Тепловое излучение. Закон смещения Вина.

Тепловое излучение – передача энергии от одних тел к другим в виде электромагнитных волн за счет их тепловой энергии. Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра, т.е λ от 0,74мкм до 1000мкм. Примером теплового излучения явл-ся свет от лампы накаливания. Отношение излучательной и поглощательной способности тел описывается законом излучения Кирхгофа. Тепловое излучение зависит от температуры тела т.к. является следствием хаотического теплового движения молекул и атомов. Тепловое излучение свойственно всем телам при температуре выше 0 К. Тепловое излучение хар-ся сплошным спектром, положение максимума которого зависит от температуры. При высоких температурах излучаются короткие(видимые и ультрафиолетовые) электромагнитные волны, при низких преимущественно длинные(инфракрасные) Тепловое излучение практически единственный вид излучения который может быть равновесным. Закон смещения Вина даёт зависимость длины волны, на которой поток излучения энергии черного тела достигает своего максимума, от температуры черного тела. Общий вид закона: λ_max=b/T=0.002898 м*К где T – температура, λ_max – длина волны с максимальной интенсивностью, коэффициент b называемой постоянной Вина имеет значение 0,002898 м*К

Для частоты света ν_max=(α/h)*kT = 5.879*10¹⁰ α=2.821439 Гц/К постоянная величина. k- постоянная Больцмана. h – постоянная Планка. T – температура.

Тепловое излучение. Закон Стефана-Больцмана.

Теплово́е излуче́ние или лучеиспускание — передача энергии от одних тел к другим в видеэлектромагнитных волн за счёт их тепловой энергии. Тепловое излучение в основном приходится на инфракрасный участок спектра, т.е на длины волн от 0,74 мкм до 1000 мкм. Отличительной особенностью лучистого теплообмена является то, что он может осуществляться между телами, находящимися не только в какой-либо среде, но и вакууме.

Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.

Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.

Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимотеплопроводности и конвекции).

Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.

Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона:

Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:

где   - степень черноты (для всех веществ  , для абсолютно черного тела  ). При помощи закона Планка для излучения, постоянную   можно определить как

где   — постоянная Планка,   — постоянная Больцмана,   — скорость света.

Численное значение   Дж·с⁻¹·м⁻² · К⁻⁴.

Закон открыт независимо Й. Стефаном и Л. Больцманом в предположении пропорциональности плотности энергии излучения его давлению  . В 1880 г. подтверждён Лео Гретцем.

Важно отметить, что закон говорит только об общей излучаемой энергии. Распределение энергии по спектру излучения описывается формулой Планка, в соответствии с которой в спектре имеется единственный максимум, положение которого определяется законом Вина.

Применение закона к расчёту эффективной температуры поверхности Земли даёт оценочное значение, равное 249 К или −24 °C.