что такое степень черноты тела

Справочник

Коэффициент излучения (степень черноты)

Глинозем, обработка пламенем

Алюминий сильно окисленный

Алюминий грубой обработки

Полость черного тела

Черная оптическая диафрагма

Черная краска силиконовая

Черная краска эпоксидная

Черная краска эмаль

Медная необработанная пластина

Латунь окисленная при 600 o C

Кирпич, огнеупорная глина

Углерод, не окисленный

Поверхность, обработанная прессованием углеродом

Чугун после плавки

Чугун, после плавки и тепловой обработки

Слой металла, нанесенный на медь гальваническим способом

Медь нагретая и покрытая толстым окисным слоем

Медно-никелевый сплав полированный

Чистое золото высокой полировки

Железо, пластина покрытая красной ржавчиной

Железо, темно-серая поверхность

Железо, грубый слиток

Свинец чистый неокисленный

Платина, полируемая пластина

Каучук, твердая глянцевая пластина

Сталь нержавеющая полированная

Сталь нержавеющая 301

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

Источник

Степень черноты поверхности материалов (металлов, диэлектриков, стройматериалов, оксидов)

Рассмотрены значения коэффициента излучения (степени черноты) для множества веществ и материалов: металлов и сплавов, диэлектриков, пластмасс, строительных материалов, оксидов и других. Степени черноты материалов представлены в таблицах в определенных интервалах температуры.

Степень черноты поверхности различных материалов в зависимости от температуры

В таблице приведена степень черноты поверхности следующих веществ в зависимости от температуры: алюминий (полированный и окисленный) Al, железо Fe, сталь, стальное литье, чугун, окись железа (оксид, ржавчина), золото Au, латунь, медь Cu, окись меди CuO, молибден Mo, никель Ni, окись никеля NiO, хромоникель, олово Sn, платина Pt, ртуть Hg, свинец Pb, хром Cr, цинк Zn, оцинкованное листовое железо, асбестовый картон, бумага, вода, гипс, дуб, кварц, кирпич, лак, шеллак, масляные, алюминиевые краски, мрамор, резина, стекло, сажа, толь, уголь C, угольная нить, фарфор, штукатурка, эмаль белая.

Степень черноты определяется отношением плотностей теплового потока собственного излучения тела и потока излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Степень черноты характеризует полное или интегральное излучение тела, охватывающее все длины волн.

По данным таблицы видно, что высоким значением коэффициента излучения обладают такие материалы, как: железо (окисленное и гладкое), окись железа, никеля, окисленная медь, асбестовый картон и бумага, эмалевый лак, фарфор, штукатурка и другие шероховатые материалы.

Низкая величина степени черноты свойственна следующим материалам: полированные золото и алюминий, прокатанная латунь, медь с блестящей поверхностью, полированные никель, платина, олово, медь и другие гладкие и блестящие поверхности металлов.

Примечание: Две температуры и две степени черноты, указанные для некоторых материалов, означают, что первая степень черноты относится к первой температуре, а вторая — ко второй, причем допускается линейная интерполяция. Степени черноты, приведенные в таблице, получены путем измерения яркости излучения в направлении нормали к поверхности тела.

Степень черноты поверхности металлов

В таблице указана степень черноты металлов для различного состояния их поверхности (чистая или окисленная): алюминий Al, висмут Bi, вольфрам W, вольфрамовая нить, железо Fe, стальное литье полированное, сталь, чугун, золото полированное Au, латунь, магний Mg, медь Cu, молибденовая нить, нержавеющая сталь, никель Ni, окись никеля NiO, никонель, никелевая проволока, хром Cr, олово блестящее Sn, платина Pt, ртуть Hg, свинец Pb, серебро Ag, тантал Ta, цинк Zn.

Примечание: Две температуры и две степени черноты, указанные для некоторых материалов, означают, что первая степень черноты относится к первой температуре, а вторая — ко второй, причем допускается линейная интерполяция. Степени черноты получены путем измерения яркости излучения в направлении нормали к поверхности тела.

Степень черноты диэлектриков

В таблице дана степень черноты поверхности следующих диэлектриков: асбест: бумага, картон, бетон, рубероид, вода, гипс, дерево: дуб, бук, карбид кремния, кирпич белый огнеупорный, шамотный, шероховатый красный, краска: масляная, всех цветов, лаковая, тускло черная, лед гладкий, шероховатые кристаллы, мрамор белый, окись алюминия на инконеле, окись магния огнеупорная, рокайд на молибдене, сажа от свечи, слюда, фарфор глазурированный, шифер, эбонит.

Примечание: Две температуры и две степени черноты, указанные для некоторых материалов, означают, что первая степень черноты относится к первой температуре, а вторая — ко второй, причем допускается линейная интерполяция.

Зависимость степени черноты материалов от температуры

В таблице приведена степень черноты следующих материалов в зависимости от температуры: алюминиевая фольга Al, оксид алюминия Al2O3, сплав алюминия полированный 245Т, BN, вольфрам полированный W, сульфид кадмия CdS, оксид гадолиния GdO, борид гафния HfB2, карбид гафния HfC, оксид гафния HfO2, железо полированное Fe, окислы железа, золото фольга Au, медь полированная и оксидированная Cu, оксид магния MgO, молибден полированный Mo, монель-металл полированный, хлорид натрия NaCl, никель полированный Ni, платина полированная Pt, ниобий полированный Nb, рений полированный Re, серебро полированное Ag, сапфир, нитрид кремния Si2N4, оксид кремния SiO2, тантал полированный, нитрид тантала TaN, оксид тория ThO, нитрид титана TiN, оксид титана TiO2, сплав титана А110-АТ полированный, углерод C, уран оксидированный U, бромид циркония ZrB2, карбид циркония ZrC, оксид циркония (диоксид циркония) ZrO2, сульфид ZnS, селенид цинка ZnSe.

Источник

Степень черноты

Степень черноты – характеристика поглощающей способности поверхности, равная отношению между теплотой, поглощенной заданной поверхностью и поверхностью абсолютно черного тела.

Полезное

Смотреть что такое «Степень черноты» в других словарях:

степень черноты — [emissivity factor] энергетическая характеристика излучающего тела, равная отношению потоков собственного (интегрированного) излучения данного и абсолютно черного тела при одной и той же температуре. Смотри также: Степень степень сокращения… … Энциклопедический словарь по металлургии

СТЕПЕНЬ ЧЕРНОТЫ — энергетич. хар ка излучающего тела, равная отношению значений светимостей энергетических данного тела и абсолютно чёрного тела при той же темп ре. Различают спектральную С. ч., соответствующую данной длине волны (данной частоте), и интегральную С … Большой энциклопедический политехнический словарь

степень черноты — Отношение потока собственного излучения тела (среды) к потоку черного излучения при той же температуре … Политехнический терминологический толковый словарь

Степень черноты поверхности — Отношение интенсивности излучения поверхности к интенсивности излучения черного тела при той же температуре Источник: РД 34.20.115 89: Методические указания по расчету и проектированию систем солнечного теплоснабжения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

монохроматическая степень черноты — [monochromatic emissivity factor] отношение плотности потоков монохроматического излучения данного и а.ч.т. при одной и той же температуре; Смотри также: Степень степень черноты степень сокращения степень окисления … Энциклопедический словарь по металлургии

степень использования газа — [gas utilization rate] отношение разности между начальным и конечным значения какого либо параметра газа к его начальному значению. Степень использования газа характеризуется изменением разных видов его потенциальной химической и тепловой энергии … Энциклопедический словарь по металлургии

степень развития ограждения — [shield factor] отношение площади внутренней поверхности огражденного рабочего пространства печи к площади тепловоспринимаемой поверхности нагреваемого материала. Степень развития ограждения применяется для характеристики теплообмена в зоне… … Энциклопедический словарь по металлургии

степень сокращения — [reduction ratio] при обогащении величина, обратная выходу продукта, выраженная в долях единиц; Смотри также: Степень степень черноты степень окисления степень обогащения степень металлизации … Энциклопедический словарь по металлургии

степень окисления — [oxidation level] характеристика состояния элемента в химическом соединении и его поведения в окислительно восстановительных реакциях; численно определяется зарядом иона атома в соединении; Смотри также: Степень степень черноты степень сокращения … Энциклопедический словарь по металлургии

степень обогащения — [concentration rate] отношение содержания ведущего компонента в концентрате к его содержанию в исходном материале (руда); Смотри также: Степень степень черноты степень сокращения степень окисления степень металлизации … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Степень черноты

Степень черноты

Для остальной части тела RG0 остается неизменным, поэтому вы можете написать: ТУ, ТУ2 а, А2 (28.4） Таким образом, при тепловом равновесии в системе отношение температуры всех объектов и коэффициента излучения к коэффициенту поглощения равно same. It есть Это правило называется законом Кирхгофа. Если 1 из тел в контейнере поглощает весь падающий свет(свет на нем имеет коэффициент поглощения, равный 1 и называется черным, как описано выше Тело. Потому что есть непреложный смысл, (х Верхний предел этой или любой другой излучательной способности при той же температуре.

Отсюда следует, что повышение температуры воды выше указанной не может быть достигнуто прямотоком, а лишь противотоком или перекрестным током. Людмила Фирмаль

Поэтому черное тело является идеальным излучателем Идеальный поглотитель света, а его поверхностная излучательная способность (ккал) м2-ч является функцией собственной температуры only. By определение, настоящая чернота Поверхность представляет собой отношение излучательной способности к излучательной способности черного тела W2 при той же температуре. Чернота обозначается символом e2.Заходи.

Эта концепция позволяет переписать выражение (28.4) следующим образом: Где индекс 2 относится к черпали тела. a2-1 и позже получить зависимость не-черного тела ах = экс. (28.5） Подводя итог, можно утверждать, что в системе теплового равновесия чернота каждого объекта системы равна его поглощению coefficient. In система с различными частями Если температура отличается, это положение не соблюдается, но принимается при решении задачи problem. As упомянутый выше коэффициент поверхностного поглощения фактически равен Это зависит от длины волны падающего излучения. Однако предполагается, что поверхность является»серой», и a можно считать постоянной величиной.

Полированная медь 117 0X23 Абразивный утюг…. 450-1000 0.144-0.377 Чугун, который только что был обработан. 。 22 0435 Оксид железа 100 0,736 Асбестовая доска 23 0.96 Красный кирпич 21 0.93 16 различных Ма- Все цвета Цвет 100 0.92-0.96 Вода….. 0-100 0.95-0.963 Металл surface. In стол. 28. 2 показаны некоторые типичные значения степени ковша. Последнее, как и степень поглощения, изменяется в зависимости от длины волны и угла наклона Лучистый Луч и лучистая поверхность. На рисунке показано изменение степени просадки по длине волны. 28. 2.Данные Табуляция. 28. 2 относится к общей черноте, включая излучение волн всех длин, перпендикулярных плоскости излучения.

Если воду необходимо нагревать до более высокой температуры, то величина поверхности нагрева при прямотоке возрастает чрезвычайно сильно. Людмила Фирмаль

Степень варьирования шипов ка в зависимости от угла обычно невелика、 В этих случаях они игнорируются и получают значение таблицы. 28. 2 полушария черноты. Поскольку некоторые значения в таблице близки к единице, их можно принять следующим образом: Связанные с поверхностью черного тела. 1 способ создать почти идеальные черные условия Рис. 28.3.Поглощение луча в поломанном теле. тело, как показано на рисунке 3, представляет собой поглощение или излучение света из небольшого отверстия в поломанном теле. 28. 3.Лучи, попадающие в эту дыру, могут отражаться бесчисленное множество раз Много раз до этого, в конце концов, он вылезал из дыры, в которую попал.

Потому что каждый раз, когда он попадает на поверхность, часть его поглощается、 Почти все отраженное падающее излучение является absorbed. In сущность Отверстие в пустотелом корпусе соответствует поверхности такого же размера с коэффициентом поглощения 1.Аналогично, с точки зрения излучательной способности, дыры действуют как черные тела одинакового размера Поверхность и температура.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник

Абсолютно чёрное тело

Абсолютно чёрное тело — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.

Важность абсолютно чёрного тела в вопросе о спектре теплового излучения любых (серых и цветных) тел вообще, кроме того, что оно представляет собой наиболее простой нетривиальный случай, состоит ещё и в том, что вопрос о спектре равновесного теплового излучения тел любого цвета и коэффициента отражения сводится методами классической термодинамики к вопросу об излучении абсолютно чёрного (и исторически это было уже сделано к концу XIX века, когда проблема излучения абсолютно чёрного тела вышла на первый план).

Наиболее чёрные реальные вещества, например, сажа, поглощают до 99 % падающего излучения (то есть имеют альбедо, равное 0,01) в видимом диапазоне длин волн, однако инфракрасное излучение поглощается ими значительно хуже. Среди тел Солнечной системы свойствами абсолютно чёрного тела в наибольшей степени обладает Солнце.

Содержание

Практическая модель

Абсолютно чёрных тел в природе не существует (кроме чёрных дыр), поэтому в физике для экспериментов используется модель. Она представляет собой замкнутую полость с небольшим отверстием. Свет, попадающий внутрь сквозь это отверстие, после многократных отражений будет полностью поглощён, и отверстие снаружи будет выглядеть совершенно чёрным. Но при нагревании этой полости у неё появится собственное видимое излучение. Поскольку излучение, испущенное внутренними стенками полости, прежде, чем выйдет (ведь отверстие очень мало), в подавляющей доле случаев претерпит огромное количество новых поглощений и излучений, то можно с уверенностью сказать, что излучение внутри полости находится в термодинамическом равновесии со стенками. (На самом деле, отверстие для этой модели вообще не важно, оно нужно только чтобы подчеркнуть принципиальную наблюдаемость излучения, находящегося внутри; отверстие можно, например, совсем закрыть, и быстро приоткрыть только тогда, когда равновесие уже установилось и проводится измерение).

Законы излучения абсолютно чёрного тела

Классический подход

Изначально к решению проблемы были применены чисто классические методы, которые дали ряд важных и верных результатов, однако полностью решить проблему не позволили, приведя в конечном итоге не только к резкому расхождению с экспериментом, но и к внутреннему противоречию — так называемой ультрафиолетовой катастрофе.

Изучение законов излучения абсолютно чёрного тела явилось одной из предпосылок появления квантовой механики.

Первый закон излучения Вина

В 1893 году Вильгельм Вин, воспользовавшись, помимо классической термодинамики, электромагнитной теорией света, вывел следующую формулу:

где u_ν — плотность энергии излучения,

ν — частота излучения, T — температура излучающего тела, f — функция, зависящая только от частоты и температуры. Вид этой функции невозможно установить, исходя только из термодинамических соображений.

Первая формула Вина справедлива для всех частот. Любая более конкретная формула (например, закон Планка) должна удовлетворять первой формуле Вина.

Из первой формулы Вина можно вывести закон смещения Вина (закон максимума) и закон Стефана — Больцмана, но нельзя найти значения постоянных, входящих в эти законы.

Исторически именно первый закон Вина назывался законом смещения, но в настоящее время термином «закон смещения Вина» называют закон максимума.

Второй закон излучения Вина

В 1896 году Вин на основе дополнительных предположений вывел второй закон:

где C₁, C₂ — константы. Опыт показывает, что вторая формула Вина справедлива лишь в пределе высоких частот (малых длин волн). Она является частным конкретным случаем первого закона Вина.

Закон Рэлея — Джинса

Попытка описать излучение абсолютно чёрного тела исходя из классических принципов термодинамики и электродинамики приводит к закону Рэлея — Джинса:

Эта формула предполагает квадратичное возрастание спектральной плотности излучения в зависимости от его частоты. На практике такой закон означал бы невозможность термодинамического равновесия между веществом и излучением, поскольку согласно ему вся тепловая энергия должна была бы перейти в энергию излучения коротковолновой области спектра. Такое гипотетическое явление было названо ультрафиолетовой катастрофой.

Тем не менее закон излучения Рэлея — Джинса справедлив для длинноволновой области спектра и адекватно описывает характер излучения. Объяснить факт такого соответствия можно лишь при использовании квантово-механического подхода, согласно которому излучение происходит дискретно. Исходя из квантовых законов можно получить формулу Планка, которая будет совпадать с формулой Рэлея — Джинса при .

Этот факт является прекрасной иллюстрацией действия принципа соответствия, согласно которому новая физическая теория должна объяснять всё то, что была в состоянии объяснить старая.

Закон Планка

Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела в зависимости от температуры и частоты определяется законом Планка:

где — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в единичном интервале частот в перпендикулярном направлении на единицу телесного угла (размерность в СИ: Дж·с −1 ·м −2 ·Гц −1 ·ср −1 ).

где — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в единичном интервале длин волн в перпендикулярном направлении на единицу телесного угла (размерность в СИ: Дж·с −1 ·м −2 ·м −1 ·ср −1 ).

Закон Стефана — Больцмана

Общая энергия теплового излучения определяется законом Стефана — Больцмана, который гласит:

Мощность излучения абсолютно чёрного тела (интегральная мощность по всему спектру), приходящаяся на единицу площади поверхности, прямо пропорциональна четвёртой степени температуры тела:

где j — мощность на единицу площади излучающей поверхности, а

Вт/(м²·К 4 ) — постоянная Стефана — Больцмана.

Таким образом, абсолютно чёрное тело при T = 100 K излучает 5,67 ватт с квадратного метра своей поверхности. При температуре 1000 К мощность излучения увеличивается до 56,7 киловатт с квадратного метра.

Для нечёрных тел можно приближённо записать:

где — степень черноты (для всех веществ , для абсолютно чёрного тела ).

Константу Стефана — Больцмана можно теоретически вычислить только из квантовых соображений, воспользовавшись формулой Планка. В то же время общий вид формулы может быть получен из классических соображений (что не снимает проблемы ультрафиолетовой катастрофы).

Закон смещения Вина

Длина волны, при которой энергия излучения абсолютно чёрного тела максимальна, определяется законом смещения Вина:

где T — температура в кельвинах, а — длина волны с максимальной интенсивностью в метрах.

Так, если считать в первом приближении, что кожа человека близка по свойствам к абсолютно чёрному телу, то максимум спектра излучения при температуре 36 °C (309 К) лежит на длине волны 9400 нм (в инфракрасной области спектра).

Видимый цвет абсолютно чёрных тел с разной температурой представлен на диаграмме.

Чернотельное излучение

Электромагнитное излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с абсолютно чёрным телом при данной температуре (например, излучение внутри полости в абсолютно чёрном теле), называется чернотельным (или тепловым равновесным) излучением. Равновесное тепловое излучение однородно, изотропно и неполяризовано, перенос энергии в нём отсутствует, все его характеристики зависят только от температуры абсолютно чёрного тела-излучателя (и, поскольку чернотельное излучение находится в тепловом равновесии с данным телом, эта температура может быть приписана излучению). Объёмная плотность энергии чернотельного излучения равна его давление равно Очень близко по своим свойствам к чернотельному так называемое реликтовое излучение, или космический микроволновой фон — заполняющее Вселенную излучение с температурой около 3 К.

Цветность чернотельного излучения

Цвета даны в сравнении с рассеянным дневным светом (D₆₅). Реально воспринимаемый цвет может быть искажён адаптацией глаза к условиям освещения.

См. также

Ссылки

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Абсолютно чёрное тело» в других словарях:

АБСОЛЮТНО ЧЁРНОЕ ТЕЛО — термин, к рым в теории теплового излучения наз. тело, полностью поглощающее весь падающий на него поток излучения. Коэфф. поглощения А. ч. т. равен единице и не зависит от длины волны излучения. Наиболее близким приближением к А. ч. т. явл.… … Физическая энциклопедия

Абсолютно чёрное тело — Абсолютно черное тело (модель): излучение, попадающее на отверстие в полости, полностью ею поглощается. АБСОЛЮТНО ЧЁРНОЕ ТЕЛО, тело, которое полностью поглощает все падающее на него электромагнитное излучение; спектр излучения абсолютно черного… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Абсолютно чёрное тело — тело, которое при любой температуре полностью поглощает весь падающий на него поток излучения, независимо от длины волны. Коэффициент поглощения А. ч. т. (отношение поглощаемой энергии к энергии падающего потока) равен 1. В природе А. ч.… … Большая советская энциклопедия

АБСОЛЮТНО ЧЁРНОЕ ТЕЛО — АБСОЛЮТНО ЧЁРНОЕ ТЕЛО, тело, которое полностью поглощает все падающее на него электромагнитное излучение; спектр излучения абсолютно черного тела определяется только его температурой. Абсолютно черное тело идеализированная модель, она… … Современная энциклопедия

Абсолютно чёрное тело — – тело, которое при любой температуре полностью поглощает весь падающий на него поток излучения, независимо от длины волны. Коэффициент поглощения А. ч. т. (отношение поглощаемой энергии к энергии падающего потока) равен 1. В природе А. ч.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

АБСОЛЮТНО ЧЁРНОЕ ТЕЛО — физ. тело, полностью поглощающее весь падающий на него поток излучения независимо от длины волны. Коэффициент поглощения равен единице. Наиболее близким приближением к А. ч. т. является сосуд с небольшим отверстием, стенки которого имеют… … Большая политехническая энциклопедия

абсолютно чёрное тело — visiškai juodas kūnas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. ideal black body vok. absolut schwarzer Körper, m; ideal schwarzer Körper, m rus. абсолютно чёрное тело, n pranc. corps noir absolu, m … Radioelektronikos terminų žodynas

абсолютно чёрное тело — absoliučiai juodas kūnas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. absolute black body vok. absolut schwarzer Körper, m rus. абсолютно чёрное тело, n pranc. corps noir absolu, m … Fizikos terminų žodynas

АБСОЛЮТНО ЧЁРНОЕ ТЕЛО — тело, к рое полностью поглощает всё падающее на него эл. магн. излучение; спектр излучения А. ч. т. определяется только его темп рой, и распределение энергии в нём подчиняется Планка закону излучения. Свойствами А. ч. т. обладает устройство,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

абсолютно чёрное тело — тело, которое полностью поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение; спектр излучения абсолютно черного тела определяется только его температурой, и распределение энергии в нём подчиняется закону излучения Планка. Свойствами… … Энциклопедический словарь

Источник