) 它是依靠電磁波向物體傳輸熱量,而不是依靠物質的接觸來傳遞熱量。
(2) 輻射換熱過程中伴隨著能量的兩次轉換:物體的內能 ® 輻射能;
(接受)輻射能 ® (轉換)內能
(3) 一切物體只要其溫度 T>0K ,都在不斷發射熱射線。
電磁波具有波粒二象性。
2.輻射能的吸收、反射、透射
熱射線與光的特性相同,所以光的投射、反射、折射規律對熱射線也同樣適用。
3. 根據能量守恆定律有:
Q= Qr + Qa + Qd
1= Qr / Q + Qa / Q + Qd/ Q
=r+a+d
r ——反射率; a ——吸收率; d ——透過率。
當吸收率 a=1 時,表明物體能將投射到它表面的熱射線全部吸收,稱為絕對黑體,簡稱黑體。
當反射率 r =1 時,表明物體能將投射到它表面的熱射線全部反射出去,稱為絕對白體,簡稱白體。
當是鏡反射(入射角 = 反射角)則稱鏡體。
當 d=1 時,稱為絕對透明體,簡稱透明體,又稱介熱體、透熱體。
應該指出:上面所說的黑體、白體、透明體均是對熱射線而言,而不是對可見。
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