Рассмотрим основные законы теплового излучения.
Закон Планка. В 1900г. М.Планк, разрабатывая квантовую теорию излучения, теоретически вывел закон, который устанавливает связь энергии собственного излучения абсолютно черного тела с длиной волны и температурой.
Рис. 2.4.2 Графическое представление закона Планка
Из графика видно, что начиная от нуля интенсивность излучения быстро растет с увеличением длины волны, достигая максимума при некотором ее значении, после чего убывает.
Максимальная интенсивность излучения при повышении темературы смещается в область коротких волн.
Закон Стефана-Больцмана.
В 1879 г. И. Стефан экспериментально, а в 1881 г. Л. Больцман теоретически установили зависимость излучательной способности абсолютно черного тела Е0 от температуры.
В технических расчетах используется полученное ими уравнение в виде:
Е0 = С0 4
которое называется законом Стефана-Больцмана,
где С0 -коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,68 Вт/(м2-К4).
Реальные тела, называемые обычно серыми, по интенсивности излучения отличаются от абсолютно черного тела. Однако опытами Стефана и других исследователей было доказано, что этот закон может быть применен и к серым телам.
В этом случае он приобретает вид:
Е = С 4
где С — коэффициент излучения серого тела, который всегда меньше С0 и может изменяться в пределах от 0 до 5,68.
Отношение энергии излучения серого тела к энергии излучения абсолютно черного тела при одинаковой температуре является характеристикой серого тела, которая называется, относительной излучательной способностью или степенью черноты тела а:
а = =
Степень черноты а зависит от природы тела, температуры исостояния поверхности (гладкая или шероховатая) и может изменяться для различных тел в пределах от 0 до 1.
Наиболее часто встречающихся в технике строительной индустрии значения а приведены в таблице 2.4.1
Таблица 2.4.1 Степень черноты полного нормального
излучения для различных материалов.
Наименование
материала
|
t°C
|
S
|
Алюминий
полированный
|
225... 575
|
0,039-0,057
|
Алюминий шероховатый
|
26
|
0,055
|
Железо полированное
|
425... 1020
|
0,144...0,38
|
Железо окисленное
|
100
|
0,736
|
Сталь листовая
|
940... 1100
|
0,55...0,61
|
шлифованная
|
|
|
Сталь литье
|
770... 1040
|
0,52...0,56
|
полированное
|
|
Сталь окисленная
|
200... 600
|
0,80
|
Чугун обточенный
|
830... 990
|
0,60...0,70
|
Чугун окисленный
|
200... 600
|
0,64...0,78
|
Латунная пластина
тусклая
|
50...350
|
0,22
|
Латунная
пластина,прокатанная с
естественной
поверхностью
|
22
|
0,06
|
Медь.тщательно
полированная
|
80...115
|
0,018...0,023
|
Медь окисленная
|
200...600
|
0,57...0,87
|
Никель окисленный
|
200... 600
|
0,37...0,48
|
Никель чисто
полированный
|
225... 375
|
0,07...0,087
|
Цинк полированный
|
225... 325
|
0,045...0,053
|
Цинк окисленный
|
400
|
0,11
|
Оцинкованное железо
блестящее
|
28
|
0,228
|
Асбестовый картон
|
24
|
0,96
|
Гипс
|
20
|
0,903
|
Дуб строганный
|
20
|
0,898
|
Кирпич красный
|
20
|
0,93
|
шероховатый
|
|
|
Кирпич шамотный
|
1100
|
0,75
|
Лак белый эмалевый
|
23
|
0,906
|
Лак черный блестящий
|
25
|
0,875
|
Лак черный матовый
|
40...95
|
0,96...0,98
|
Лак белый
|
40...95
|
0,80...0,95
|
Шеллак черно-матовый
|
75...146
|
0,91
|
Масленые краски различных цветов
|
100
|
0,92...0,96
|
Алюминиевый лак по
шероховатой
поверхности
|
20
|
0,39
|
Резина мягкая, серая, шероховатая
|
24
|
0,859
|
Стекло гладкое
|
22
|
0,937
|
Толь
|
21
|
0,91
|
Уголь очищенный
|
125...625
|
0,81...0,79
|
Штукатурка шероховатая, известковая
|
10...88
|
0,91
|
Зная величину а, можно вычислить энергию излучения Е.
Вэтом случае уравнение можно представить в виде:
Е = аЕ0 =aC0 4
|